Sands, Powders, and Grains: An Introduction to the Physics of Granular Materials

این مقدمه‌ای است بر اصول فیزیکی زیربنای رفتار مواد متشکل از دانه‌ها. این‌ها را می‌توان در مکان‌های بسیار متنوعی یافت، از پودرهای مورد استفاده برای ساخت قرص‌های ویتامین گرفته تا حلقه‌های زحل، از سواحل گرفته تا آسانسورهای غلات، و از خاک رس سفالی گرفته تا گرد و غبار بین ستاره‌ای. مواد دانه‌ای فیزیکدانان از کولن تا فارادی تا رینولدز و ریلی را به خود جلب کرده‌اند، اما اخیراً روش‌های ریاضی و تجربی برای تجزیه و تحلیل جزئیات خواص آنها ایجاد شده است.
این متن مقدماتی فیزیک بنیادی رفتار مواد دانه‌ای را توسعه می‌دهد. این ویژگی های اساسی جریان، اصطکاک و سیال شدن مواد دانه ای یکنواخت را پوشش می دهد. در مورد اختلاط و تفکیک مواد ناهمگن بحث می کند (مشکل معروف "مشکل آجیل برزیل"). و با مقدمه ای بر مدل های عددی به پایان می رسد. ارائه با آزمایش‌های ساده آغاز می‌شود و از نتایج آن‌ها برای ساختن مفاهیم و قضایا درباره موادی استفاده می‌کند که رفتار آنها اغلب کاملاً غیر شهودی است. ارائه به روشی یکپارچه پیشینه مورد نیاز برای درک کار فعلی در این زمینه. این متن که برای دانشجویان دانشگاه پاریس طراحی شده است، برای دانشجویان پیشرفته و فارغ التحصیلان مبتدی مناسب خواهد بود. در حالی که برای محققان و مهندسانی که تازه وارد این رشته می شوند نیز مورد توجه قرار می گیرد.

This is an introduction to the physical principles underlying the behavior of materials consisting of grains. These can be found in an enormous variety of places, ranging from the powders used to make vitamin pills to the rings of Saturn, from beaches to grain elevators, and from pottery clay to interstellar dust. Granular materials have interested physicists from Coulomb to Faraday to Reynolds and Rayleigh, but only recently have mathematical and experimental methods been developed to analyze their properties in detail.
This introductory text develops the fundamental physics of the behavior of granular materials. It covers the basic properties of flow, friction, and fluidization of uniform granular materials; discusses mixing and segregation of heterogeneous materials (the famous "brazil-nut problem"); and concludes with an introduction to numerical models. The presentation begins with simple experiments and uses their results to build concepts and theorems about materials whose behavior is often quite counter-intuitive; presenting in a unified way the background needed to understand current work in the field. Developed for students at the University of Paris, the text will be suitable for advanced undergraduates and beginning graduates; while also being of interest to researchers and engineers just entering the field.