V rozpore s intuíciou môžu dostatočne husté materiály dosiahnuť konečnú rýchlosť v granulovaných pevných médiách.
Tím mexických a kubánskych výskumníkov urobil trochu ohromujúci objav. Ukázali, že objekty, ktoré sa rútia cez zrnité médium, nemusia nevyhnutne stratiť energiu a zastaviť sa, ako by ste mohli očakávať, ale môžu dosiahnuť konečnú rýchlosť a pokračovať. potápanie na neurčito do materiálu. Je to vlastnosť, ktorá nebola nikdy pozorovaná a podľa vedomostí výskumníkov dokonca predpovedaná.
Konkrétne tím použil súpravu 18 vážených pingpongových loptičiek s hmotnosťou od 15 do 182 gramov (to je ani nie pol kila na vyššom konci) a pustil ich do veľkej trubice naplnenej polystyrénom korálky. Normálne správne by sa dalo predstaviť, že guľa vstúpi do polystyrénového média a začne strácať rýchlosť trením a odolnosť guľôčok voči sile gule, ktorá sa nakoniec zastaví v závislosti od toho, aká je ťažká a akú má rýchlosť vplyv.
Ale ukazuje sa, že to nie je univerzálne pravidlo. Vieme, že predmety padajúce cez tekutinu môžu dosiahnuť konečnú rýchlosť, pretože molekuly v tekutine sa pod aplikovanou silou ľahko pohybujú nabok. Zrnité materiály nezdieľajú túto vlastnosť; ich zrná sa pri aplikovanom namáhaní nepohybujú tak ľahko. To je dôvod, prečo sa boccia lopty neponárajú priamo do piesočnatej pláže a prečo sa meteory, ktoré rýchlo dopadajú na planéty alebo mesiace pokryté zrnitou kôrou, stále zastavujú v relatívne malej hĺbke.
V ich štúdii však pingpongové loptičky, ktoré prekročili určitú kritickú hmotnosť – v prípade ich granulovaného polystyrénového média, táto hmota bola asi 82 gramov – cestovala až na dno trubica. Navyše sa ich rýchlosti vyrovnali a dosiahli konštantnú rýchlosť, ako keby padali cez tekutinu.
Prostredníctvom simulácií výskumníci ukázali, že ťažšie loptičky by padali donekonečna cez zrnité médium, ak by im to bolo umožnené. Z fyzikálneho hľadiska to v skutočnosti dáva nejaký zmysel, aj keď sa zdá, že je to v rozpore s intuíciou. Myslíme si, že veci strácajú energiu v granulovaných médiách, pretože to tak zvyčajne je. Aby bolo možné dosiahnuť túto konečnú rýchlosť, musí sa vyvážiť ťahová sila smerom nahor a gravitačná sila (v závislosti od hmotnosti objektov). To je dôvod, prečo je hmotnosť kritická a prečo to nemáme tendenciu vidieť v prirodzenom svete.
Napríklad, aby vážená pingpongová loptička donekonečna padala pieskom priemernej pláže, musela by vážiť asi 31 libier. To si vyžaduje skutočne hustý materiál, hustejší ako nájdeme na tejto planéte. Viac podrobností pre zvedavých cez PhysOrg nižšie.
PhysOrg
