Продемонстрировано образование пузырей из песка — Naked Science
5 минут
Редакция

Продемонстрировано образование пузырей из песка

Ученые обнаружили, что при смешивании двух разных типов зернистых веществ — например, песка — при разных плотностях в них образуются пузыри, как в жидкостях.

these-are-bubbles-made-of-sand-8211-gizmodo1
©Wikipedia

Недавнее открытие, сделанное Крисом Бойсом из Columbia Engineering, объясняет новое семейство гравитационных нестабильностей в гранулированных частицах разных плотностей, движимых газообразующим механизмом, не наблюдаемым в жидкостях. Исследование описано в статье журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.

 

Команда Бойса наблюдала неожиданную неустойчивость, похожую на неустойчивость Рэлея — Тейлора, в которой более легкие частицы поднимаются над более тяжелыми в форме «пальцев», или «гранулированных пузырей». Неустойчивости Рэлея — Тейлора, производимые взаимодействиями двух жидкостей разных плотностей, которые не могут смешаться (например, вода и масло) из-за того, что более легкая жидкость отталкивает более тяжелую, ранее не наблюдались между двумя зернистыми материалами.

 

Это исследование — первое, в котором показано формирование и поднятие «пузырей» более легкого песка через более тяжелый, когда оба типа подверглись вертикальной вибрации и восходящему потоку газа. Это чем-то напоминает пузыри, поднимающиеся и опускающиеся в лава-лампах. Команда обнаружила, что, подобно тому, как пузыри воздуха поднимаются в воде из-за того, что они легче и не смешиваются с ней, пузыри легкого песка поднимаются через более тяжелый, даже если оба типа вещества вполне могут смешиваться.

 

Образование «пузыря» более легкого песка (синий) в более тяжелом (белый) / © Alex Penn/ETH Zurich

 

Группа Бойса использовала экспериментальное и вычислительное моделирование, чтобы показать, что газ, проходящий через более легкие частицы, инициирует образование пальцеобразных и пузыреобразных паттернов. Прохождение газа происходит из-за того, что у скоплений более легких и крупных частиц более высокая проходимость для потоков газа, чем у тяжелых и мелких. Такая неустойчивость в зернистых материалах происходит из-за противодействия между восходящей силой сопротивления, локально повышенной газом, и нисходящими контактными силами: этот механизм совсем иной, чем тот, что наблюдается в жидкостях.

 

Ученые обнаружили, что этот механизм образует и другие гравитационные неустойчивости, включая каскадное ветвление нисходящих зернистых капель. Они также продемонстрировали, что неустойчивость может происходить при большом разнообразии условий газовых потоков и вибраций, образуя различные структуры при разных условиях воздействия.

 

Сейчас Бойс изучает другие жидкоподобные и структурированные феномены в частицах песка. Он также обсуждает с геологами и вулканологами возможность исследования того, как этот и подобные ему процессы могут проходить в естественных условиях.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 11:37
10 минут
Мария Азарова

Исследование американских кардиологов показало, что алкоголь практически неминуемо влияет на сердечный ритм, приводя к фибрилляции предсердий. Всего одна порция вина, пива или другого спиртного более чем в шесть раз повысила риск приступа в течение следующих четырех часов.

16 мая
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

16 мая
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

16 мая
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

16 мая
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

Вчера, 11:37
10 минут
Мария Азарова

Исследование американских кардиологов показало, что алкоголь практически неминуемо влияет на сердечный ритм, приводя к фибрилляции предсердий. Всего одна порция вина, пива или другого спиртного более чем в шесть раз повысила риск приступа в течение следующих четырех часов.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

24 апреля
9 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали обратную связь всех конечных точек смертности с содержанием омега-3-полиненасыщенных жирных кислот. Согласно их выводам, более высокие уровни некоторых основных ПНЖК в тканях и крови могут снижать вероятность смерти от всех причин в среднем на 13% и в итоге замедлять процесс старения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: