Ποια είναι η γωνία ανάπαυσης;

Το Angle of repose είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται στην επιστήμη και τη μηχανική και μπορεί να έχει δύο σχετικές έννοιες. Γενικά χρησιμοποιείται για να περιγράψει τη μέγιστη γωνία, μετρούμενη προς τα πάνω από την οριζόντια, στην οποία ένας σωρός από ένα συγκεκριμένο κοκκώδες υλικό θα παραμείνει σταθερός χωρίς κανένα από το υλικό να ολισθαίνει προς τα κάτω. Μπορεί επίσης να αναφέρεται σε συνδυασμό ράμπας ή άλλης κλίσης και αντικειμένου που στηρίζεται πάνω της. Σε αυτή την περίπτωση, είναι η μέγιστη γωνία στην οποία η ράμπα ή η κλίση θα στηρίξει το αντικείμενο χωρίς να ολισθαίνει προς τα κάτω. Και στις δύο περιπτώσεις, η κρίσιμη γωνία ανάπαυσης, όπως είναι πιο σωστά γνωστό, θα είναι πάντα μεγαλύτερη από 0° και μικρότερη από 90°, και τα περισσότερα υλικά θα έχουν μία από 45° ή μικρότερη.

Οποιοδήποτε υλικό κοκκώδους φύσης, ακόμη και όταν οι επιμέρους μονάδες είναι πολύ μεγάλες, όπως κομμάτια σπασμένου σκυροδέματος ή πέτρες μεγέθους ογκόλιθου, σχηματίζει φυσικά ένα σωρό σε σχήμα κώνου όταν εναποτίθεται σε μια επίπεδη επιφάνεια από ύψος. Το φυσικό προφίλ αυτού του κώνου θα προσεγγίσει τη γωνία ανάπαυσης για το συγκεκριμένο υλικό ή μείγμα. Πολύ μικροί ή λείες κόκκοι που ασκούν μικρή τριβή μεταξύ τους θα τείνουν να σχηματίζουν σωρούς με πιο ρηχές πλευρές. Οι τραχύτεροι κόκκοι ή αυτοί που προσκολλώνται μεταξύ τους τείνουν να σχηματίζουν σωρούς με πιο απότομες πλευρές και μεγαλύτερη γωνία. Η περιεκτικότητα σε υγρασία επηρεάζει επίσης σημαντικά αυτή τη μέτρηση για τα περισσότερα υλικά.

Οι γεωλόγοι, καθώς και οι μεταλλευτικοί και οι πολιτικοί μηχανικοί, χρησιμοποιούν συχνά αυτή τη μέτρηση για να αναλύσουν τις πλαγιές και τα αναχώματα για κίνδυνο κατάρρευσης, καθώς και για να βοηθήσουν στην αξιολόγηση του πιθανού κινδύνου χιονοστιβάδας. Είναι χρήσιμο στο σχεδιασμό μηχανημάτων αποθήκευσης και μεταφοράς για κοκκώδη υλικά, καθώς μπορεί να δώσει στον μηχανικό μια εικόνα για το κατάλληλο μέγεθος και σχήμα τέτοιων συσκευών. Οι πολιτικοί μηχανικοί χρησιμοποιούν τα δεδομένα όταν σχεδιάζουν και διαχειρίζονται έργα κατασκευής και διαχείρισης γης, όπως αναχώματα, φράγματα και υπερυψωμένα οδοστρώματα. Οι γεωλόγοι και οι ηφαιστειολόγοι το χρησιμοποιούν για να προβλέψουν την πιθανή συμπεριφορά των κώνων της σκωρίας και των ηφαιστείων άμμου, καθώς και για να μελετήσουν διαδικασίες που σχετίζονται με τη διάβρωση των πετρωμάτων και την εναπόθεση ιζημάτων.

Οι μηχανικοί και οι επιστήμονες χρησιμοποιούν μια σειρά από μεθόδους για να υπολογίσουν τη γωνία εναπόθεσης μιας κοκκώδους ουσίας ή μείγματος. Οι υπολογισμοί και οι τύποι που χρησιμοποιούν προηγουμένως δημοσιευμένα δεδομένα είναι μία μέθοδος και υπάρχουν αρκετά απλά πειράματα για τον προσδιορισμό της γωνίας για οποιαδήποτε ουσία με αρκετά μικρούς κόκκους ώστε να είναι εύκολος ο χειρισμός. Ανάλογα με τη μέθοδο και την ακρίβεια των πιθανών μετρήσεων, οι αριθμοί τείνουν να είναι κοντινές προσεγγίσεις και όχι ακριβείς τιμές, αλλά αυτό δεν μειώνει ή εξαλείφει τη χρησιμότητά τους.