Built on Sand: The Science of Granular Materials (Mit Press)

توضیح علمی موجود در مجموعه ساده دانه‌ها فراوان‌ترین شکل ماده موجود در زمین.

محیط دانه‌ایمتشکل از مقادیر زیادی دانه، ادغام شده یا فراوان ترین شکل ماده جامد روی زمین را تشکیل نمی دهند. مواد دانه ای در پیکربندی های نامنظم جمع می شوند که دانشمندان اغلب آن را به کیسه ای از سنگ مرمر تشبیه می کنند. آنها از ذرات ماکروسکوپی به جای مولکول ساخته شده اند، آنها از طرح استاندارد طبقه بندی از نظر جامد، مایع و گاز سرپیچی می کنند. مواد دانه ای مدلی مرتبط با حوزه های مختلف تحقیقات از جمله مهندسی، فیزیک و زیست شناسی ارائه می دهند. ویلیام بلیک در آرزوی «دنیایی در دانه شن» بود. در این کتاب، محققان پیشگام در ماده دانه‌ای، علم نهفته در پشت دانه‌های ساده را توضیح می‌دهند، و به طور کلی رفتار جمعی را در محیط‌های بی‌نظم روشن می‌کنند.

نویسندگان با توصیف تک دانه با منشاء، شکل‌های مختلف، شروع می‌کنند. و اندازه ها، سپس دانه ها را به صورت انباشته یا انباشته بررسی کنید. آنها بخش بسته‌بندی رسانه‌های دانه‌ای را توضیح می‌دهند، موضوعی حیاتی که بر ویژگی‌های نمایش داده شده در کاربردهای عملی تأثیر می‌گذارد. بررسی تغییر شکل‌های مقیاس کوچک در انبوهی از دانه‌های بی‌نظم، با توجه خاص به اصطکاک. و تئوری های انواع مختلف اختلال را ارائه دهد. در طول مسیر، آنها مفاهیمی مانند زنجیره نیرو، اثرات قوس، دانه های مرطوب، تماس های چسبنده و اثرات اینرسی را مورد بحث قرار می دهند. این کتاب با استفاده از شبیه‌سازی‌های عددی اخیر و همچنین مفاهیم کلاسیک توسعه‌یافته در فیزیک و مکانیک، مقدمه‌ای در دسترس برای زمینه‌ای به سرعت در حال توسعه ارائه می‌دهد.

Explaining the science contained in a simple assembly of grains—the most abundant form of matter present on Earth.

Granular media—composed of vast amounts of grains, consolidated or not—constitute the most abundant form of solid matter on Earth. Granular materials assemble in disordered configurations scientists often liken to a bag of marbles. Made of macroscopic particles rather than molecules, they defy the standard scheme of classification in terms of solid, liquid, and gas. Granular materials provide a model relevant to various domains of research, including engineering, physics, and biology. William Blake famously wished “To See a World in a Grain of Sand”; in this book, pioneering researchers in granular matter explain the science hidden behind simple grains, shedding light on collective behavior in disordered settings in general.

The authors begin by describing the single grain with its different origins, shapes, and sizes, then examine grains in piled or stacked form. They explain the packing fraction of granular media, a crucial issue that bears on the properties displayed in practical applications; explore small-scale deformations in piles of disordered grains, with particular attention to friction; and present theories of various modes of disorder. Along the way, they discuss such concepts as force chains, arching effects, wet grains, sticky contacts, and inertial effects. Drawing on recent numerical simulations as well as classical concepts developed in physics and mechanics, the book offers an accessible introduction to a rapidly developing field.