Menetelmät lepokulman määrittämiseksi

Jos olet koskaan tehnyt linnoja hiekkaan, saatat tuntea lepokulman. Kaada hiekka hitaasti kauhasta. Se muodostaa kartion muotoisen kasan. Kun kaadat lisää hiekkaa kasaan, kasa kasvaa, mutta se säilyttää saman perusmuodon. Jos tekisit saman asian suolalla, sokerilla tai muulla rakeisella materiaalilla, se muodostaisi myös kartiomaisen kasan, mutta muoto olisi hieman erilainen. Kartionmuotoisen paalun kaltevan sivun ja vaakasuoran välinen kulma vaihtelee materiaalityypistä toiseen. Tätä kulmaa kutsutaan lepokulmaksi.

Yksittäinen materiaali vaikuttaa lepokulmaan, mikä heijastaa eri aineiden kitkakertoimia. Hiukkasten koko on tekijä. Muut tekijät ovat yhtä suuria, hienorakeinen materiaali muodostaa matalamman kasan, jolla on pienempi lepokulma kuin karkeammilla jyvillä. Kosteus vaikuttaa lepokulmaan, kuten kuka tahansa, joka on koskaan rakentanut hiekkalinnan, voi vahvistaa. Kostealla hiekalla on paljon suurempi lepokulma kuin kuivalla hiekalla. Ja menetelmä, jolla lepokulma mitataan, voi myös vaikuttaa mittaukseen.

Tämä menetelmä soveltuu hienorakeisille, ei-yhtenäisille materiaaleille, joiden yksittäinen hiukkaskoko on alle 10 mm. Materiaali sijoitetaan läpinäkyvällä puolella olevaan laatikkoon rakeisen testimateriaalin tarkkailemiseksi. Sen tulisi olla aluksi tasainen ja yhdensuuntainen laatikon pohjan kanssa. Laatikkoa kallistetaan hitaasti noin .3 astetta sekunnissa. Kallistus lopetetaan, kun materiaali alkaa liukua irtotavarana, ja kallistuskulma mitataan.

Materiaali kaadetaan suppilon läpi kartion muodostamiseksi. Suppilon kärki on pidettävä lähellä kasvavaa kartiota ja nostettava hitaasti kasan kasvaessa putoavien hiukkasten vaikutuksen minimoimiseksi. Lopeta materiaalin kaataminen, kun kasa saavuttaa ennalta määrätyn korkeuden tai pohja ennalta määrätyn leveyden. Sen sijaan, että yrität mitata saadun kartion kulmaa suoraan, jaa korkeus puolella kartion pohjan leveydestä. Tämän suhteen käänteinen tangentti on lepokulma.

Materiaali sijoitetaan sylinteriin, jossa on vähintään yksi läpinäkyvä pinta. Sylinteriä pyöritetään kiinteällä nopeudella ja tarkkailija seuraa materiaalia, joka liikkuu pyörivän sylinterin sisällä. Vaikutus on samanlainen kuin katsella vaatteita romahtavan päällekkäin hitaasti pyörivässä kuivausrumpussa. Rakeinen materiaali saa tietyn kulman, kun se virtaa pyörivän sylinterin sisällä. Tätä menetelmää suositellaan dynaamisen lepokulman saavuttamiseksi, ja se voi poiketa staattisesta lepokulmasta, joka on mitattu muilla menetelmillä. Kun kuvaat aineen lepokulmaa, määritä aina käytetty menetelmä.