Calculer le nombre d'oranges pouvant être cueillies sur un stand de fruits avant qu'il ne s'effondre

Avalanches déclenchées par des extractions aléatoires. (a) Disposition des fruits sur le marché. Les panneaux du bas montrent une simulation numérique pour un système de 90 sphères, colorées de manière aléatoire. (b) Présente une vue globale du système, inclinée selon un angle. Dans le panneau (c), la première sphère est extraite et la seconde dans le panneau (d). Dans le panneau (e), une avalanche a lieu après l'extraction de 12 sphères. L’encadré du panneau (c) met en évidence la clôture délimitant le système. Crédit :*Examen physique E* (2023). DOI :10.1103/PhysRevE.108.064904

Une petite équipe de physiciens et d'ingénieurs en mécanique de l'Université d'Antofagasta, de l'Université autonome du Chili et de l'Université de O'Higgins, toutes situées au Chili, a trouvé un moyen de trouver les points de stabilité de monocouches disposées de manière granulaire dans un seul tas aux pentes inclinées. /P>

Dans leur étude, publiée dans la revue Physical Review E , le groupe a utilisé des simulations informatiques pour modéliser des sphères, telles que des oranges, empilées avec des bords à pente variable afin de découvrir le point auquel la pile s'effondrera lorsqu'une ou plusieurs sphères seront retirées d'un bord.

De nombreuses épiceries présentent les fruits à vendre en assemblant des tas visant à mettre en valeur leur délice. Ces piles ont tendance à avoir des bords inclinés, ce qui donne une image globale d'instabilité :les acheteurs imprudents qui attrapent une seule orange dans la mauvaise partie de la pile peuvent déclencher un effondrement et les fruits rouleront de l'étagère et tomberont sur le sol. Dans ce nouvel effort, l'équipe de recherche a découvert les points de basculement de ces pieux.

Les chercheurs ont créé des simulations représentant des sphères empilées de différentes tailles avec différentes pentes de bord et les ont exécutées sous plusieurs configurations, des pentes modestes aux pentes extrêmes. Ils ont découvert que les sphères empilées avec des pentes extrêmes peuvent en effet s'effondrer si une seule sphère est retirée du bord de la pente. Ils ont également constaté que pour des pentes modestes, presque n’importe quel nombre de sphères peut être retiré sans provoquer d’effondrement. C'est entre ces extrêmes que les choses sont devenues plus difficiles à prévoir.

Selon eux, l’augmentation lente de l’angle de la pente conduisait à des situations dans lesquelles la suppression de plusieurs sphères plutôt que d’une seule pouvait entraîner un effondrement. Ils ont également calculé que dans des circonstances normales, comme celles que l'on trouve généralement dans une épicerie, jusqu'à 10 % des sphères (pommes, oranges ou pamplemousses, par exemple) doivent être retirées avant un effondrement. Ainsi, il est peu probable qu'un acheteur individuel provoque un effondrement s'il retire un seul fruit, à moins que plusieurs acheteurs avant lui n'aient fait de même depuis le même endroit.

Les chercheurs prévoient de poursuivre leurs travaux en examinant d'autres scénarios d'effondrement possibles, tels que des tas de roches de différentes tailles.

Plus d'informations : Eduardo Rojas et al, Stabilité d'une monocouche granulaire inclinée :combien de sphères pouvons-nous prélever avant l'effondrement ?, Revue physique E (2023). DOI :10.1103/PhysRevE.108.064904. Sur arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2206.03016

Informations sur le journal : Examen physique E , arXiv