Was ist der Ruhewinkel?

Ruhewinkel ist ein Begriff, der in Wissenschaft und Technik verwendet wird und zwei verwandte Bedeutungen haben kann. Es wird im Allgemeinen verwendet, um den maximalen Winkel, gemessen von der Horizontalen nach oben, zu beschreiben, unter dem ein Stapel eines bestimmten körnigen Materials stabil bleibt, ohne dass das Material nach unten rutscht. Es kann sich auch auf eine Kombination aus einer Rampe oder einem anderen Gefälle und einem darauf ruhenden Objekt beziehen. In diesem Fall ist dies der maximale Winkel, in dem die Rampe oder Neigung das Objekt stützt, ohne dass es nach unten rutscht. In jedem Fall ist der kritische Ruhewinkel, wie es besser bekannt ist, immer größer als 0 ° und kleiner als 90 °, und die meisten Materialien haben einen von 45 ° oder weniger.

Jedes körnige Material, auch wenn die einzelnen Einheiten sehr groß sind, wie z. B. Brocken von Beton oder Felsen in der Größe von Felsbrocken, bildet auf natürliche Weise einen Haufen in Form eines Kegels, wenn es auf einer ebenen Fläche aus einer Höhe abgelegt wird. Das natürliche Profil dieses Kegels entspricht in etwa dem Ruhewinkel für das jeweilige Material oder Gemisch. Sehr kleine oder glatte Körnchen, die wenig Reibung aufeinander ausüben, neigen dazu, Stapel mit flacheren Seiten zu bilden. Rohere oder aneinander haftende Granulate neigen dazu, Stapel mit steileren Seiten und einem höheren Winkel zu bilden. Der Feuchtigkeitsgehalt beeinflusst diese Messung für die meisten Materialien ebenfalls erheblich.

Geologen sowie Bergbau- und Bauingenieure verwenden diese Messung häufig, um Hänge und Böschungen auf Einsturzgefahr zu untersuchen und um die potenzielle Lawinengefahr zu bewerten. Es ist nützlich beim Entwerfen von Lager- und Transportmaschinen für körnige Materialien, da es dem Ingenieur einen Einblick in die geeignete Größe und Form solcher Geräte geben kann. Bauingenieure verwenden die Daten beim Entwerfen und Verwalten von Bau- und Landverwaltungsprojekten wie Dämmen, Dämmen und Hochbeeten. Geologen und Vulkanologen verwenden es, um das mögliche Verhalten von Schlackenkegeln und Sandvulkanen vorherzusagen und um Prozesse im Zusammenhang mit der Verwitterung von Gesteinen und der Ablagerung von Sedimenten zu untersuchen.

Ingenieure und Wissenschaftler verwenden eine Reihe von Methoden, um den Schüttwinkel eines körnigen Stoffes oder Gemisches zu berechnen. Berechnungen und Formeln, die zuvor veröffentlichte Daten verwenden, sind eine Methode, und es gibt mehrere einfache Experimente zur Bestimmung des Winkels für jede Substanz, deren Körner klein genug sind, um leicht gehandhabt werden zu können. Abhängig von der Methode und der Genauigkeit möglicher Messungen handelt es sich bei den Zahlen eher um genaue Näherungswerte als um exakte Werte. Dies verringert oder beseitigt jedoch nicht deren Nützlichkeit.