Durma açısı - Angle of repose

Durma açısı

Medya oynat

Matemateca  [ pt ] IME-USP koleksiyonundan kum yığını

Yatma açısı ya da duruş kritik açı a, tanecikli malzemenin türler ya da en dik açı daldırma bir malzemenin yığılan olmadan yığılmış edilebildiği yatay bir düzleme bağıntılı. Bu açıda şev yüzeyindeki malzeme kaymanın eşiğindedir. Durma açısı 0° ile 90° arasında değişebilir. Malzemenin morfolojisi, durma açısını etkiler; pürüzsüz, yuvarlak kum taneleri, kaba, birbirine kenetlenen kumlar kadar dik bir şekilde istiflenemez. Durma açısı çözücü ilavelerinden de etkilenebilir. Küçük bir miktar su, parçacıklar arasındaki boşlukları kapatabiliyorsa, suyun mineral yüzeylere elektrostatik çekimi, yatma açısını ve toprak mukavemeti gibi ilgili miktarları artıracaktır .

Dökme taneli malzemeler yatay bir yüzeye döküldüğünde konik bir yığın oluşacaktır. Yığın yüzeyi ile yatay yüzey arasındaki iç açı, durma açısı olarak bilinir ve parçacıkların yoğunluğu , yüzey alanı ve şekilleri ve malzemenin sürtünme katsayısı ile ilgilidir . Düşük bir duruş açısına sahip malzeme, yüksek bir duruş açısına sahip malzemeden daha düz yığınlar oluşturur.

Terimin, bir nesnenin eğimli bir düzlem üzerinde aşağı kaymadan durabileceği maksimum açıyı ifade ettiği mekanikte ilgili bir kullanımı vardır . Bu açı eşittir arktanjant arasında statik sürtünme katsayısı μ _s yüzeyleri arasında.

teori uygulamaları

Isfjord , Svalbard , Norveç'in kuzey kıyısındaki talus konileri, kaba tortu için durma açısını gösteriyor

Durma açısı bazen katı partiküllerin işlenmesi için ekipman tasarımında kullanılır. Örneğin , malzemeyi depolamak için uygun bir huni veya silo tasarlamak veya malzemeyi taşımak için bir konveyör kayışını boyutlandırmak için kullanılabilir. Aynı zamanda, bir eğimin (örneğin bir stok yığınının veya sıkıştırılmamış çakıl kümesinin) büyük olasılıkla çöküp çökmeyeceğinin belirlenmesinde de kullanılabilir; molozu eğim yatma açısının elde edilir ve granüler malzeme bir yığın alacak dik eğime temsil eder. Bu duruş açısı, damarlardaki stabilitenin doğru hesaplanmasında da çok önemlidir .

Ayrıca dağcılar tarafından dağlık alanlarda çığ tehlikesini analiz etmede bir faktör olarak yaygın olarak kullanılır .

Ölçüm

Durma açısını ölçmek için çok sayıda yöntem vardır ve her biri biraz farklı sonuçlar verir. Sonuçlar aynı zamanda deneycinin tam metodolojisine de duyarlıdır. Sonuç olarak, farklı laboratuvarlardan alınan veriler her zaman karşılaştırılabilir değildir. Bir yöntem üç eksenli kesme testi , diğeri ise doğrudan kesme testidir .

Bir malzemenin statik sürtünme katsayısı biliniyorsa, aşağıdaki fonksiyonla durma açısının iyi bir tahmini yapılabilir. Bu işlev, yığındaki tek tek nesnelerin çok küçük olduğu ve rastgele sıralandığı yığınlar için biraz doğrudur.

$${\displaystyle \tan {(\theta )}\yaklaşık \mu _{\mathrm {s}}\,}$$

burada μ _s statik sürtünme katsayısıdır ve θ durma açısıdır.

Durma açısını belirleme yöntemleri

Ölçülen durma açısı, kullanılan yönteme göre değişebilir.

Devirme kutusu yöntemi

Bu yöntem, tek tek parçacık boyutu 10 mm'den küçük olan ince taneli, kohezyonsuz malzemeler için uygundur. Malzeme, granüler test malzemesini gözlemlemek için şeffaf bir tarafı olan bir kutu içine yerleştirilir. Başlangıçta kutunun tabanına paralel ve düz olmalıdır. Kutu, malzeme toplu olarak kaymaya başlayana kadar yavaşça yatırılır ve eğim açısı ölçülür.

Sabit huni yöntemi

Malzeme, bir huni oluşturacak şekilde bir huniden dökülür. Huninin ucu büyüyen koniye yakın tutulmalı ve düşen parçacıkların etkisini en aza indirmek için yığın büyüdükçe yavaşça kaldırılmalıdır. Yığın önceden belirlenmiş bir yüksekliğe veya taban önceden belirlenmiş bir genişliğe ulaştığında malzemeyi dökmeyi bırakın. Ortaya çıkan koninin açısını doğrudan ölçmeye çalışmak yerine, yüksekliği koninin tabanının genişliğinin yarısına bölün. Bu oranın ters tanjantı duruş açısıdır.

Döner silindir yöntemi

Malzeme, en az bir şeffaf ucu olan bir silindir içine yerleştirilir. Silindir sabit bir hızda döndürülür ve gözlemci dönen silindir içinde hareket eden malzemeyi izler. Etkisi, yavaş dönen bir çamaşır kurutma makinesinde kıyafetlerin birbiri üzerine devrilmesini izlemeye benzer. Granül malzeme, dönen silindir içinde akarken belirli bir açı alacaktır. Bu yöntem, dinamik durma açısını elde etmek için önerilir ve diğer yöntemlerle ölçülen statik durma açısından farklılık gösterebilir.

Çeşitli malzemelerden

Bu mısır yığınının yatma açısı düşük

İşte çeşitli malzemelerin bir listesi ve bunların durma açıları. Tüm ölçümler yaklaşıktır.

Farklı desteklerle

Farklı destekler, kum yığınlarının altındaki çizimlerde yığının şeklini değiştirecek, ancak durma açıları aynı kalacak.

Medya oynat

Medya oynat

Medya oynat

Medya oynat

Destek formatı	Destek	Durma açısı
Dikdörtgen
Daire
Meydan
Üçgen
çift ​​çatal
Oval
bir çukur
Çift çukur
Çoklu çukur
rastgele biçim

Karınca aslanı ve solucan (Vermileonidae) larvaları tarafından sömürü

Karınca aslanının kum çukuru tuzağı

Karınca aslanlarının larvaları ve akraba olmayan solucanlar Vermileonidae , duvarların eğimi etkin bir şekilde kum için kritik dinlenme açısında olacak şekilde, gevşek kumda konik çukurlar kazarak karıncalar gibi küçük böcekleri yakalar. Bunu, gevşek kumu çukurdan dışarı fırlatarak ve geri düşerken kumun kritik durma açısında yerleşmesine izin vererek başarırlar. Böylece, küçük bir böcek, genellikle bir karınca, çukura girdiğinde, ağırlığı kumun altında çökmesine neden olur ve kurbanı, çukuru açan yırtıcının ince bir gevşek kum tabakasının altında pusuda beklediği merkeze doğru çeker. Larva, bir rahatsızlık algıladığında çukurun ortasından kuvvetli bir şekilde kumu dışarı fırlatarak bu sürece yardımcı olur. Bu, çukur duvarlarını zayıflatır ve merkeze doğru çökmelerine neden olur. Larvanın fırlattığı kum, aynı zamanda, yamacın ilk çöküşünün ortaya çıkardığı daha kolay yamaçlarda herhangi bir dayanak elde etmesini önleyecek kadar çok gevşek, yuvarlanan malzeme ile avını toparlar. Kombine etki, avı, daha sonra zehir ve sindirim sıvılarını enjekte edebilecek larvaların kavrayışına getirmektir.

Ayrıca bakınız

Durma açısı, aşağıdakiler dahil olmak üzere çeşitli teknoloji ve bilim konularında rol oynar:

Referanslar