鳴り砂と粒子間摩擦
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概要
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鳴り砂は,せん断すると粒子同士が擦れあうことによって一定の周波数で音を発する砂であるが,その発音メカニズムは明らかになっていない.表面にざらつきのある石英砂を洗浄研磨していくと表面が平滑になって鳴り砂ができる.粒子間の摩擦抵抗の尺度として,間隙率・安息角およびせん断実験による摩擦角を用い,洗浄に伴う変化を検討した.その結果,鳴り砂になると,間隙率・安息角および摩擦角が大きくなり,摩擦抵抗の増大を示している.ところが,水中で求めた間隙率と安息角は,洗浄を進めても低下した.これは粒子の表面同士の摩擦が水膜によって妨げられることを示し,増大した抵抗は固体間の凝着に起因すると推察される.音を発する砂は,低速せん断時に顕著で周期的なスティックスリップを示すようになった.鳴り砂の発音をもたらす原因には,洗浄研磨によって増大した接近領域に働く凝着と,それに関連したスティックスリップ運動が強く示唆される.
- 2003-01-15
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