Интересно об "эффекте бразильского ореха".
Нельзя, однако, исключать, что если бы идеи Кельвина о вихревых атомах и об эфире как зернистой структуре микровихрей смогли получить более глубокое развитие, то современная физика вряд ли была бы столь недоразвита в области анализа вибрирующих гранулированных сред. Сколь бы странным это ни казалось, но по сию пору, в XXI веке у исследователей, работающих в данной области, так и нет общего математического аппарата уравнений, способных описывать и предсказывать поведение гранулированных материалов при разных условиях среды. Более того, в физике зернистых материалов имеются чрезвычайно простые, доступные даже детям опыты, так и не находящие удовлетворительного теоретического объяснения. Ярчайший тому пример – так называемый «эффект бразильского ореха».
Этот эффект знаком очень многим и получил свое название благодаря популярным в народе упаковкам ореховых смесей. Если в такой смеси, обычно состоящей из миндаля, фундука и так далее, есть также зерна бразильского ореха, отличающегося заметно большим размером, то при вскрытии упаковки эти самые крупные зерна всегда оказываются наверху. Ту же самую картину можно увидеть и в любой другой смеси разнокалиберных гранул, вроде мюслей для завтрака, где самые крупные ингредиенты непременно находятся в верхней части, а мелкие – ближе ко дну.
С этим же эффектом многие годы вынуждены сражаться в пищевой и фармацевтической индустрии, а также всюду, где промышленное производство требует создания гранулированных смесей однородной концентрации, а физика вибраций упорно разделяет эти смеси на слои-фракции по калибру ингредиентов. В книжках, конечно, имеются и теоретические объяснения этому феномену. Однако, если изучить проблему «естественной калибровки» чуть тщательнее, то быстро выяснится, что объяснений существует сразу несколько, причем они противоречат и друг другу, и опыту. А это, ясное дело, первый признак того, что в действительности понимания нет.
По давней традиции чаще всего прибегают к такому объяснению данного эффекта. В неоднородной смеси те частицы, что помельче, при каждом встряхивании проникают в пустоты, образующиеся под более крупными частицами. Поэтому с течением времени все гранулы крупных размеров постепенно поднимаются в смеси наверх. Излагая более наукообразно, когда орехи встряхиваются, то гравитация старается опустить центр масс всей системы, а достигается это тем, что крупные орехи смещаются вибрацией вверх. Такое объяснение выглядит достаточно правдоподобно, однако опыты показывают, что достаточно изменить форму дна контейнера – с плоской на конически сужающуюся к центру – и общая картина поведения гранул в корне меняется. Теперь бразильский орех не всплывает, а опускается ко дну. Этот озадачивающий результат также очень хорошо известен и именуется «обратным эффектом бразильского ореха».
Нельзя, однако, исключать, что если бы идеи Кельвина о вихревых атомах и об эфире как зернистой структуре микровихрей смогли получить более глубокое развитие, то современная физика вряд ли была бы столь недоразвита в области анализа вибрирующих гранулированных сред. Сколь бы странным это ни казалось, но по сию пору, в XXI веке у исследователей, работающих в данной области, так и нет общего математического аппарата уравнений, способных описывать и предсказывать поведение гранулированных материалов при разных условиях среды. Более того, в физике зернистых материалов имеются чрезвычайно простые, доступные даже детям опыты, так и не находящие удовлетворительного теоретического объяснения. Ярчайший тому пример – так называемый «эффект бразильского ореха».
Этот эффект знаком очень многим и получил свое название благодаря популярным в народе упаковкам ореховых смесей. Если в такой смеси, обычно состоящей из миндаля, фундука и так далее, есть также зерна бразильского ореха, отличающегося заметно большим размером, то при вскрытии упаковки эти самые крупные зерна всегда оказываются наверху. Ту же самую картину можно увидеть и в любой другой смеси разнокалиберных гранул, вроде мюслей для завтрака, где самые крупные ингредиенты непременно находятся в верхней части, а мелкие – ближе ко дну.
С этим же эффектом многие годы вынуждены сражаться в пищевой и фармацевтической индустрии, а также всюду, где промышленное производство требует создания гранулированных смесей однородной концентрации, а физика вибраций упорно разделяет эти смеси на слои-фракции по калибру ингредиентов. В книжках, конечно, имеются и теоретические объяснения этому феномену. Однако, если изучить проблему «естественной калибровки» чуть тщательнее, то быстро выяснится, что объяснений существует сразу несколько, причем они противоречат и друг другу, и опыту. А это, ясное дело, первый признак того, что в действительности понимания нет.
По давней традиции чаще всего прибегают к такому объяснению данного эффекта. В неоднородной смеси те частицы, что помельче, при каждом встряхивании проникают в пустоты, образующиеся под более крупными частицами. Поэтому с течением времени все гранулы крупных размеров постепенно поднимаются в смеси наверх. Излагая более наукообразно, когда орехи встряхиваются, то гравитация старается опустить центр масс всей системы, а достигается это тем, что крупные орехи смещаются вибрацией вверх. Такое объяснение выглядит достаточно правдоподобно, однако опыты показывают, что достаточно изменить форму дна контейнера – с плоской на конически сужающуюся к центру – и общая картина поведения гранул в корне меняется. Теперь бразильский орех не всплывает, а опускается ко дну. Этот озадачивающий результат также очень хорошо известен и именуется «обратным эффектом бразильского ореха».
Interestingly about the "Brazil nut effect".
However, it cannot be ruled out that if Kelvin’s ideas about vortex atoms and ether as the granular structure of microvortices could have been developed more deeply, then modern physics would hardly have been so underdeveloped in the analysis of vibrating granular media. No matter how strange it may seem, but to this day, in the 21st century, researchers working in this field have no general mathematical apparatus of equations capable of describing and predicting the behavior of granular materials under different environmental conditions. Moreover, in the physics of granular materials there are extremely simple experiments, accessible even to children, and not finding a satisfactory theoretical explanation. The clearest example of this is the so-called “Brazil nut effect”.
This effect is familiar to very many and got its name thanks to the popular packages of nut mixes. If in such a mixture, usually consisting of almonds, hazelnuts and so on, there are also grains of Brazil nuts, differing in markedly large size, then when opening the package, these very large grains always appear at the top. The same picture can be seen in any other mixture of different-sized granules, such as breakfast cereals, where the largest ingredients are certainly in the upper part, while small ones are closer to the bottom.
For many years, the same effect has been forced to fight in the food and pharmaceutical industries, as well as everywhere where industrial production requires the creation of granular mixtures of uniform concentration, and the physics of vibrations stubbornly separates these mixtures into layers by the caliber of ingredients. In the books, of course, there are theoretical explanations for this phenomenon. However, if we study the problem of “natural calibration” a little more carefully, it will quickly become clear that there are several explanations at once, and they contradict each other and experience. And this, of course, is the first sign that there really is no understanding.
According to a long-standing tradition, such an explanation of this effect is most often resorted to. In an inhomogeneous mixture, those particles that are smaller, with each shaking, penetrate into the voids formed under the larger particles. Therefore, over time, all large-sized granules gradually rise to the top of the mixture. In a more scientific manner, when nuts are shaken, gravity tries to lower the center of mass of the entire system, and this is achieved by shifting the large nuts by vibration upwards. This explanation looks plausible enough, however, experiments show that it is enough to change the shape of the bottom of the container — from flat to conically tapering to the center — and the overall picture of the behavior of the granules changes radically. Now the Brazil nut does not float, but sinks to the bottom. This puzzling result is also very well known and is referred to as the “reverse effect of the Brazil nut”.
However, it cannot be ruled out that if Kelvin’s ideas about vortex atoms and ether as the granular structure of microvortices could have been developed more deeply, then modern physics would hardly have been so underdeveloped in the analysis of vibrating granular media. No matter how strange it may seem, but to this day, in the 21st century, researchers working in this field have no general mathematical apparatus of equations capable of describing and predicting the behavior of granular materials under different environmental conditions. Moreover, in the physics of granular materials there are extremely simple experiments, accessible even to children, and not finding a satisfactory theoretical explanation. The clearest example of this is the so-called “Brazil nut effect”.
This effect is familiar to very many and got its name thanks to the popular packages of nut mixes. If in such a mixture, usually consisting of almonds, hazelnuts and so on, there are also grains of Brazil nuts, differing in markedly large size, then when opening the package, these very large grains always appear at the top. The same picture can be seen in any other mixture of different-sized granules, such as breakfast cereals, where the largest ingredients are certainly in the upper part, while small ones are closer to the bottom.
For many years, the same effect has been forced to fight in the food and pharmaceutical industries, as well as everywhere where industrial production requires the creation of granular mixtures of uniform concentration, and the physics of vibrations stubbornly separates these mixtures into layers by the caliber of ingredients. In the books, of course, there are theoretical explanations for this phenomenon. However, if we study the problem of “natural calibration” a little more carefully, it will quickly become clear that there are several explanations at once, and they contradict each other and experience. And this, of course, is the first sign that there really is no understanding.
According to a long-standing tradition, such an explanation of this effect is most often resorted to. In an inhomogeneous mixture, those particles that are smaller, with each shaking, penetrate into the voids formed under the larger particles. Therefore, over time, all large-sized granules gradually rise to the top of the mixture. In a more scientific manner, when nuts are shaken, gravity tries to lower the center of mass of the entire system, and this is achieved by shifting the large nuts by vibration upwards. This explanation looks plausible enough, however, experiments show that it is enough to change the shape of the bottom of the container — from flat to conically tapering to the center — and the overall picture of the behavior of the granules changes radically. Now the Brazil nut does not float, but sinks to the bottom. This puzzling result is also very well known and is referred to as the “reverse effect of the Brazil nut”.
У записи 2 лайков,
0 репостов.
0 репостов.
Эту запись оставил(а) на своей стене Игорь Тирский
