Propagação do momento linear e energia cinética em cadeias granulares afiladas.

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

29/07/2011

RESUMO

Recentemente, cadeias granulares afiladas tem sido objeto de estudo para o desenvolvimento de dispositivos absorvedores de impacto (ondas de choque). A caracterıstica deste sistema em atenuar ondas de choque (pulsos de momento linear), torna este material um excelente candidato para tais absorvedores. Assim, vários estudos neste sentido foram realizados, porem a maioria são de caráter numérico e, alguns, analıticos. Todavia, as aproximaçoes analıticas apresentadas não demonstram bons ajustes com soluções numericas. Neste trabalho estudamos analiticamente a propagação do momento linear e energia cinetica em cadeias afiladas unidimensionais de graos esfericos que interagem segundo o potencial de Hertz. Aplicamos a aproximaçao binaria, baseada na suposiçao que a energia transferida ao longo da cadeia ocorre atraves de colisoes sucessivas entre duas partıculas. Estudamos quatro configuraçoes de afilamento: linear para frente, exponencial para frente, linear para tras e exponencial para tras. Com a Teoria Binaria, prevemos corretamente as tendencias de aumento e diminuiçao das propagaçoes do momento linear e energia cinetica. Contudo, para capturarmos os valores corretos das amplitudes dos pulsos dessas grandezas desenvolvemos uma correçao numerico-analıtica para as velocidades das partıculas. Confrontamos os resultados com soluçoes numericas das equaçoes de movimento, onde utilizamos o metodo de Runge-Kutta de quarta ordem. Os resultados demonstram: bom acordo entre as teorias analıtica e numerica; as cadeias afiladas exponencialmente para frente são as mais indicadas nos projetos de absorvedores (apresentam decaimento exponencial do momento linear); um cenario mais fraco para a propagação da energia cinetica (devido a dependencia quadratica com a velocidade), porem o momento linear e a grandeza relevante no contexto de impactos. Alem disso, obtivemos bom acordo com resultados experimentais apresentados por F. Melo e colaboradores (2006). Dessa forma, apresentamos expressoes analıticas que capturam corretamente as propagaçoes de momento linear e energia cinetica em cadeias granulares afiladas. Estes sistemas, realmente demonstram serem excelentes para absorver ondas de choque, atenuando pulsos de momento linear e saturando pulsos de energia cinetica.Uma extensao deste trabalho sera estudar cadeias decoradas afiladas com pre-compressao, que permitem a absorçao de ondas de choque com numero menor de graos nas cadeias (cadeias curtas).

ASSUNTO(S)

cadeia granular afilada propagação de pulsos energia cinética momento linear fisica stirling engine hot air engine stirling cycle schmidts theory

ACESSO AO ARTIGO

Documentos Relacionados