Jaki jest kąt wypoczynku?

Kąt spoczynku jest terminem używanym w nauce i inżynierii i może mieć dwa powiązane znaczenia. Zasadniczo stosuje się go do opisania maksymalnego kąta, mierzonego w górę od poziomu, pod którym stos określonego materiału ziarnistego pozostanie stabilny bez zsuwania się jakiegokolwiek materiału w dół. Może również odnosić się do kombinacji pochylni lub innego zbocza i spoczywającego na nim obiektu. W tym przypadku jest to maksymalny kąt, pod którym rampa lub nachylenie utrzymają obiekt bez zsuwania się w dół. W obu przypadkach krytyczny kąt spoczynku, jak jest lepiej znany, będzie zawsze większy niż 0 ° i mniejszy niż 90 °, a większość materiałów będzie miała kąt 45 ° lub mniejszy.

Każdy materiał o charakterze ziarnistym, nawet gdy poszczególne jednostki są bardzo duże, jak kawałki połamanego betonu lub głazów o rozmiarach głazów, naturalnie tworzy stos w kształcie stożka, gdy jest osadzany na płaskiej powierzchni z wysokości. Naturalny profil tego stożka będzie przybliżał kąt spoczynku dla tego konkretnego materiału lub mieszanki. Bardzo małe lub gładkie granulki, które wywierają na siebie niewielkie tarcie, będą miały tendencję do tworzenia stosów o płytszych bokach. Szorstsze granulki lub te, które przylegają do siebie, silnie tworzą stosy o bardziej stromych bokach i większym kącie. Wilgotność również znacząco wpływa na ten pomiar w przypadku większości materiałów.

Geolodzy, a także górnicy i inżynierowie budownictwa, często używają tego pomiaru do analizy stoków i nasypów pod kątem niebezpieczeństwa zawalenia, a także pomagają ocenić potencjalne zagrożenie lawinowe. Jest przydatny w projektowaniu maszyn do przechowywania i transportu materiałów ziarnistych, ponieważ może dać inżynierowi wgląd w odpowiedni rozmiar i kształt takich urządzeń. Inżynierowie budowlani wykorzystują dane podczas projektowania i zarządzania projektami budowlanymi i zagospodarowaniem terenu, takimi jak wały przeciwpowodziowe, tamy i podniesione korytarze drogowe. Geolodzy i wulkanolodzy używają go do przewidywania możliwego zachowania stożków żużlowych i wulkanów piaskowych, a także do badania procesów związanych z wietrzeniem skał i osadzaniem się osadów.

Inżynierowie i naukowcy stosują szereg metod do obliczania kąta spoczynku granulowanej substancji lub mieszaniny. Obliczenia i wzory, które wykorzystują wcześniej opublikowane dane, są jedną metodą, i istnieje kilka prostych eksperymentów w celu określenia kąta dla każdej substancji o wystarczająco małych ziarnach, aby można ją było łatwo obsługiwać. W zależności od metody i dokładności możliwych pomiarów, liczby są raczej przybliżeniami, a nie dokładnymi wartościami, ale nie zmniejsza to ani nie eliminuje ich przydatności.