Materiais granulares , como areia, cascalho e arroz, estão ao nosso redor. Eles são usados ​​em tudo, desde a construção até a produção de alimentos. Mas apesar da sua omnipresença, ainda não compreendemos totalmente como se comportam.

Uma das propriedades mais interessantes dos materiais granulares é a sua capacidade de auto-organização. Quando um material granular é derramado em um recipiente, ele eventualmente se estabelecerá em uma configuração estável. Esta configuração é muitas vezes caracterizada pela formação de arcos e abóbadas, que ajudam a suportar o peso do material.

Como os materiais granulares conseguem formar essas estruturas? Um novo estudo realizado por pesquisadores da Universidade de Amsterdã fornece algumas dicas. O estudo, publicado na revista Nature Physics , mostra que materiais granulares são capazes de se auto-organizar usando um processo chamado convecção granular .

A convecção granular é um processo no qual o calor é transferido através de um material granular pelo movimento de suas partículas. Quando um material granular é aquecido, as partículas no fundo do recipiente ficarão mais quentes do que as partículas no topo. Essa diferença de temperatura faz com que as partículas da parte inferior subam, enquanto as partículas da parte superior caem. Este movimento de partículas cria um fluxo convectivo que ajuda a distribuir o calor por todo o material.

Os pesquisadores descobriram que a convecção granular também pode ajudar a auto-organizar materiais granulares. Quando um material granular é aquecido, o fluxo convectivo fará com que as partículas se movam e se reorganizem. Esse rearranjo pode levar à formação de arcos e abóbadas, que ajudam a suportar o peso do material.

As descobertas dos pesquisadores podem ter implicações importantes para o projeto de estruturas que utilizam materiais granulares. Ao compreender como os materiais granulares se auto-organizam, os engenheiros poderão projetar estruturas mais estáveis ​​e com menor probabilidade de entrar em colapso.

Como os materiais granulares saem de um congestionamento

Quando um material granular é confinado, como em um silo ou tremonha, ele pode ficar preso. Isso acontece quando as partículas estão tão compactadas que não conseguem mais se mover. O bloqueio pode causar problemas em ambientes industriais, como quando impede que materiais fluam para fora de um silo.

Os pesquisadores descobriram que a convecção granular também pode ajudar a aliviar o congestionamento. Quando um material granular é aquecido, o fluxo convectivo fará com que as partículas se movam e se reorganizem. Esse rearranjo pode levar à formação de canais e caminhos que permitem o fluxo do material.

As descobertas dos pesquisadores podem ter implicações importantes para o projeto de equipamentos industriais que manuseiam materiais granulares. Ao compreender como os materiais granulares saem de um congestionamento, os engenheiros poderiam projetar equipamentos com menor probabilidade de congestionamento e mais eficientes.