Войти
Угол естественного откоса 
Воспроизвести медиа Песчаная куча из [pt ] IME-USP коллекция угол естественного откоса или критический угол естественного откоса, для гранулированного материала - это самый крутой угол падения или падения относительно горизонтальной плоскости, до которой материал может складываться без оседания. Под этим углом материал на скосе находится на грани скольжения. Угол естественного откоса может составлять от 0 ° до 90 °. Морфология материала влияет на угол естественного откоса; гладкие округлые песчинки не могут быть сложены так круто, как грубые, взаимосвязанные пески. На угол естественного откоса также может повлиять добавление растворителей. Если небольшое количество воды способно заполнить промежутки между частицами, электростатическое притяжение воды к минеральным поверхностям увеличит угол естественного откоса и связанные с ним величины, такие как прочность почвы.
При заливке сыпучих гранулированных материалов на горизонтальной поверхности образуется коническая свая. Внутренний угол между поверхностью ворса и горизонтальной поверхностью известен как угол естественного откоса и связан с плотностью , площадью поверхности и формой частиц, а также коэффициент трения материала. Материал с низким углом естественного откоса образует более плоские груды, чем материал с большим углом естественного откоса.
Термин имеет родственное использование в механике, где он относится к максимальному углу, под которым объект может опираться на наклонную плоскость без скольжения вниз. Этот угол равен арктангенсу коэффициента статического трения μsмежду поверхностями.
Конусы талуса на северном берегу Ис-фьорда, Шпицберген, Норвегия, демонстрирующие угол естественного откоса грубых отложений Угол естественного откоса иногда составляет используется при проектировании оборудования для обработки твердых частиц. Например, его можно использовать для разработки соответствующего бункера или бункера для хранения материала или для определения размера конвейерной ленты для транспортировки материала. Его также можно использовать для определения вероятности обрушения откоса (например, отвала или насыпи неуплотненного гравия); Наклон осыпи рассчитывается исходя из угла естественного откоса и представляет собой самый крутой уклон, который может принять куча гранулированного материала. Этот угол естественного откоса также имеет решающее значение для правильного расчета устойчивости в сосудах.
Он также обычно используется альпинистами как фактор при анализе лавинной опасности в горных районах.
Там Существует множество методов измерения угла естественного откоса, каждый из которых дает несколько разные результаты. Результаты также чувствительны к точной методологии экспериментатора. В результате данные из разных лабораторий не всегда сопоставимы. Один метод - это испытание на трехосный сдвиг, другой - испытание на прямой сдвиг.
Если коэффициент статического трения материала известен, то можно получить хорошее приближение угла естественного откоса. со следующей функцией. Эта функция в некоторой степени точна для стопок, в которых отдельные объекты в стопке крохотные и складываются в случайном порядке.
где μ s - коэффициент трения покоя, а θ - угол естественного откоса.
Измеренный угол естественного откоса может варьироваться в зависимости от используемого метода.
Этот метод подходит для мелкозернистых, несвязных материалов с индивидуальным размером 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 наклоняют до тех пор, пока материал не начнет сдвигаться в большом количестве, и измеряют угол наклона.
Материал переливается через воронку, образуя конус. Кончик воронки следует держать близко к растущему конусу и медленно поднимать по мере роста ворса, чтобы минимизировать воздействие падающих частиц. Прекратите наливать материал, 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. Обратный тангенс этого отношения и есть угол естественного откоса.
Материал помещается в цилиндр, по крайней мере, с одним прозрачным концом. Цилиндр вращается с фиксированной скоростью, и наблюдатель наблюдает за движением материала внутри вращающегося цилиндра. Эффект похож на наблюдение, 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.
Эта куча кукурузы имеет небольшой угол естественного откоса. Вот список различных материалов и их угол естественного откоса. Все размеры указаны приблизительно.
| Материал (состояние) | Угол естественного откоса (градусы) |
|---|---|
| Зола | 40 ° |
| Асфальт ( измельченный) | 30–45 ° |
| Кора (древесные отходы) | 45 ° |
| Отруби | 30–45 ° |
| Мел | 45 ° |
| Глина (сухой ком) | 25–40 ° |
| Глина (влажная выемка) | 15 ° |
| Семя клевера | 28 ° |
| Кокос (измельченный) | 45 ° |
| Кофейное зерно (свежее) | 35–45 ° |
| Земля | 30–45 ° |
| Мука (кукуруза) | 30–40 ° |
| Мука (пшеница) | 45 ° |
| Гранит | 35–40 ° |
| Гравий (щебень ) | 45 ° |
| Гравий (натуральный с песком) | 25–30 ° |
| Солод | 30–45 ° |
| Песок ( сухой) | 34 ° |
| Песок (заполненный водой) | 15–30 ° |
| Песок (влажный) | 45 ° |
| Снег | 38 ° |
| Мочевина (гранулированная) | 27 ° |
| Пшеница | 27 ° |
Различные опоры изменят форму кучи, как показано на иллюстрациях ниже кучи песка, хотя углы естественного откоса остаются прежними.
Воспроизведение мультимедиа 
Воспроизведение мультимедиа 
Воспроизведение мультимедиа 
Воспроизведение мультимедиа | Поддержка формата | Поддержка | Угол откоса |
|---|---|---|
| Прямоугольник |  |  |
| Круг |  |  |
| Квадрат |  |   |
| Треугольник |  |  |
| Двойной вилка |  |  |
| Овальная |  |  |
| Одна яма |  |   |
| Двойная яма |  |  |
| Множественная яма |  |  |
| Случайный формат |  |
Песчаная ловушка муравьиных львов личинки муравьиных львов и неродственных львов Vermileonidae ловят мелких насекомых, таких как муравьи, выкапывая конические ямы в рыхлом песке, так что наклон стенок фактически соответствует критическому углу откоса для песка. Они достигают этого, выбрасывая рыхлый песок из ямы и позволяя песку осесть под критическим углом естественного откоса, когда он падает обратно. Таким образом, когда небольшое насекомое, обычно муравей, совершает грубую ошибку в яме, его вес заставляет песок осыпаться под ним, притягивая жертву к центру, где хищник, который вырыл яму, поджидает под тонким слоем рыхлого песка. Личинка помогает этому процессу, энергично выбивая песок из центра ямы, когда обнаруживает нарушение. Это подрывает стенки ямы и заставляет их обрушиться к центру. Песок, который бросает личинка, также забрасывает добычу таким количеством рыхлого катящегося материала, что не дает ей закрепиться на более легких склонах, которые возникли при первоначальном обрушении склона. Комбинированный эффект заключается в том, что добыча оказывается в пределах досягаемости личинки, которая затем может вводить яд и пищеварительную жидкость.
Угол естественного откоса играет важную роль в нескольких областях техники и науки, включая:
