휴식의 각도
Angle of repose
세밀한 재료의 휴식의 각도,[1] 즉 임계 휴식의 각도는 재료가 슬럼프 없이 쌓일 수 있는 수평면에 비해 가장 가파른 하강각이나 하강각이다. 이 각도에서 경사면의 소재는 미끄러지기 일보 직전이다. 휴식의 각도는 0° ~ 90°일 수 있다. 물질의 형태학은 휴식의 각도에 영향을 미친다; 부드럽고 둥근 모래 알갱이는 거칠고 서로 맞물리는 모래처럼 가파르게 쌓일 수 없다. 휴식의 각도는 용제의 첨가에도 영향을 받을 수 있다. 소량의 물이 입자 사이의 간격을 메울 수 있다면 광물 표면에 대한 물의 정전기 흡인력은 휴식의 각도와 토양 강도 등 관련 양을 증가시킬 것이다.
부피가 큰 미세한 물질을 수평면에 부으면 원뿔형 더미가 형성된다. 말뚝 표면과 수평면 사이의 내부 각도는 평면의 각도로 알려져 있으며 입자의 밀도, 표면 면적 및 모양, 재료의 마찰계수와 관련이 있다. 휴식의 각도가 낮은 물질은 휴식의 각도가 높은 물질보다 더미를 돋보이게 한다.
이 용어는 역학에서 관련 용어가 있는데, 여기서 물체가 미끄러지지 않고 경사면에 쉴 수 있는 최대 각도를 가리킨다. 이 각도는 표면 사이의 정적 마찰 μs 계수의 아크탄젠트와 동일하다.
이론의 응용
휴식의 각도는 때때로 미립자 고형물 처리를 위한 장비의 설계에 사용된다. 예를 들어, 재료를 저장하기 위한 적절한 호퍼 또는 사일로 설계 또는 자재 운반용 컨베이어 벨트 사이징에 사용할 수 있다. 또한 이 경사는 (예를 들어, 비축된 자갈 은행이나 밀폐되지 않은 자갈 은행의) 경사가 무너질지 여부를 결정하는 데 사용될 수 있다; 탈루 경사는 휴식각에서 파생되며, 세분화된 물질 더미가 취할 가장 가파른 경사를 나타낸다. 이러한 휴식의 각도는 혈관의 안정성을 정확하게 계산하는 데도 중요하다.
산악인들이 산지에서의 눈사태 위험을 분석하는 요인으로도 많이 쓰인다.[citation needed]
측정
휴식의 각도를 측정하는 방법에는 여러 가지가 있으며 각 방법은 약간 다른 결과를 산출한다. 결과는 실험자의 정확한 방법론에도 민감하다. 결과적으로, 서로 다른 연구소의 데이터가 항상 비교 가능한 것은 아니다. 한 가지 방법은 3축 전단 시험이고, 다른 방법은 직접 전단 시험이다.
물질에 대한 정적 마찰 계수가 알려진 경우, 다음과 같은 함수를 사용하여 휴식 각도의 좋은 근사치를 구할 수 있다. 이 기능은 말뚝에 있는 개별 물체가 마이너스 분자이고 임의의 순서로 쌓이는 말뚝에 대해 어느 정도 정확하다.[2]
여기서, μ는s 정적 마찰 계수, μ는 휴식의 각도.
휴식의 각도를 결정하는 방법
측정된 휴식의 각도는 사용된 방법에 따라 달라질 수 있다.
틸팅 박스 방식
이 방법은 개별 입자 크기가 10 mm 미만인 미세한 비접착 물질에 적합하다. 재료는 투명한 면이 있는 상자 안에 넣어 세밀한 시험 재료를 관찰한다. 초기에는 상자 바닥과 평행하고 수평이어야 한다. 박스는 자재가 대량으로 미끄러지기 시작할 때까지 천천히 기울어지며 기울기 각도를 측정한다.
고정 깔때기법
그 물질은 깔때기를 통해 부어 원뿔을 형성한다. 깔때기 끝은 자라는 원추에 가깝게 잡고 말뚝이 커질수록 천천히 올려야 입자가 떨어지는 충격을 최소화한다. 더미가 미리 결정된 높이에 도달하거나 베이스가 미리 결정된 폭에 도달하면 재료 주입을 중지하십시오. 결과 원뿔의 각도를 직접 측정하려고 하기보다는 높이를 원뿔의 밑부분 폭의 절반으로 나눈다. 이 비율의 역 탄젠트는 휴식각이다.
회전 원통법
재료는 적어도 하나의 투명한 끝이 있는 실린더 안에 위치한다. 실린더는 일정한 속도로 회전하고 관찰자는 회전하는 실린더 내에서 자재가 움직이는 것을 관찰한다. 그 효과는 천천히 회전하는 의류 건조기에서 옷이 서로 넘어지는 것을 보는 것과 비슷하다. 세밀한 재료는 회전 실린더 내에서 흐를 때 일정한 각도를 가정한다. 이 방법은 휴식의 동적 각도를 얻기 위해 권장되며, 다른 방법으로 측정한 정적인 휴식의 각도와 다를 수 있다.
다양한 재료의
여기 다양한 재료와 휴식의 각도가 있다.[3] 모든 측정값은 근사치 입니다.
| 재료(조건) | 배치 각도(도) |
|---|---|
| 재 | 40° |
| 아스팔트(파쇄) | 30–45° |
| 나무껍질(목재 거부) | 45° |
| 브랜 | 30–45° |
| 분필 | 45° |
| 점토(건조 덩어리) | 25–40° |
| 점토(습토) | 15° |
| 클로버 씨드 | 28° |
| 코코넛(분쇄) | 45° |
| 커피빈(신선) | 35–45° |
| 지구 | 30–45° |
| 밀가루(옥수수) | 30–40° |
| 밀가루(밀) | 45° |
| 화강암 | 35–40° |
| 자갈(파쇄된 돌) | 45° |
| 자갈(모래 포함) | 25–30° |
| 맥아 | 30–45° |
| 모래(건조) | 34° |
| 모래(채운 물) | 15–30° |
| 모래(습지) | 45° |
| 눈 | 38°[4] |
| 우레아 (곡선 | 27° [5] |
| 밀 | 27° |
서로 다른 지지대 포함
다른 지지대는 모래 더미 아래의 그림에서 휴식의 각도는 동일하지만, 더미의 모양을 변형시킬 것이다.[6][7]
| 지원 형식 | 지원 | 휴식의 각도 |
|---|---|---|
| 직사각형 |  |  |
| 원 |  |  |
| 사각형 |  |   |
| 삼각형 |  |  |
| 더블 포크 |  |  |
| 타원형 |  |  |
| 원 핏 |  |   |
| 더블 핏 |  |  |
| 다중 피트 |  |  |
| 임의 형식 |  |
방충제 및 방충제(Vermileonae) 유충에 의한 공격
개미들의 애벌레와 관계없는 벌집 베르밀로니과의 애벌레는 느슨한 모래에 원뿔형 구덩이를 파서 개미와 같은 작은 곤충들을 가두어 벽의 경사가 모래의 휴식의 임계 각도에 효과적으로 놓이게 한다.[8] 그들은 느슨한 모래를 구덩이 밖으로 내던지고 모래가 뒤로 떨어질 때 모래가 중요한 휴식각으로 정착하도록 허용함으로써 이것을 성취한다. 따라서 보통 개미인 작은 곤충이 구덩이 속으로 허우적거리면 그 무게로 인해 모래가 그 아래로 무너지게 되어 구덩이를 파낸 포식자가 누운 모래의 얇은 층 아래에서 기다리는 중앙을 향해 피해자를 끌어당긴다. 유충은 소동이 감지되면 구덩이 중앙에서 모래를 힘차게 튕겨내 이 과정을 돕는다. 이것은 구덩이 벽을 손상시키고 중앙을 향해 무너지게 한다. 애벌레가 날리는 모래도 먹이에게 너무 느슨하고 구르는 물질을 던져 먹이로 하여금 경사면의 초기 붕괴가 가져다 준 쉬운 경사면에 발판을 마련하지 못하게 한다. 그 복합적인 효과는 먹이를 유충의 손아귀 안쪽으로 끌어내리고 나서 독과 소화액을 주입할 수 있는 것이다.
참고 항목
휴식의 각도는 다음을 포함한 기술과 과학의 몇 가지 주제에 한 부분을 차지한다.
참조
- ^ Mehta, A.; Barker, G. C. (1994). "The dynamics of sand". Reports on Progress in Physics. 57 (4): 383. Bibcode:1994RPPh...57..383M. doi:10.1088/0034-4885/57/4/002.
- ^ Nichols, E. L.; Franklin, W. S. (1898). The Elements of Physics. Vol. 1. Macmillan. p. 101. LCCN 03027633.
volume=추가 텍스트(도움말) - ^ Glover, T. J. (1995). Pocket Ref. Sequoia Publishing. ISBN 978-1885071002.
- ^ Rikkers, Mark; Rodriguez, Aaron. "Anatomy of an Avalanche". Telluridemagazine.com. Telluride Publishing. Archived from the original on 19 August 2016. Retrieved 3 October 2016.
- ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2012-04-12. Retrieved 2013-04-05.CS1 maint: 제목으로 보관된 복사본(링크)
- ^ 일레지, K. E.. (2008-10-28). "벌크 옥수수 입자의 휴식의 각도" 파우더 기술 187(2): 110–118. 도이:10.1016/j.파우텍.2008.01.029.
- ^ 로보 게레로, 세바스찬 (2007-03-23). "구동 말뚝 주위의 세분화된 재료의 분쇄성 거동에 대한 말뚝 형태와 말뚝 상호작용의 영향: DEM 분석(em en)" (em en. Granular Matter 9(3–4): 241. doi:10.1007/s10035-007-007-0037-3. ISSN 1434-5021.
- ^ Botz, J. T.; Loudon, C.; Barger, J. B.; Olafsen, J. S.; Steeples, D. W. (2003). "Effects of slope and particle size on ant locomotion: Implications for choice of substrate by antlions". Journal of the Kansas Entomological Society. 76 (3): 426–435.
