Fyzmatik | Chování těles v granulovaném polystyrenu

Vědci podle informací z časopisu Physical Review Letters naplnili pingpongové míčky skrz malý otvor kovem a získali tak pro svůj experiment vhodné "projektily" o hmotnostech od 15 do 182 gramů. Do 6 metrů vysokého válce pak nasypali granule pěnového polystyrenu a připravené projektily do něj nechali padat. Chování míčků v polystyrenu snímala vysokorychlostní kamera, která zaregistrovala, že míčky o malé hmotnosti podle předpokladu při průchodu polystyrenem zpomalovaly, až se v poměrné krátké vzdálenosti od povrchu zastavily. Míčky o větší hmotnosti (nad 86 gramů) však průchodem polystyrenem získaly konstantní rychlost, se kterou propadávaly až na samé dno válce. Tíhová síla, kterou země působí na míček, se při jeho pádu vyrovnala s odporovou silou prostředí a míček se pak pohyboval ke dnu rovnoměrným pohybem.

Aby se míček dostal skrz granulovaný polystyren až na dno nádoby, je důležitá především jeho hmotnost a také počáteční rychlost, se kterou proniká do povrchu polystyrenu. Struktura granulí polystyrenu se před padajícím míčkem snadno rozestupuje, protože samotný tvar kulatých granulí neklade svým pohybem míčku tak velký odpor, který by mu kladla zrnka krupice nebo písku, která mají svůj povrch více hranatý.

Zda se míček do takové rovnováhy dostane, záleží na jeho vstupní rychlosti a na hmotnosti. A také na charakteru zrnitého prostředí. Oválné polystyrenové granule se před míčkem rozestupují ochotněji než kamínky s ostrými hranami, které se do sebe mohou zaseknout a zvýšit tak odpor, který prostředí míčku klade.

Z výzkumu vyplývá, že například člověk se může bezpečně pohybovat po písku, po cukru, soli či rýži, zatímco granulovaný polystyren už bezpečným pro pohyb není.

Zdroje: https://www.physorg.com/news/2011-06-weighted-ping-pong-balls-fall-endlessly.html
           prl.aps.org/...