Если вы когда-либо строили замки на песке, возможно, вы знакомы с углом естественного откоса. Медленно высыпать песок из ведра. Из него получится конусообразный ворс. По мере того, как вы наливаете в кучу больше песка, она будет становиться больше, но при этом останется той же основной формы. Если бы вы сделали то же самое с солью, сахаром или другим зернистым материалом, он также образовал бы коническую кучу, но форма была бы немного другой. Угол между наклонной стороной конической сваи и горизонталью будет варьироваться от одного типа материала к другому. Этот угол называется углом естественного откоса.
Факторы, влияющие на угол естественного откоса
Отдельный материал будет влиять на угол естественного откоса, отражая различные коэффициенты трения между разными веществами. Размер частиц является важным фактором. При прочих равных условиях мелкозернистый материал будет образовывать более мелкую кучу с меньшим углом естественного откоса, чем более крупные зерна. Влага влияет на угол естественного откоса, что может подтвердить любой, кто когда-либо строил замок из песка. Влажный песок имеет гораздо больший угол естественного откоса, чем сухой песок. И метод измерения угла естественного откоса также может повлиять на измерение.
Метод наклонной коробки
Этот метод подходит для мелкозернистых несвязных материалов с размером отдельных частиц менее 10 мм. Материал помещают в коробку с прозрачной стороной для наблюдения за гранулированным исследуемым материалом. Изначально он должен быть ровным и параллельным основанию коробки. Ящик медленно наклоняется со скоростью примерно 0,3 градуса в секунду. Наклон останавливается, когда материал начинает сдвигаться в большом количестве, и измеряется угол наклона.
Метод фиксированной воронки
Материал переливается через воронку, образуя конус. Кончик воронки следует держать близко к растущему конусу и медленно поднимать по мере роста ворса, чтобы свести к минимуму воздействие падающих частиц. Прекратите заливку материала, когда ворс достигнет заданной высоты, а основание - заданной ширины. Вместо того, чтобы пытаться измерить угол полученного конуса напрямую, разделите высоту на половину ширины основания конуса. Арктангенс этого отношения и есть угол естественного откоса.
Метод вращающегося цилиндра
Материал помещается в цилиндр, по крайней мере, с одной прозрачной поверхностью. Цилиндр вращается с фиксированной скоростью, и наблюдатель наблюдает за движением материала внутри вращающегося цилиндра. Эффект похож на наблюдение за тем, как одежда перекатывается в медленно вращающейся сушилке для белья. Гранулированный материал будет принимать определенный угол при движении во вращающемся цилиндре. Этот метод рекомендуется для получения динамического угла естественного откоса и может отличаться от статического угла естественного откоса, измеренного другими методами. При описании угла естественного откоса вещества всегда указывайте используемый метод.