Calculando o número de laranjas que podem ser colhidas de uma barraca de frutas antes que ela desmorone
Avalanches desencadeadas por extrações aleatórias. (a) Disposição das frutas no mercado. Os painéis inferiores mostram uma simulação numérica para um sistema com 90 esferas, coloridas aleatoriamente. (b) Apresenta uma visão global do sistema, inclinada em um ângulo. No painel (c), a primeira esfera é extraída e a segunda no painel (d). No painel (e), ocorre uma avalanche após a extração de 12 esferas. A inserção no painel (c) destaca a cerca que delimita o sistema. Crédito:Revisão Física E (2023). DOI:10.1103/PhysRevE.108.064904 Uma pequena equipe de físicos e engenheiros mecânicos da Universidade de Antofagasta, Universidade Autônoma do Chile e Universidade de O'Higgins, todas no Chile, encontrou uma maneira de encontrar os pontos de estabilidade de monocamadas granulares dispostas em uma única pilha com inclinações inclinadas.
Em seu estudo, publicado na revista Physical Review E , o grupo usou simulações de computador para modelar esferas, como laranjas, empilhadas com bordas de inclinação variável para descobrir o ponto em que a pilha entrará em colapso quando uma ou mais esferas forem removidas de uma borda.
Muitos supermercados expõem frutas à venda montando pilhas com o objetivo de mostrar suas delícias. Essas pilhas tendem a ter bordas inclinadas, dando uma imagem geral de instabilidade – compradores incautos que pegam uma única laranja da parte errada da pilha podem provocar um colapso com a fruta rolando da prateleira e caindo no chão. Neste novo esforço, a equipe de pesquisa encontrou os pontos críticos dessas pilhas.
Os pesquisadores criaram simulações representando esferas empilhadas de vários tamanhos com inclinações variadas nas bordas e as executaram em múltiplas configurações, desde inclinações modestas até extremas. Eles descobriram que esferas empilhadas com declives extremos podem de fato entrar em colapso se apenas uma única esfera for removida da borda inclinada. Eles também descobriram que, para declives modestos, quase qualquer número de esferas pode ser removido sem causar colapso. Foi entre esses extremos que as coisas se tornaram mais difíceis de prever.
Eles descobriram que aumentar lentamente o ângulo de inclinação levava a situações em que a remoção de múltiplas esferas, em vez de apenas uma, poderia resultar em colapso. Eles também calcularam que, em circunstâncias médias, como as normalmente encontradas em supermercados, até 10% das esferas (maçãs, laranjas ou toranjas, por exemplo) devem ser removidas antes de um colapso. Assim, é pouco provável que um comprador individual provoque um colapso se retirar apenas uma peça de fruta – a menos que vários compradores antes dele tenham feito o mesmo no mesmo local.
Os pesquisadores planejam continuar seu trabalho, analisando outros possíveis cenários de colapso do mundo real, como pilhas de rochas de diferentes tamanhos.
Mais informações: Eduardo Rojas et al, Estabilidade de uma monocamada granular inclinada:quantas esferas podemos escolher antes do colapso?, Revisão Física E (2023). DOI:10.1103/PhysRevE.108.064904. No arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2206.03016 Informações do diário: Revisão Física E , arXiv
