مشاوره رایگان تحصیلی
منو

شبیه سازی توضیح می‌دهد چگونه مخلوط‌های ذرات معلق مایع، ناگهان به جامد تبدیل می‌شوند

+ 131
رأی شما
- 100

مخلوط معلق برخی از ذرات دانه‌ای در مایعات باعث می‌شود که ماده‌ی سیال در مقابل نیروی برشی (مانند حرکت سریع دست در مایع) عکس العمل‌های غیر منتظره‌ای نشان دهد. برای مثال، برخی مواد در چنین شرایطی چنان غلیظ می‌شوند که ناگهان از حالت مایع به جامد تبدیل می‌شوند. این رفتار با علم دینامیک سیالات سنتی کاملاً توجیه‌پذیر نیست. فیزیک‌پیشگانی در سیتی‌کالج نیویورک این خاصیت را مورد مطالعه قرار داده و مدلی  ساخته‌اند که جواب‌گوی بسیاری از آزمایش‌های گوناگون گذشته در این مورد است.‌

    زنجیره‌های درهم موجب غلیظ کنندگی برشی می‌شوند

شبیه‌سازی جدیدی، برگرفته از ترکیب دینامیک سیالات و دینامیک دانه‌ای، می‌تواند اطلاعات برجسته‌ای درباره قدرت غلیظ کنندگی برشی ناپیوسته - اثر شگفت انگیزی که باعث می‌شود برخی سیالات ناگهان مانند جامد رفتار کنند- فراهم کند. این مدل که توسط پژوهش ‌گرانیدر آمریکا ساخته شده، منطبق بر مشاهدات کاربردی کلیدی است، و به دانش پژوهان کمک خواهد کرد به فنون تازه‌ای بر پایۀ غلیظ کنندگی برشی دست پیدا کنند- مانند ساختن زره (ژاکت ضد گلوله) انعطاف پذیر.  مخلوط ذرات جامد بسیار ریز که در مایع پراکنده شده‌اند می‌توانند گستره‌ای از خواص را بروز دهند که فیزیک‌پژوهان نمی‌توانند به طور کامل آن را توسط دینامیک سیالات سنتی درک کنند. ویژه‌ترین خاصیت آن‌ها این است که دارای واکشسانی (ویسکوزیته) ثابتی نیستند: برخی از مخلوط‌ها زمانی که با شدت بیشتری به‌هم‌زده یا هل داده می شوند، رقیق‌تر می‌شوند، در حالی که برخی دیگر غلیظ‌تر. آلبرت اینشتین نخستین کسی بود که در 1906 تأثیر ذرات معلق را در واکشسانی ارزیابی کرد و از آن موقع تاکنون مدل‌های نظری متعددی ارائه شده‌اند. اما هیچ‌یک از این‌ها نتوانسته است غلیظ کنندگی برشی ناپیوسته(مثل جامد شدن ناگهانی مخلوط نشاسته ذرت در آب که به سادگی قابل مشاهده است( را کاملا توصیف کند.  در این پژوهش جدید، ریوهی سیتو (Ryohei Seto) و همکارانش در سیتی کالج نیویورک(City College of New York) به طبیعت اصلی یک مخلوط  دقت کردند -مخلوطی از دانه‌های جامد در محیط مایع. این مشاهده آن‌ها را بر آن داشت که گمان‌هایشان را در دینامیک سیالات و فیزیک دانه‌ای با هم ترکیب کنند. در مدل‌های دینامیک سیالات، ذرات معلق اجازه برخورد ندارند، و تمام برهم کنش‌ها با وساطت محیطِ سیال انجام می‌پذیرد. در مقابل، در فیزیک دانه‌ای، یا محیطی وجود ندارد، و یا محیط، گازی است که در برابر تماس ذرات مقاومت ناچیزی دارد. بنابراین دینامیکِ بزرگ‌مقیاسِ فیزیک دانه‌ای از برهم کنش‌های میان دانه‌ها تشکیل شده است.

زنجیره‌های نیرو

واکشسانی عمدتاً به این دلیل ایجاد می‌شود که تحت فشارهای برشی کم، در حالی که مخلوط جا به جا می‌شود، مایع می‌خواهد به سختی و با فشار خود را میان ذرات جامد جا دهد. در واقع، تماس‌های مستقیمی بین ذرات وجود دارد که واکشسانی را بیشتر می‌کند. نیروهایی که به یک ذره وارد می‌شوند گاهی مستقیماً به ذره بعدی منتقل می‌شوند؛ بدین صورت، زنجیره‌ای از ذرات ایجاد می‌شود که با هم حرکت می‌کنند. اما از آنجا که این زنجیره‌های نیرو پراکنده و کوتاه هستند، تأثیر چندانی بر رفتارِ بزرگ‌مقیاسِ مخلوط ندارند.

اما هنگامی که نیروی برشی از حدی بیشتر شود، ذرات بیشتر به سمت یکدیگر هل داده شده، تماس های مستقیم بین آن‌ها بیشتر می‌شود و این مانع از آن می‌شود که مایع با سرعت کافی بین ذرات جاری شود. این امر باعث می‌شود که زنجیره‌های بیشتری از ذرات با هم حرکت کنند و این زنجیره‌ها درازتر شوند. در نقطه خاصی، این زنجیره‌ها در یکدیگر گیر می‌کنند و به یکدیگر قفل می‌شوند و مخلوط تبدیل به جامدِ بی‌شکلی می‌شود که جاهای خالی بین ذراتِ آن را مایع پر کرده است.

در حالی که این گونه رفتارهای تراکمی در فیزیک دانه‌ای به خوبی درک شده، این مدلِ پژوهش‌گرِ نیویورکی اولین مدلی است که ابتدا از نیروهای اولیه بر روی یک ذره معلق شروع کرده و سپس عبور از حالت مایع به جامد را تشریح کرده است. سیتو می‌گوید،«ما از  فرضیه‌های اولیه‌‌ای که  فیزیک پژوهانِ دینامیک سیالات با آن آشنا هستند شروع کرده، سپس نظریه‌های تماس ذره‌ای را وارد کردیم. آنگاه مدلی را از فیزیک دانه‌ای عاریه گرفتیم تا تماس را تشریح کنیم. بنابر این کار ما بین دو جستار (فیزیک) پل زده است».

 نتایج گستره‌ای از آزمایش‌هایی که در آزمایشگاه‌های گوناگونی بدست آمده بودند، با این مدل نیز با موفقیت به دست آمد. سیتو توضیح می‌دهد که نتایجی که سابقاً به طرق مختلف تعبیر شده بودند اکنون با مدل این گروه، توجیه یگانه‌ای پیدا کرده‌اند.

هاینریک جاگِر(Heinrich Jaeger) در دانشگاه شیکاگو (University of Chicago)تحت تأثیر کار این گروه قرار گرفته است. «من نسبت به این مقاله بسیار مشتاق هستم، چرا که دو اندیشه را از دو دیدگاه مختلف ترکیب کرده است: دیدگاه دانه‌ای که از کنش‌های جامد بر جامد شروع می‌کند و سپس می پردازد به این که وقتی مایع اضافه شود، چه پیش خواهد آمد، و دیدگاه رئولوژیِ مخلوطِ معلق که از مایع شروع می‌کند و سپس می‌اندیشد به اینکه وقتی ذرات را وارد کردید، چه اتفاقی می‌افتد.»

سیتو و جاگِر هر دو اظهار می‍‌کنند که این کار، سوای جذابیت علمی، کاربردهای فنی نیز دارد. «غلیظ کنندگی برشی ناپیوسته به طور معمول در صنعت به چشم یک مشکل دیده می‌شود. اگر بخواهید این مخلوط‌های ذرات معلق غلیظ را از طریق لوله حمل کنید، و آنها ناگهان قفل کنند، این یک فاجعه بالقوه است. بنابراین بسیار مهم است بتوانیم این رفتار را به شکل مناسبی کنترل کنیم». او اضافه می‌کند که کاربردهای مطلوب دیگری نیز وجود دارند، مانند ژاکت‌های ضد ضربه انعطاف پذیر یا دیگر لباس‌های محافظ. «به هنگام تحرکِ آرام، مواد مانند مایع رفتار می‌کنند، ولی ضربه‌های ناگهانی می‌توانند غلیظ کنندگی برشی را فعال کنند، که فورا مواد را به فرم شبه جامد تبدیل می‌کند».

psi.ir

+ 131
رأی شما
- 100



www.HUPAA.com
مشاوره رایگان تحصیلی
ویدیو کلیپ علمی
محک
● مقالات فیزیک
● اخبار فیزیک
● مطالب پربیننده
● مجله علمی
● کوانتوم و فیزیک جدید
● الکترومغناطیس
● نظریات ایرانی
● نجوم و اخترفیزیک
● فلسفه و متافیزیک
● نانوتکنولوژی
● برق و الکترونیک
● هواشناسی و فیزیک جو
● فیزیک نور و اپتیک
● مکانیک و ترمودینامیک
● مطالب متفرقه
● معرفی کتاب
● دانشمندان
● فیزیک در ایران
● سایتهای فیزیک انگلیسی
● سایتهای فیزیک فارسی
● دانلود نرم افزار
● تصاویر دیدنی
● پزشکی و سلامت
امکانات
● خانه
● انجمن فیزیکدانان جوان ایران
● چت روم هوپا
● درباره ما
● سفارش آگهی
● تماس با ما
● عضویت در انجمن
● ورود
● RSS
آگهی های متنی
● ادامه تحصیل در مالزی
● دانشگاه های مالزی
● سعيد سيوف جهرمي
● هر آنچه می خواهید
● مجله پزشکی
● توصیه های پزشکی
● پس از باران
● انجمن علمی فیزیک پیام نور
● دانلود کامل
● سایت گردشگری آنوبانی نی
● جاویدان
● سنگ شکن
● آگهی رایگان
● ایتکا
● پزشکی
● مجله علمی
● پی سی گیمرز
● موسسه پروفسور حسابی
● میهن کمپ
● پی سی وبلاگ
● کتاب هفته
● دهکده فضایی
● ایران حافظ
● Airgo Design
● دکتر علی افضل صمدی
عضویت در خبرنامه
ایمیل :
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
ادامه تحصیل در خارج از کشور
پزشکی و سلامت
مشاوره رایگان تحصیلی
بیگ بنگ
آخرین گفتگوها در انجمن
بازبهنجارش (14 پاسخ)
کشف یک واقعیت خفه کننده! (3 پاسخ)
ایجاد دافعه در آهنربا (1 پاسخ)
معرفی چند سایت فیزیک (12 پاسخ)
سوال ترکیبی پرتابه و انرژی (1 پاسخ)
چگونه باید ضخامت حباب را اندازه گرفت؟ (3 پاسخ)
شتاب تبدیلات لورنتس (5 پاسخ)
ریاضیات کوانتومی (4 پاسخ)
قرص دیجیتالی که ورود خود را به معده اطلاع می‌دهد (0 پاسخ)
عملگرها و اپراتورها در ریاضیات و فیزیک (66 پاسخ)
شوخي و فكاهي در رياضيات و فيزيك (512 پاسخ)
پارسی را پاس بداریم (967 پاسخ)
ایرادها و پارادوکس های نسبیت خاص (238 پاسخ)
تصاویر نجومی (1904 پاسخ)
باکتری‌های روده تاثیر درمان سرطان را "بیشتر" می‌کند (0 پاسخ)
انرژی از هیچ، با انرژی پتانسیل گرانشی (34 پاسخ)
هوش مصنوعی که سیستم‌های امنیتی را دور می‌زند (0 پاسخ)
اتساع طول (2 پاسخ)
زمین تخت گرایان (87 پاسخ)
برنامه محاسباتی عدد پی (8 پاسخ)
راه و روش ترجمه کتاب های فیزیک (3 پاسخ)
آیا جنس مواد نسبیست؟ (5 پاسخ)
انرژی چگونه به جرم تبدیل میشود؟ (15 پاسخ)
ردیابی امواج گرانشی در برخورد دو ستاره نوترونی (0 پاسخ)
کتابهای مناسب برای یادگیری فیزیک (3 پاسخ)
معرفي وبلاگ هاي فيزيكي هر كس وبلاگي داره معرفي كنه (141 پاسخ)
تبدیل کانونیک برای معادله هامیلتونی کوب نشده (1 پاسخ)
علت چرخش الکترون چیست؟ (12 پاسخ)
چگونه از آلوده بودن فایل‌ها پیش از دانلود مطلع شویم؟ (0 پاسخ)
محاسبه فشار آب (1 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار رياضيات (94 پاسخ)
ضد جاذبه (3 پاسخ)
سوالی در مورد چگونگی محو نور فوکوس شده خورشید توسط عدسی ها (15 پاسخ)
اکسل برای مدیران، مهندسان، حسابداران و تولید ایده های نو (4 پاسخ)
مشتق تابع (3 پاسخ)
فرمول جاذبه نیوتون (1 پاسخ)
سرعت نور (101 پاسخ)
دانلود رایگان کتاب گرانش کوانتومی فارسی (4 پاسخ)
جهان چند بعد دارد؟ (41 پاسخ)
جایزه نوبل (13 پاسخ)
اسم این دستگاه چیه ؟ (3 پاسخ)
سفرهای طولانی در کره زمین با سفینه انجام خواهند شد (0 پاسخ)
موارد آموزنده در نسبیت (2 پاسخ)
چرا ریاضیات می‌خوانیم؟ (12 پاسخ)
ماهیت انرژی (23 پاسخ)
بیماری که زندگی نباتی داشت به درمان پاسخ داد (0 پاسخ)
موجی و ذره ای بودن نور (14 پاسخ)
مقالاتي از گوشه و كنار فيزيك... (79 پاسخ)
علت جمع شدن بارهای الکتریکی در سطح کره (12 پاسخ)
نظریه اعداد و فلسفه اعداد طبیعی (14 پاسخ)
پرسشی در مورد مجموعه اعداد اول (8 پاسخ)
چگونه فردی خردمند شویم؟ (6 پاسخ)
ماشين محرك دائم (149 پاسخ)
روش ساده محاسبه Eigenvalue برخی ماتریکس های خاص (0 پاسخ)
چرا قبل از بارش برف آسمان قرمز میشود؟ (28 پاسخ)
آیا نور انرژی جنبشی خود را منتقل می کند؟ (11 پاسخ)
کارشناسی فیزیک، ارشد برق (0 پاسخ)
کاسینی شیرجه نهایی به سوی زحل را شروع می کند (3 پاسخ)
ماهیت میدان الکتریکی چیست؟ (3 پاسخ)
ساخت باتری مقاوم در برابر انفجار و آتش‌سوزی (0 پاسخ)
مقالات فیزیک
کار شیفت شب می‌تواند مانع بهبود آسیب‌های دی‌ان‌ای می‌شود.
گامی به سمت تولید سوخت هیدروژنی با بازده‌ی کوانتومی بیش از ۱۰۰ درصد
کمین سیاهچاله‌های هیولا در لبه‌ی کهکشان‌های مارپیچی
دانشمندان موفق به یافتن راهی برای خودکشی سلول‌های سرطانی شدند.
میگوی مانتیس از هواپیما قوی‌تر است.
اخترشناسان دور‌ترین کهکشان مارپیچی را کشف کردند.
تردید در تاثیر مولتی‌ویتامین‌ها بر بهبود سلامت قلب در مردها
بررسی تشعشعات محیطی؛ وای‌فای، موبایل و موز!
تعیین قدمت آثار هنری غارهای کارائیب، با روشی پیشرفته
رابطه‌ی سفید شدن موی سر آقایان با انسداد رگ‌ها
نگاه رصدخانه‌‌ی هرشل به منطقه‌‌ی بی‌‌نظم ستاره‌زایی‌‌
یازده چیزی که از نظر مردم برای سلامتی خیلی مضر هستند.
ماموت‌های پشمالوی مذکر بیشتر در دام‌های طبیعی گیر افتاده‌اند!
زمان آغاز تغییرات عظیم انسانی بر روی زمین
نکات ضروری در پیشگیری از سرطان روده‌ی بزرگ
رصد خوشه‌ی عظیم کهکشانی Abel1300
ابزاری برای مطالعه‌ی آب‌فشان‌های انسلادوس
هوای گرم باعث کوچک شدن سوراخ اوزون شده است.
ساختارهای برای پیش‌گیری از بیماری آلزایمر
تعیین تاریخ عصر فرعون‌ها با کمک کسوف حلقه‌ای
آثار نساجی در قبری باستانی یافت شد.
مدل‌سازی شکل باستانی زمین، با هدف مطالعه‌ی سیارات‌ فراخورشیدی
نقشه‌برداری اندام‌های مصنوعی پیشرفته در مغز
چرا جهان ما سه‌بُعدی است؟!
ساعتی مچی برای سفر خیالی در فضا
بینی کدام جنبه‌های احساسی ما را نمایان می‌سازد؟
تصویری جدید از ژرف آسمان
راز حفره‌های رنگارنگ یلواستون
توان خورشیدی ارزان‌تر است، اما دنیا هنوز با سوخت‌های فسیلی اداره می‌شود.
ساخت ماشین کوانتومی برای یافتن ذره‌ی بوزون هیگز
ادامه ...
اخبار فیزیک
یافته های تازه دانشمندان ممکن است سفر در زمان را غیرممکن کند!
نگاهی به دوردست‌های کیهان به کمک یک خوشه کهکشانی غول‌پیکر
سنجش ذرات در کیهان اولیه
پیش‌بینی جرم ذره «هیگز» توسط سیمپسون‌های کارتونی 14 سال قبل از سرن!
فریب فوق‌العاده نور توسط محقق ایرانی
طراحی پای مصنوعی دارای سیستم بینایی توسط دانشمندان ایرانی
حل یک مساله سی‌ساله فیزیک شبیه‌سازی مواد ابررسانا با اتم‌های فوق سرد با همکاری فیزیکدان ایرانی
مخترع لیزر چارلز تاونز در 99 سالگی درگذشت
حل معماهای فیزیک در آزمایشگاه‌های ارزان بجای شتاب‌دهنده‌! مشاهده حالت بوزون هیگزی در ابررسانا برای نخستین بار
سه ایرانی در میان 100 نفر کاندیدای نهایی سفر بی بازگشت به مریخ
آمادگی برخورددهنده بزرگ هادرونی برای کشف یک ذره جدید
مشاهده پیوند شیمیایی اتم‌ها و تشکیل مولکول برای نخستین‌بار
کشف عجایب حبابی با سی‌تی اسکن درون یک ابرنواختر
لوح انجمن جهانی نفرولوژی به «پدر علم نفرولوژی ایران» اعطا می‌شود
چرا برخی کهکشان‌ها جوانمرگ می‌شوند؟
ادامه ...
مطالب پربیننده
نیکون هنر را به زیر میکروسکوپ‌ها ‌برد! (0+)
کلید کشف سیارات غول‌آسای فراخورشیدی (0+)
آثار داروی توهم‌زای باستانی بر نمونه‌های آزمایشگاهی (0+)
کتیبه‌ی ۳،۱۸۰ ساله از مردمان اسرارآمیز دریا (0+)
تلاش‌های B.O.B برای اثبات موضوعی شبه‌علم؛ تخت بودن زمین! (0+)
انجام روزانه‌ی این سه کار بر عمر شما می‌افزاید. (0+)
نقشه‌برداری از معادن زیرزمینی توسط پهپادها (0+)
روشی جدید برای ترمیم و تثبیت استخوان‌های شکسته (0+)
شناسایی سیاهچاله‌ای سیری‌ناپذیر با اختلال جزر و مدی (0+)
نازک‌ترین هولوگرام سه‌بُعدی جهان ساخته شد. (0+)
پالس الکتریکی بی‌اثر در درمان درد کمر (0+)
تولید سنجاقک‌های دستکاری‌شده‌ی به‌وسیله‌ی هوش‌مصنوعی (0+)
ضعف در درس ریاضی و عواقب روحی آن در دانش‌آموزان (0+)
رصد دو قمر گالیله‌ای سیاره‌ی مشتری توسط کاوشگر جونو (0+)
منشاء صداهای اسکیزوفرنی، منطقه‌ی خاصی از مغز است. (0+)
ادامه ...