颗粒冲击成坑的统一力定律
软凝聚态物质
2007-06-13 v1
摘要
固体物体低速冲击颗粒介质的实验已被用于模拟地球物理事件和探测颗粒物质态的异常性质。观测结果曾用相互矛盾的阻力来解释：弹体深度和速度幂的乘积；与速度线性相关；恒定且与初始冲击速度成正比；以及与深度成正比。这让人联想到19世纪和20世纪的高速弹道冲击，当时提出了大量经验规则。为了取得进展，我们开发了一种以100纳米和20微秒精度测量弹体动力学的方法。对于从广泛高度落入非粘性玻璃珠中的1英寸直径钢球，我们重现了先前的观测结果，无论是作为合理近似还是作为极限行为。此外，我们证明了弹体与介质之间的相互作用可以分解为与速度相关的惯性阻力加上与深度相关的摩擦之和。因此，我们实现了对低速冲击现象的统一描述，并表明颗粒材料对冲击的复杂响应，虽然与液体和固体根本不同，但可以被简单地理解。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0703072,
title = {Unified force law for granular impact cratering},
author = {H. Katsuragi and D. J. Durian},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0703072},
year = {2007}
}