Münster 1999 – scientific programme
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DY: Dynamik und Statistische Physik
DY 12: Räumliche Unordnung
DY 12.1: Invited Talk
Monday, March 22, 1999, 11:00–11:30, R4
Kompaktionsdynamik granularer Materialien — •Stefan J Linz — Theoretische Physik I, Universität Augsburg, D-86135 Augsburg
Granulare Materialien (d.h. makroskopische Vielteilchensysteme, die nur über Kontaktkräfte wechselwirken) können bei vertikalem Rütteln ihr Hohlraumvolumen verringern oder kompaktieren. Besonders faszinierend ist dabei, daß die Packungsdichte ρ als Funktion der Rüttelzahl bzw. Zeit der einfachen Fitformel [1] ρ(t)=ρ∞−[ρ∞−ρ0][1+B ln(1+t/τ)]−1 gehorcht, wobei B und τ von der Rüttelamplitude abhängige Koeffizienten und ρ0 bzw. ρ∞ die Anfangs- bzw. Endpackungsdichte bezeichnen. Zwei theoretische Modelle zur Kompaktionsdynamik granularer Materialien werden vorgestellt: (1) Ein stroboskopisches Modell [2], das die Kompaktionsdynamik in Form einer iterierten Abbildung beschreibt, und (2) ein zeitkontinuierliches Relaxationsgesetz [3], das auf einer elementaren Annahme über die Verdrängung des Hohlraumvolumens durch Rütteln beruht. Es wird gezeigt, daß die Modelle (1) und (2) das experimentelle Resultat [1] reproduzieren und miteinander und auch mit alternativen theoretischen Ansätzen kompatibel sind.
[1] J.B. Knight, C.G. Fandrich, C.N. Lau, H.M. Jaeger, S.R. Nagel,
Phys. Rev. E 51, 3957 (1995)
[2] S.J. Linz, Phys. Rev. E 54, 2925 (1996); Lecture Notes in Physics 503, 110 (1998)
[3] S.J. Linz, A. Döhle, zur Veröffentlichung eingereicht