Новое исследование поможет предсказывать землетрясения и искать нефть

Распространение ударных волн в зернистых или гранулированных материалах важно для определения силы землетрясений, местоположения нефтяных и газовых резервуаров, проектирования акустической изоляции и разработки материалов для уплотнения порошков. Ученые использовали рентгеновские измерения и анализы, чтобы показать — масштабирование скорости и дисперсия в передаче волны основаны на расположении частиц и цепях сил между ними. Время как уменьшение интенсивности волны, в свою очередь, вызвано только расположением частиц. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Новое исследование ученых дает лучшее понимание того, как мелкомасштабная структура гранулированного материала связана с поведением волн, распространяющихся через них. Эти знания имеют фундаментальное значение для изучения сейсмических сигналов от оползней и землетрясений для неразрушающей оценки почв в гражданском строительстве. Кроме того, они пригодятся для изготовления материалов с желаемыми волновыми свойствами в материаловедении.

Структурно-имущественные отношения сыпучих материалов регулируются расположением частиц и цепями сил между ними. Эти отношения позволяют создавать материалы, демпфирующие (погашающие) волны. Передача волн в гранулированных материалах была тщательно изучена и демонстрирует уникальные особенности: степенное масштабирование скорости, дисперсию и затухание — уменьшение амплитуды сигнала, электрического тока или других колебаний.

Изображение представляет собой комбинацию двух наборов данных рентгеновских сканирований монокристаллических сапфировых сфер. Реконструированные данные рентгеновской компьютерной томографии (XRCT) определяют поверхность всех 621 зерна в каркасе нагрузки. Предоставлено: Университет Джона Хопкинса

Более ранние исследования, относящиеся к концу 1950-х годов, описывали, что может происходить с материалом, лежащим в основе распространения волн, но новое исследование предоставляет ответ на вопрос «почему?».

Новым экспериментальным аспектом этой работы является использование рентгеновских измерений на месте для получения структуры упаковки, напряжений частиц и межчастичных сил во всем гранулированном материале во время одновременного измерения пропускания ультразвука. Эти измерения являются самым точным набором данных на сегодняшний день при исследовании ультразвука, сил и структуры в гранулированных материалах.

Райан Херли, доцент кафедры машиностроения в Школе инженерного мастерства Джона Хопкинса

Новые эксперименты наряду с поддерживающими имитациями позволяют ученым выявить, почему скорости волн в гранулированных материалах изменяются в зависимости от давления. Также у исследователей появилась возможность количественно оценить влияние отдельных явлений в масштабе частиц на макроскопическое поведение волн.

Исследование дает новое понимание во временной и частотной областях распространения волн, проливая свет на фундаментальные механизмы, контролирующие скорости волн, дисперсию и затухание в этих системах.

Читать также

Выяснилось, что заставило цивилизацию майя покинуть свои города

Посмотрите на закат в других мирах: как Солнце заходит на Марсе, Титане и Уране

Ученые обнаружили невосприимчивых к COVID-19 людей

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
В мозге человека нашли «нейронный компас», который помогает определять направление
Наука
Электричество получили из влаги в воздухе с помощью бактериальных «проводов»
Наука
Разработана вакцина, которая защищает от коронавирусов будущего
COVID-19
Ограничения в работе TikTok не повлияли на популярность социальной сети
Новости
Исчезновение «щита» от солнечной радиации совпало с рассветом жизни на Земле 590 млн лет назад
Наука
Крошечные «бессмертные» черные дыры могут заполнять Вселенную и объяснять темную материю
Наука
Ученые впервые наблюдали, как орангутанг занимается самолечением
Наука
SpaceX не смогла скрыть полет ракеты над Россией: в сети публикуют фото
Космос
Зонд «Эйнштейн» показал первую партию редких космических фото
Космос
Миссию по доставке образцов с загадочной стороны Луны запустили в Китае
Наука
Ученые подтвердили ключевые события из Библии
Наука
Недалеко от нас есть планета, где ветер дует быстрее пули
Космос
Найден необычный способ бороться с хроническим стрессом
Наука
Посмотрите на самый редкий торнадо, который пронесся над США
Наука
Над Землей пролетел астероид, который вращался быстрее всех остальных
Космос
Ученые показали лицо женщины, которая жила 75 000 лет назад
Наука
Анализ генов показал, как древние водоросли вышли на поверхность планеты
Наука
Древняя технология поможет вырастить растения на Марсе, считают ученые
Космос
Физики из MIT добились рекордной близости между атомами для квантовых исследований
Наука
В Германии на ветряную электростанцию впервые установили деревянные лопасти
Новости