Quş koloniyalarında, balıq məktəblərində və velosiped sürən pelotonlarda ətrafdakı maye vasitəsilə fərdlər arasında əhəmiyyətli qarşılıqlı əlaqə yaranır. Bu qarşılıqlı təsirlər hava və su kimi mayelərdə yaxşı başa düşülür, lakin cisimlər qum kimi bir şeydən keçdikdə nə baş verir? Belə çıxır ki, oxşar qarşılıqlı təsirlər dənəvər materiallarda – torpaq və ya qum kimi şeylərdə baş verir və gündəlik kontekstlərdə həlledici rol oynayırlar. Əkin sahələrini kəsən şumları, yerin altına girən heyvanları, torpağı itələyən kökləri və ya hətta Marsın səthini araşdıran robotları düşünün.

Bu yaxınlarda biz heyranedici bir kəşflə qarşılaşdıq: iki cisim – “təxribatçılar” dediyimiz şey – dənəvər materiallardan yan-yana hərəkət etdikdə, qarşılaşdıqları müqaviməti azaldaraq bir-birlərinə kömək edə bilərlər. Bu əməkdaşlıq effekti Braziliyanın Kampinas Universitetinin (UNICAMP) Maşınqayırma fakültəsi və Fransadakı Paris-Saclay Universitesi CNRS FAST laboratoriyasından olan tədqiqatçılar qrupu tərəfindən aşkar edilmişdir.

Bunu araşdırmaq üçün biz dənəvər mühiti təkrarlamaq üçün şüşə muncuqlara batırılmış sferik obyektlərdən istifadə edərək təcrübə qurduq . Məqsəd bu cisimləri sabit sürətlə çəkmək və taxılların arasından hərəkət edərkən yaşadıqları sürtünmə qüvvəsini ölçmək idi. Əvvəlki tədqiqatlar cisimlər arasındakı yanal qüvvələrə baxarkən, komandamız birlikdə hərəkət etməyin sürtünmə qüvvəsini də azalda biləcəyi ilə maraqlanırdı .

UNICAMP-dakı iki tədqiqatçımız DD Carvalho və EM Franklin tərəfindən 2022-ci ildə Physics of Fluids jurnalında dərc edilmiş bəzi maraqlı ədədi simulyasiyalar bunun mümkün olduğunu irəli sürdü, lakin biz bunu real dünyada sınaqdan keçirmək istədik.

Tapdığımız şey həyəcan verici idi: iki təcavüzkar bir-birinə yaxın olduqda, onların hər birinin üzərindəki sürükləmə əhəmiyyətli dərəcədə azaldı – bir-birindən daha uzaq olan zamanla müqayisədə 30% qədər. Və materialda nə qədər dərin basdırılıblarsa, bu təsir bir o qədər qabarıq görünürdü. İzahat? İki cisim yan-yana hərəkət etdikdə, birinin hərəkəti digərinin ətrafındakı dənələr arasındakı qüvvə zəncirlərini pozur. Taxıl təmasındakı bu qırılma hər bir obyektin qarşılaşdığı ümumi müqaviməti azaldır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1735451013&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-12-cooperation-intruders-side-granular-media.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yMDUiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjA1Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjA1Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1735451013284&bpp=1&bdt=158&idt=26&shv=r20241212&mjsv=m202412090101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1735450974%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1735450974%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1735450974%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=6206128951254&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2090&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31089323%2C31089330%2C31089337%2C42532524%2C95332586%2C95345966%2C95347432&oid=2&pvsid=914590152470980&tmod=906958752&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=30

Bu təsiri müşahidə etməklə yanaşı, biz onu təsvir etmək üçün yarı empirik bir model də hazırladıq. Model, yaxın məsafədə yerləşən obyektlər arasındakı qarşılıqlı təsirlərin bu dənəvər qüvvə zəncirlərini pozaraq onların hərəkətini asanlaşdırdığı ideyasına əsaslanır. İndi Physical Review Fluids -də dərc olunan bu tədqiqat dənəvər dinamikanın daha əvvəl öyrənilməmiş aspektini vurğulayır: çoxlu obyektlərin birgə hərəkəti.

Bu dinamika ilə bağlı tədqiqatlar irəlilədikcə, bu, müxtəlif sənayelər və elmi səylər üçün potensial olaraq daha səmərəli həllər təmin etmək imkanı verən dənəvər materialların naviqasiyası üçün yeni texnologiyalara və üsullara səbəb ola bilər – Yer üzündə və ondan kənarda.

Bu hekayə Elm X Dialoqunun bir hissəsidir , burada tədqiqatçılar dərc olunmuş tədqiqat məqalələrinin nəticələrini bildirə bilərlər. Science X Dialoq və necə iştirak etmək barədə məlumat üçün bu səhifəyə daxil olun .

Daha çox məlumat: DD Carvalho et al, Qranul mühitdə bir cüt müdaxiləçinin yan-yana hərəkəti zamanı sürüklənmənin azaldılması, Physical Review Fluids (2024). DOI: 10.1103/PhysRevFluids.9.114303

Jurnal məlumatı: Fiziki İcmal Mayeləri , Mayelərin Fizikası  

Douglas De Carvalho Braziliyada Campinas Universitetinin (UNICAMP) Maşınqayırma fakültəsində PhD tələbəsidir və o, dənəvər sistemlər üzərində ədədi simulyasiyalar və təcrübələr aparır. Bu məqalədə təqdim olunan təcrübələri həyata keçirdi. Bu işə Paris-Saclay Universitetində Fluides, Automatique et Systèmes Thermiques (FAST) laboratoriyasının tədqiqatçısı Baptiste Darbois Texier rəhbərlik etmişdir. Onun tədqiqatları dənəvər mühitlərin mexanikasına və bu materiallarda reologiyanın xüsusiyyətlərinə və bu kontekstdə hərəkət problemlərinə yönəlmişdir.