Regensburg 2000 – wissenschaftliches Programm

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DY: Dynamik und Statistische Physik

DY 22: Granulare Materie I

DY 22.3: Vortrag

Dienstag, 28. März 2000, 11:30–11:45, H2

Axiale Segregation in einer rotierenden Trommel — •A.P.J. Breu, C.A. Krülle und I. Rehberg — Experimentalphysik V, Physikalisches Institut, Universität Bayreuth, 95440 Bayreuth

Das Experiment besteht aus einer horizontal orientierten Plexiglastrommel, die um ihre Längsachse rotiert wird mit Drehfrequenzen zwischen 4 und 6 Hz. Die Füllung der Trommel besteht aus 3 % Granulat (Glaskugeln mit Durchmessern zwischen 280 und 300 µm) und 97 % Wasser. Für Drehfrequenzen, bei denen die Gravitation an jedem Punkt der Trommel durch die Zentrifugalkraft kompensiert wird, formen die Granulatteilchen eine homogene Monolage auf der Innenwandung der Trommel. Wird die Drehfrequenz unter einen kritischen Wert reduziert, so liegen die Teilchen nicht mehr während einer gesamten Umdrehung an der Wandung an. Statt dessen werden sie an der aufsteigenden Seite der Trommel aufwärts transportiert und fallen anschließend auf einer parabelartigen Bahn ab. Dadurch verlassen die Teilchen die homogene Lage und ordnen sich in Ringen hoher Sandkonzentration an. Diese Ringe sind voneinander getrennt durch Bereiche, in denen ausschließlich Wasser vorhanden ist. Die axialer Segregation wird mittels optischer Verfahren analysiert. Im Mittelpunkt der Analyse stehen dabei die Hysterese der Ringformation, so wie die Drehfrequenzabhängigkeit der Ringstruktur.