2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Анти-Архимед в вибрирующих сыпучих телах и жидкостях
Сообщение16.09.2021, 17:19 
Аватара пользователя


08/10/09
539
Херсон
Хочу предложить почтенной публике, дабы скрасить будничный вечер, следующий эффект. На вибрирующую подставку ставим сосуд, заполненный песком с помещенным внутри него телом. При вибрации менее плотное тело опускается на дно а более плотное -движется вверх. Видео здесь: https://physics.aps.org/story/v2/st26 Собственно говоря, вразумительного количественного описания (одномерная toy model) я так и не нашел. Вот и созрело предложение: совместными усилиями ее построить....

 Профиль  
                  
 
 Posted automatically
Сообщение16.09.2021, 17:25 
Супермодератор
Аватара пользователя


09/05/12
24020
Кронштадт
 i  Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Карантин»
по следующим причинам:

- изложите "интересные факты" непосредственно в сообщении. Ссылка ведет на страницу, на которой слишком много откровенного бреда, так что рекламировать ее явно не стоит.

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.


Для понимания: по итогам помещения в Карантин упомянутая выше ссылка была удалена.

 Профиль  
                  
 
 Posted automatically
Сообщение16.09.2021, 17:37 
Супермодератор
Аватара пользователя


09/05/12
24020
Кронштадт
 i  Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Дискуссионные темы (Ф)»

 Профиль  
                  
 
 Re: Анти-Архимед в вибрирующих сыпучих телах и жидкостях
Сообщение16.09.2021, 17:40 
Заслуженный участник


20/08/14
8843
Россия, Москва
reterty в сообщении #1531786 писал(а):
При вибрации менее плотное тело опускается на дно а более плотное -движется вверх.
Сначала надо убедиться что эффект вообще присутствует и (всегда) именно таков. А то я слышал что поведение тел в вибрирующих сыпучих средах сильно зависит от параметров вибрации, могут и всплывать и тонуть в зависимости от режима вибрации. Даже опыт видел на ютубе, где меняли только режим вибрации и тело меняло поведение. Ну если ничего не путаю конечно. ;-)

 Профиль  
                  
 
 Re: Анти-Архимед в вибрирующих сыпучих телах и жидкостях
Сообщение16.09.2021, 18:04 
Аватара пользователя


08/10/09
539
Херсон
Dmitriy40 Да, Вы правы, могут быть различные "исходы". Интуитивно понимаю, что нужно записать одномерное уравнение движения со всеми составляющими, включая периодическую во времени силу инерции. А затем как-то корректно и элегантно все это "дело" усреднить по времени.... Создается впечатление, что сила инерции "работает" лишь пол-периода (при относительном движении сосуда вниз) https://www.youtube.com/watch?v=GPaneRyQp6A

 Профиль  
                  
 
 Re: Анти-Архимед в вибрирующих сыпучих телах и жидкостях
Сообщение16.09.2021, 18:45 
Заслуженный участник


20/08/14
8843
Россия, Москва
Может чем-то поможет вот эта статья (не сама, а ссылками): МЕХАНИКА СЫПУЧИХ СРЕД ПРИ ВИБРАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ: МЕТОДЫ ОПИСАНИЯ И МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ. В вики тоже ссылок много (правда большинство о другом).
В смысле неплохо бы проверить что уже было сделано перед построением своей теории ... Хотя бы даже чтобы сверять своё и правильное. ;-)

Ну и озвученная задача мне что-то кажется неподъёмной (для форумного формата), сошлюсь на это:
Не пойми кто писал(а):
Теоретическое описание гранулированых материалов
...
Итак, явления существуют, и потому возникает закономерный вопрос: как они могут быть теоретически выведены из микроскопической динамики отдельных песчинок? Построена ли теория, описывающая и объясняющая поведение гранулированных материалов?

Оказывается, нет. Несмотря на то, что в последнее десятилетие появилось огромное количество работ, посвященных физике гранулированных материалов, их подавляющее большинство -- это компьютерное моделирование явления, не более того. Настоящее же теоретическое описание поведения гранулированных материалов, как это не парадоксально, находится пока в зачаточном состоянии. Оказывается, что отличия гранулированных материалов от обычных веществ не только приводит к новым интересным явлениям, но и значительно усложняют их описание.

Стандартный подход к теоретическому описанию гранулированных жидкостей заключается в следующем. Берутся уравнения обычной гидродинамики и адаптируются с учетом специфики гранулированных материалов. А именно, вначале выбирается такое уравнение состояния гранулированной жидкости, которое могло бы приводить к кластеризации (то есть, локальная температура должна падать при повышении плотности). Далее, вводится дополнительный член, описывающий диссипацию энергии из-за неупругого столкновения частиц. Наконец, выбирается некая реологическая модель материала (модель, описывающая вязкоупругие свойства, то есть, то, как материал деформируется и течет под действием напряжений), а также фиксируется зависимость коэффициента теплопроводности от параметров гранулированной жидкости. После этого можно пытаться решить полученные уравнения и выводить из них наблюдаемые эффекты.
Плюс ссылки там тоже какие-то есть. Это тоже не совсем по теме, но как иллюстрация сложности задачи сойдёт ... Т.е. я даже не уверен что применимо одномерное упрощение. Впрочем я и не физик, больше ничем помочь не могу.

 Профиль  
                  
 
 Re: Анти-Архимед в вибрирующих сыпучих телах и жидкостях
Сообщение16.09.2021, 19:17 
Аватара пользователя


08/10/09
539
Херсон
Dmitriy40 Спасибо! Я думаю, хотя бы в гидродинамическом пределе что-то придумать...

 Профиль  
                  
 
 Re: Анти-Архимед в вибрирующих сыпучих телах и жидкостях
Сообщение17.09.2021, 08:41 
Заслуженный участник


28/12/12
6981
Где-то 15-20 лет назад было много статей на тему Brazil nut effect - когда крупное тело всплывает среди мелких при вибрации. Также были и статьи насчет reverse Brazil nut effect - когда происходит обратное.
В статье Granular_convection в Вике есть ссылки. Даже, помнится, была попытка построить фазовую диаграмму.

 Профиль  
                  
 
 Re: Анти-Архимед в вибрирующих сыпучих телах и жидкостях
Сообщение18.09.2021, 13:57 


31/07/14
633
Я понял, но не врубился.
Поиск по "маятник Капицы" привёл к ЛЛ1, §30, "Движение в быстро осциллирующем поле", в котором вопрос ставится шире - рассматривается движение частицы, "находящейся одновременно под действием постоянного поля" и высокочастотной гармонической силы.

Приведу здесь итог.
Цитата:
$\displaystyle {U_{\text{эфф}} = U + \frac{m}{2}\overline{{\dot{\xi^2}}}} \qquad (30,9)$
Таким образом, усредненное по осцилляциям движение ча-
стицы происходит так, как если бы, помимо постоянного поля
$U$, действовало еще и дополнительное постоянное поле, квад-
ратично зависящее от амплитуды переменного поля.

Так что если удастся как-то показать (хотя бы наблюдением), что здесь, как и в случае гармонической силы, амплитуда колебаний мелких частиц больше, чем крупных, то и было бы (полу-качественное) описание.

 Профиль  
                  
 
 Re: Анти-Архимед в вибрирующих сыпучих телах и жидкостях
Сообщение19.09.2021, 14:42 
Заслуженный участник


28/12/12
6981
chislo_avogadro в сообщении #1531970 писал(а):
Так что если удастся как-то показать (хотя бы наблюдением), что здесь, как и в случае гармонической силы, амплитуда колебаний мелких частиц больше, чем крупных, то и было бы (полу-качественное) описание.

По наблюдениям, как выше уже указали, в зависимости от параметров может получаться и так, и этак.

 Профиль  
                  
 
 Re: Анти-Архимед в вибрирующих сыпучих телах и жидкостях
Сообщение29.09.2021, 17:56 
Аватара пользователя


08/10/09
539
Херсон
Гидродинамический предел: https://wdfiles.ru/470d4d

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 11 ] 

Модераторы: whiterussian, Jnrty, profrotter, Парджеттер, Eule_A, Pphantom, photon, Aer, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: bayak


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group