Upload
sparisoma-viridi
View
275
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
Cerita Singkat Sistem-sistem Berbasiskan Partikel Granular
Sparisoma ViridiPhysics Department, Institut Teknologi BandungJalan Ganesha 10, Bandung 40132, Indonesia*[email protected]
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 1
Outline
• Posisi fisika granular• Sistem partikel granular• Beberapa fenomena• Beberapa hasil penelitian
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 2
Posisi fisika granular
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 3
Ukuran, kecepatan, jumlah
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 4
ukuran <<
kecepatan >>
jumlah partikel >>
relativitas
fisikastatistik
mekanikakuantum
Fisika granular
serb
a ta
nggu
ng!!!
mekanikaklasik
Sistem partikel granular
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 5
Bumbu-bumbu dapur
.Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 6
black pepper
brown sugarsalt
chili powder
curry powder
Serbuk minuman
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 7
.
matchacoffee
cocoa powderblack tea
curcuma (turmeric) drink
Makanan pokok
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 8
rice
soya
corn
wheatoat
barley
Short and grain pasta
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 9
wheat pasta
penne rigate pasta
conchiglie pasta
stortini pasta
rotini pasta
Sand art
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 10
2-d: sand painting
3-d: sand sculpture
Bencana runtuhan
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 11
landslide
avalanche
antlion trap
Gugusan butiran 'mengambang'
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 12
asteroid belt
sea ice
Beberapa fenomena
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 13
Kemacetan pada jam pasir
• Jam pasir memanfaatkanaliran (flow) partikel granularmelalui celah untuk meng-hitung selang waktu (sampairuang di bagian atas kosong)
• Terdapat ukuran minimumcelah terhadap ukuran butiranagar aliran bersifat kontinu
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 14
Kemacetan pada jam pasir (cont.)
• Hubungan Beverloo (dimensionless flow rate)
β = 3/2 (two-dimensional flow),C = 1.4 (fitting parameter),c0 = 3.2 (fitting parameter),
D0 = 6.3d (continuous flow without obstacle)F. Alonso-Marroquin, S. I. Azeesullah, S. A. Galindo-Torres, L. M. Olsen-Kettle, Physical Review E 85, 020301(R) (2012)
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 15
dgJ
cdDC
JJ /,
sin/
02/100
0
Kemacetan pada jam pasir (cont.)
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 16
Dua jenis avalansi
• Keadaan stabil h(φ)• Koefisien gesek
h0 = 2d ≈ 480 μm,
Δμ = μ(0) – μ(∞)
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 17
A. Daerr, S. Douady, Nature 399, 241 (1999)
,/exp 0hh
h
Dua jenis avalansi (cont.)
• a b
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 18
Dua jenis avalansi (cont.)
• a c
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 19
Bentuk bukit pasir
• Pasir: bagian statis (bawah) dan bagian dinamis (atas, dapat berpindah terbawa angin)
• Terdapat kecepatan ambang agar pasir dapat dipindahkan angin
• Peristiwa erosi dan deposisi diperhitungkan
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 20
Bentuk bukit pasir (cont.)
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 21
H. J. Herrmann, G. Sauermann, Physica A 283, 24 (2000)
Efek kacang Brasil (EKB)
• Intruder tunggal
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 22
A. Rosato, K. J. Strandburg, F. Prinz, R. H. Swendsen, Physical Review Letters 58, 1038 (1987)
EKB (cont.)
• Campuran biner
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 23
Waktu apung EKB
• Γ = 5
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 24
M.E. Möbius et al., Nature 414, 270 (2001)
Kebalikan EKB
• Garis batas
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 25
B
A
D
B
A
mm
dd
1
D. C. Hong, P. V. Quinn, S. Luding, Physical Review Letters 86, 3423 (2001)
Kebalikan EKB (cont.)
• Garis batas
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 26
1
s
l
s
l
dd
A. P. J. Breu et al., Physical Review Letters 90, 014302 (2003)
Kebalikan EKB (cont.)
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 27
gAf 224
Kebalikan EKB (cont.)
• Garis batas
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 28
M. P. Ciamarra et al., Physical Review Letters 96, 058001 (2006)
11
s
l
s
l
DD
Segregasi pada gravitasi lemah
• Vibrasi pada asteroid Itokawa sorting dan segre-gasi
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 29
H. Miyamoto et al., Science 316, 1011 (2007)
Aplikasi EKB pada asteroid
• Asteroid Itokawa & Eros: vkritis osilasi EKB
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 30
S. Masumura et al., MNRAS 443, 3368 (2014)
Di Indonesia?
• Ada yang menarikuntuk menelitinya?
• Berapakah f, A, Γ, n yang optimum?
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 31
Efek Leidenfrost
• Fasa cair di atas fasa gas (uap cairan)
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 32
Efek Leidenfrost dalam granular
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 33
P. Eshuis et al., PRL 25, 258001 (2005)
Floating cluster
Vapourlike layer
Rotational Ratchet
• Eksperimen pemikirandari Marian Smo-luchowski pada tahun1912: baling-balingempat bilah yangberputar pada rodagigi yang hanya dapatberputar searah
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 34
http://www.physik.uni-augsburg.de/theo1/hanggi/Smoluchowski_oeuvre.pdf
Rotational Ratchet Gas Granular
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 35
P. Eshuis et al., Physical Review Letters 104, 248001 (2010)
Rotational Ratchet .. (cont.)
• Coating tak samapada kedua sisisebuah bilah baling-baling berputar
• Mesin dari gerakBrown gas?
• Ada yang tertarik?
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 36
Segregasi kompetitif
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 37
R. Mikkelsen et al., Physical Review E 70, 061307 (2004)
Segregasi kompetitif (cont.)
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 38
22
2 12
16 afghD
Osilasi dan segregasi gas granular
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 39
S. Viridi, M. Schmick, M. Markus, Physical Review E 74, 041301 (2006)
Osilasi dan segregasi gas .. (cont.)
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 40
Granular follower (3C)
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 41
K.-C. Chen et al., Journal of the Physical Society of Japan 77, 084403 (2008)
• Sudah punya ide yang lebih liar?
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 42
Beberapa hasil penelitian
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 43
EKB bola tergandeng
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 44
R. Rosyida dkk. SNIPS 2008, pp. 92-95
Konveksi di sekitar EKB
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 45
H. A. C. W. dkk. SKF 2014, pp. 95-98
Posisi intruder ↔ permukaan bed
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 46
S. Viridi. dkk. Spektra 16, 18 (2015)
Energi potensial minimum
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 47
S. Viridi. et al. AIP Conference Proceedings 1677, 070001 (2015)
Energi potensial minimum (cont.)
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 48
Prediksi gerak dengan titik kontak
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 49
S. N. Khotimah et al., Key Engineering Materials (2016) in press
Kontaktopi dan waktu naik EKB
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 50
T. Kesumah et al., IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 31, 012001 (2016)
Pemodelan porositas packing
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 51
R. R. Septiawan, S. Viridi, Suprijadi, Key Engineering Materials 675-676, 647 (2016)
Terima kasih
Seminar Staf Fisika 2016 7 Maret 2016, Bandung, lndonesia 52