Похожие статьи
Инженеры из Университета Лихай обнаружили, что песок действительно может течь вверх по склону.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. На видеозаписи показано, что происходит, когда к каждой песчинке прикладывается крутящий момент и сила тяжести — песчинки текут вверх по склону, по стенам, вверх и вниз по лестнице.
«Используя уравнения, описывающие движение гранулированных материалов, — объясняет Джеймс Гилкрист, профессор химической и биомолекулярной инженерии в Колледже инженерных и прикладных наук имени П.К. Россина в Lehigh и один из авторов статьи, — мы смогли убедительно показать, что эти частицы действительно движутся как гранулированный материал, за исключением того, что они поднимаются вверх по склону».
По словам исследователей, это необычное открытие может открыть множество новых направлений исследований, которые приведут к широкому спектру применений — от здравоохранения до транспортировки материалов и сельского хозяйства.
Ведущий автор статьи, доктор Самуэль Уилсон-Уитфорд обнаружил движение совершенно случайно во время своих исследований микрокапсул. Когда он вращал магнит под пузырьком полимерных частиц, покрытых оксидом железа, называемых микрокапсулами, зерна начали осыпаться вверх по склону.
Уилсон-Уитфорд и Гилкрист стали исследовать, как материал реагирует на магнит при различных условиях. Когда микробисер был полит водой без активации магнитом, он стекал вниз по склону. Но когда они прикладывали крутящий момент с помощью магнитов, каждая частица начинала вращаться, образуя временные дублеты, которые быстро формировались и распадались. В результате, по словам Гилкриста, образовалась связь, дающая отрицательный угол наклона из-за отрицательного коэффициента трения.
«До сих пор никто бы не использовал эти термины. Их не существовало. Но чтобы понять, как эти зерна движутся вверх по склону, мы рассчитали, какие напряжения заставляют их двигаться в этом направлении. Если у вас отрицательный угол наклона, у вас должно быть сцепление, чтобы обеспечить отрицательный коэффициент трения. Уравнения течения зерен не учитывали эти факторы, но после их расчета оказалось, что кажущийся коэффициент трения отрицательный», — рассказывают ученые.
Увеличение магнитной силы увеличивает когезию, что дает зернам большее сцепление и возможность двигаться быстрее. Совместное движение всех этих зерен и их способность прилипать друг к другу позволяет куче песчинок, по сути, работать вместе и совершать нелогичные действия — например, карабкаться по стенам и подниматься по лестницам.
Эксклюзивный перевод
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
