S

1
Sòlids que Flueixen

• Un Passeig per la
• Matèria Granular
• Antoni Jauset González
• IES Guindavols
• 2n Batx Curs 2006/07
• Tutor Anicet Cosialls

2
Objectius del Treball

1. Quines són les propietats més significatives de
   la Matèria Granular?
2. Podrem crear experiments senzills que evidenciïn
   algunes daquestes propietats?
3. Existeix una explicació per justificar el succeït
   en els experiments?
4. Podrem relacionar tot el que hem observat en els
   experiments amb fet reals?

3
Metodologia

• I. Part Teòrica. Propietats de la Matèria
  Granular
• Comportament imprevisible
• Dissipació denergia
• Segregació
• Camins de força
• Arcs
• Angles de repòs

• II. Part Experimental. Treball de Laboratori
• Experiment I. Matèria Granular i energia
• Experiment II. Segregació per descàrrega de
  gravetat.
• Experiment III. Força en columna vertical.
• Experiment IV. El secret dels rellotges darena.

4
Què és la Matèria Granular?

• Tot material format per partícules sòlides
  independents, ven diferenciades i que es puguin
  identificar com un element consecutiu de la
  matèria.

5
Quina importància té la Matèria Granular?

• Múltiples Aplicacions Industrials
• Natura

6
Què té despecial la Matèria Granular?

• Un comportament únic i unes propietats
  extraordinàries.

7
Les Propietats de la Matèria Granular
8
El comportament imprevisible

• A causa de la gran diversitat de mides i formes
  que tenen les partícules dun medi granular, no
  hi ha lleis ni models matemàtics que regeixin els
  seu comportament. És per això que la Matèria
  Granular forma un sistema complex on les
  interaccions entre grans es donen de forma
  aleatòria.

9
Dissipació denergia

• Quan es transfereix una força a un medi granular,
  la fricció entre les seves partícules dissipa
  lenergia en un procés irreversible. Aquesta
  energia no es perd, sinó que es transforma en un
  altre tipus denergia.

10
Segregació

• Quan se li transfereix energia a una barreja de
  Matèria Granular les partícules, barrejades en un
  principi, tendeixen a agrupar-se amb les que
  comparteixen característiques similars. La
  segregació es dona gràcies als buits entre
  partícules.

11
Camins de Força

• Al exercir pressió sobre un medi granular,
  aquesta es distribueix de forma heterogènia pel
  seu interior gràcies a unes unions físiques entre
  les partícules. Aquests contactes fan que el pes
  no sol es distribueixi cap a baix, sinó que també
  cap als costats.

12
Arcs

• Els arcs són un conjunt de partícules
  lestructura de les quals fa que saguantin entre
  sí. Aquests arcs regulen el flux de Matèria
  Granular dun compartiment a un altre, fent que
  aquest sigui constant i independent de laltura
  de la columna.

13
Angle de repòs

• Quan deixem caure Matèria Granular sobre una
  superfície plana es forma un con, langle del
  qual és sempre el mateix. Així laltura daquest
  con augmenta de forma proporcional a la base. Com
  més dilatat sigui un material, menor serà el seu
  angle de repòs.

14
Treball deLaboratori
15
Experiment IMatèria Granular i Energia

• Fer impactar una bola de metall contra una altra
  bola de billar.
• Substituir la bola de billar per una bossa
  darena i fer el mateix.

16
Xocs de la bola
17
Experiment IISegregació per descàrrega de
gravetat

• Tirar una barreja de Matèria Granular a
  linterior duna estructura bidimensional i
  observar com es diposita

18
Descàrrega per gravetat duna barreja de
Materials Granulars
19
Simulació de lextracció de Matèria Granular en
lestructura bidimensional
20
Experiment IIIForça en columna vertical

• Tirar arena a linterior del tub sobre la balança
  i elaborar una gràfica amb les dades daltura i
  massa obtingudes.

21
Gràfics altura-massa
22
Contactes entre partícules
23
Gràfic general de l'experiment
24
Experiment IVEl secret dels rellotges darena

• Fer una gravació de com cau Matèria Granular dun
  recipient a un altre.
• Utilitzar el programa multilab per crear un
  gràfic posició-temps.

25
Ajust de la gràfica obtinguda a una funció lineal

26
Conclusions
27

1. Les propietats més significatives daquest
   material són el comportament imprevisible, la
   dissipació denergia, la segregació, langle de
   repòs i la capacitat de formar arcs i camins de
   força.
2. Es possible crear experiments senzills que
   evidenciïn les seves propietats sense disposar
   dun muntatge complex. El més difícil es trobar
   el muntatge adequat.
3. Sempre existeix una explicació per justificar les
   propietats de la Matèria Granular, tot i que es
   basen en lleis empíriques, mai en models
   matemàtics.

28

• La dissipació denergia té moltes aplicacions en
  seguretat.
• La segregació fa que en emmagatzemar una
  barreja granular, lextracció sigui dels 2
  materials per separat.

29

• Desconèixer l'existència de camins de força a
  linterior de la Matèria Granular pot suposar el
  trencament de l'estructura que la emmagatzema.

30

• Gràcies als arcs que regulen els flux de Matèria
  Granular, aquest és constant. Per tant podem
  trobar la velocitat de sortida i relacionar el
  temps i la quantitat de material.

31
(No Transcript)
32
(No Transcript)
33
(No Transcript)
34
(No Transcript)
35
(No Transcript)
36
(No Transcript)
37
(No Transcript)