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
531
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
23723
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
23723
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
8538
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
531
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
8538
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
531
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
6921
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
616
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
6921
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
531
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: нет зарегистрированных пользователей


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