Cerita Singkat Sistem-sistem Berbasiskan Partikel Granular

Cerita Singkat Sistem-sistem Berbasiskan Partikel Granular

Sparisoma ViridiPhysics Department, Institut Teknologi BandungJalan Ganesha 10, Bandung 40132, Indonesia*[email protected]

Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 1

Outline

• Posisi fisika granular• Sistem partikel granular• Beberapa fenomena• Beberapa hasil penelitian


Posisi fisika granular


Ukuran, kecepatan, jumlah


ukuran <<

kecepatan >>

jumlah partikel >>

relativitas

fisikastatistik

mekanikakuantum

Fisika granular

serb

a ta

nggu

ng!!!

mekanikaklasik

Sistem partikel granular


Bumbu-bumbu dapur

.Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 6

black pepper

brown sugarsalt

chili powder

curry powder

Serbuk minuman


.

matchacoffee

cocoa powderblack tea

curcuma (turmeric) drink

Makanan pokok


rice

soya

corn

wheatoat

barley

Short and grain pasta


wheat pasta

penne rigate pasta

conchiglie pasta

stortini pasta

rotini pasta

Sand art


2-d: sand painting

3-d: sand sculpture

Bencana runtuhan


landslide

avalanche

antlion trap

Gugusan butiran 'mengambang'


asteroid belt

sea ice

Beberapa fenomena


Kemacetan pada jam pasir

• Jam pasir memanfaatkanaliran (flow) partikel granularmelalui celah untuk meng-hitung selang waktu (sampairuang di bagian atas kosong)

• Terdapat ukuran minimumcelah terhadap ukuran butiranagar aliran bersifat kontinu


Kemacetan pada jam pasir (cont.)

• Hubungan Beverloo (dimensionless flow rate)

β = 3/2 (two-dimensional flow),C = 1.4 (fitting parameter),c0 = 3.2 (fitting parameter),

D0 = 6.3d (continuous flow without obstacle)F. Alonso-Marroquin, S. I. Azeesullah, S. A. Galindo-Torres, L. M. Olsen-Kettle, Physical Review E 85, 020301(R) (2012)


dgJ

cdDC

JJ /,

sin/

02/100

0

Kemacetan pada jam pasir (cont.)


Dua jenis avalansi

• Keadaan stabil h(φ)• Koefisien gesek

h0 = 2d ≈ 480 μm,

Δμ = μ(0) – μ(∞)


A. Daerr, S. Douady, Nature 399, 241 (1999)

,/exp 0hh

h

Dua jenis avalansi (cont.)

• a b


Dua jenis avalansi (cont.)

• a c


Bentuk bukit pasir

• Pasir: bagian statis (bawah) dan bagian dinamis (atas, dapat berpindah terbawa angin)

• Terdapat kecepatan ambang agar pasir dapat dipindahkan angin

• Peristiwa erosi dan deposisi diperhitungkan


Bentuk bukit pasir (cont.)


H. J. Herrmann, G. Sauermann, Physica A 283, 24 (2000)

Efek kacang Brasil (EKB)

• Intruder tunggal


A. Rosato, K. J. Strandburg, F. Prinz, R. H. Swendsen, Physical Review Letters 58, 1038 (1987)

EKB (cont.)

• Campuran biner


Waktu apung EKB

• Γ = 5


M.E. Möbius et al., Nature 414, 270 (2001)

Kebalikan EKB

• Garis batas


B

A

D

B

A

mm

dd

1

D. C. Hong, P. V. Quinn, S. Luding, Physical Review Letters 86, 3423 (2001)

Kebalikan EKB (cont.)

• Garis batas


1

s

l

s

l

dd

A. P. J. Breu et al., Physical Review Letters 90, 014302 (2003)



gAf 224


• Garis batas


M. P. Ciamarra et al., Physical Review Letters 96, 058001 (2006)

11

s

l

s

l

DD

Segregasi pada gravitasi lemah

• Vibrasi pada asteroid Itokawa sorting dan segre-gasi


H. Miyamoto et al., Science 316, 1011 (2007)

Aplikasi EKB pada asteroid

• Asteroid Itokawa & Eros: vkritis osilasi EKB


S. Masumura et al., MNRAS 443, 3368 (2014)

Di Indonesia?

• Ada yang menarikuntuk menelitinya?

• Berapakah f, A, Γ, n yang optimum?


Efek Leidenfrost

• Fasa cair di atas fasa gas (uap cairan)


Efek Leidenfrost dalam granular


P. Eshuis et al., PRL 25, 258001 (2005)

Floating cluster

Vapourlike layer

Rotational Ratchet

• Eksperimen pemikirandari Marian Smo-luchowski pada tahun1912: baling-balingempat bilah yangberputar pada rodagigi yang hanya dapatberputar searah


http://www.physik.uni-augsburg.de/theo1/hanggi/Smoluchowski_oeuvre.pdf

Rotational Ratchet Gas Granular


P. Eshuis et al., Physical Review Letters 104, 248001 (2010)

Rotational Ratchet .. (cont.)

• Coating tak samapada kedua sisisebuah bilah baling-baling berputar

• Mesin dari gerakBrown gas?

• Ada yang tertarik?


Segregasi kompetitif


R. Mikkelsen et al., Physical Review E 70, 061307 (2004)

Segregasi kompetitif (cont.)


22

2 12

16 afghD

Osilasi dan segregasi gas granular


S. Viridi, M. Schmick, M. Markus, Physical Review E 74, 041301 (2006)

Osilasi dan segregasi gas .. (cont.)


Granular follower (3C)


K.-C. Chen et al., Journal of the Physical Society of Japan 77, 084403 (2008)

• Sudah punya ide yang lebih liar?


Beberapa hasil penelitian


EKB bola tergandeng


R. Rosyida dkk. SNIPS 2008, pp. 92-95

Konveksi di sekitar EKB


H. A. C. W. dkk. SKF 2014, pp. 95-98

Posisi intruder ↔ permukaan bed


S. Viridi. dkk. Spektra 16, 18 (2015)

Energi potensial minimum


S. Viridi. et al. AIP Conference Proceedings 1677, 070001 (2015)

Energi potensial minimum (cont.)


Prediksi gerak dengan titik kontak


S. N. Khotimah et al., Key Engineering Materials (2016) in press

Kontaktopi dan waktu naik EKB


T. Kesumah et al., IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 31, 012001 (2016)

Pemodelan porositas packing


R. R. Septiawan, S. Viridi, Suprijadi, Key Engineering Materials 675-676, 647 (2016)

Terima kasih


Cerita Singkat Sistem-sistem Berbasiskan Partikel Granular

Education

Transcript of Cerita Singkat Sistem-sistem Berbasiskan Partikel Granular