Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm

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DY: Dynamik und Statistische Physik

DY 17: Granulare Materie / Kontaktdynamik

DY 17.9: Vortrag

Montag, 26. März 2001, 17:45–18:00, S 7

Axiale Sand-Wasser-Segregation — •A.P.J. Breu, C.A. Krülle und I. Rehberg — Experimentalphysik V, Universität Bayreuth, 95440 Bayreuth

Eine horizontal ausgerichtete Plexiglasröhre, gefüllt mit einer Sand/Wasser-Mischung, wird um die Zylinderachse in Rotation versetzt. Die charakteristischen Drehfrequenzen bewegen sich im Bereich, in dem die Zentrifugalkraft die Gewichtskraft der Teilchen kompensiert. Oberhalb einer kritischen Drehfrequenz ist eine homogene Schichtung der Sandteilchen auf der Innenwandung der Röhre zu beobachten. Hingegen wird diese Schicht für Drehfrequenzen kleiner als die kritische instabil, und es segregiert der Sand in axialsymmetrischen Ringen. Diese Ringe sind durch reines Wasser getrennt und haben einen charakteristischen Abstand, so daß dieser Struktur eine Wellenlänge zugeordnet werden kann. Der beobachtete Übergang wurde experimentell in Abhängigkeit des Kontrollparameters Drehfrequenz untersucht. Hierbei zeigte sich eine deutliche Hysterese zwischen abnehmenden und zunehmenden Drehfrequenzen. Folglich kann das System als ein dynamisches System mit subkritischer Bifurkation betrachtet werden. Zusätzlich wurden auch sprungartige Änderungen der Drehfrequenz untersucht, um das dynamische Verhalten des Systems genauer charakterisieren.