Η νέα κατανόηση του τρόπου με τον οποίο το σχήμα των σωματιδίων ελέγχει τη ροή των κόκκων θα μπορούσε να βοηθήσει τους μηχανικούς να διαχειριστούν την παράκτια διάβρωση

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, της Σάντα Μπάρμπαρα και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley, έχει αναπτύξει μια νέα κατανόηση του τρόπου με τον οποίο το σχήμα των σωματιδίων ελέγχει τη ροή των κόκκων, η οποία θα μπορούσε να βοηθήσει τους μηχανικούς να διαχειριστούν την παράκτια διάβρωση και άλλους φυσικούς κινδύνους.

Η ροή των κόκκων είναι η κίνηση κοκκώδους υλικού, όπως η άμμος, το χαλίκι και το έδαφος, υπό την επήρεια βαρύτητας. Είναι ένα κοινό φαινόμενο στη φύση, και μπορεί να είναι τόσο καταστροφικό όσο και ευεργετικό. Για παράδειγμα, οι ροές κόκκων μπορούν να προκαλέσουν κατολισθήσεις και χιονοστιβάδες, αλλά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη μεταφορά υλικών για την κατασκευή και τη γεωργία.

Το σχήμα των σωματιδίων διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στον έλεγχο της ροής των κόκκων. Τα γωνιακά σωματίδια, όπως αυτά που βρίσκονται σε θρυμματισμένο βράχο, τείνουν να αλληλοσυνδέονται μεταξύ τους, γεγονός που τα καθιστά πιο ανθεκτικά στη ροή. Τα στρογγυλεμένα σωματίδια, όπως αυτά που βρίσκονται στην άμμο της παραλίας, τείνουν να ρέουν πιο εύκολα.

Οι ερευνητές διεξήγαγαν μια σειρά πειραμάτων για τη μέτρηση των ρυθμών ροής διαφορετικών τύπων κοκκώδους υλικών. Διαπίστωσαν ότι ο ρυθμός ροής ενός κοκκώδους υλικού είναι ανάλογος προς το τετράγωνο του μεγέθους των σωματιδίων και αντιστρόφως ανάλογα με την τετραγωνική ρίζα της γωνότητας των σωματιδίων.

Αυτή η νέα κατανόηση του τρόπου με τον οποίο το σχήμα των σωματιδίων ελέγχει τη ροή των κόκκων θα μπορούσε να βοηθήσει τους μηχανικούς να διαχειριστούν την παράκτια διάβρωση και άλλους φυσικούς κινδύνους. Για παράδειγμα, οι μηχανικοί θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν γωνιακά σωματίδια για να δημιουργήσουν εμπόδια που επιβραδύνουν ή να σταματήσουν τις ροές των κόκκων. Θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιήσουν στρογγυλεμένα σωματίδια για να δημιουργήσουν επιφάνειες που είναι πιο ανθεκτικές στη διάβρωση.

Τα ευρήματα των ερευνητών δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Physical Review Letters.

"Η δουλειά μας παρέχει έναν νέο τρόπο κατανόησης και ελέγχου της ροής των σιτηρών", δήλωσε η καθηγήτρια Jessica Zhang, η οποία ηγήθηκε της ερευνητικής ομάδας. "Αυτό θα μπορούσε να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ικανότητά μας να διαχειριστούμε τις παράκτιες διάβρωσης και άλλους φυσικούς κινδύνους".