ángulos de avalancha
Tac Tac
Instrucciones

Sitúa el cilindro del tac-tac en uno de los extremos de éste. Luego mueve lentamente el disco, inclinando el plano lo más posible antes de que el cilindro caiga. Observa cuándo se rompe el equilibrio.

Explicación

El proceso de la avalancha es en general complejo. Sin embargo, podemos entenderlo de manera simple identificando los mecanismos básicos que determinan el ángulo de inicio y el ángulo final de una avalancha. Un grano en el material granular puede encontrarse en tres estados de equilibrio:
  • estable: aunque los granos se vean perturbados, no perderán su equilibrio.
  • inestable: un grano perderá su equilibrio a la mínima perturbación.
  • metaestable: el grano perderá su equilibrio si la perturbación es suficientemente grande.

Entonces, mientras el ángulo de la pila permita que el grano se equilibre con sus vecinos y en los espacios dejados por las partículas inferiores, no se producirá avalancha espontánea.

En el tac-tac llega un momento en que la línea que une los centros de dos granos superpuestos, coincide con la vertical. Entonces el grano superior no consigue equilibrarse y cae. Esta situación se aplica a todos los granos en la superficie de un material, puesto que cada uno de ellos se aloja en los valles dejados por sus vecinos de más abajo.

Cuando los granos comienzan a caer, se ha alcanzado el ángulo de inicio de una avalancha. Como has visto, el origen de este ángulo es puramente geométrico.


Instrucciones 2

Sitúa el tac-tac en un ángulo inmediatamente inferior al ángulo de inicio de avalancha. Da un ligero impulso al cilindro y observa que acelera indefinidamente. Luego, disminuye el ángulo casi hasta lograr la horizontal y pon en movimiento el cilindro. Éste se detendrá rápidamente. Busca el ángulo en el cual el cilindro cae con velocidad constante, emitiendo un ruido característico (tac-tac-tac-tac...).

Explicación

El ángulo final de una avalancha se obtiene justamente cuando las partículas del material alcanzan una velocidad de caída constante. Pero, ¿cómo una velocidad constante permitirá entender la detención de una avalancha?

Cuando el ángulo que presenta la pendiente del tac-tac es menor que el buscado, el grano perturbado disminuye su velocidad a través de colisiones sucesivas, hasta detenerse. A ese ángulo, la avalancha no se alcanza a producir, puesto que cualquier grano que se perturbe disminuirá su velocidad hasta detenerse. La pila es entonces estable.

Por otro lado, si el ángulo es mayor, el grano que se perturbó aumentará la velocidad de caída, y en una pila equivalente, la avalancha se gatillará o se mantendrá, porque cada grano ganará energía y amplificará a sus vecinos, agregando partidarios a la avalancha.

Y existe este ángulo muy preciso, en el cual las unidades del material granular se deslizarán a una velocidad constante, que corresponde al ángulo crítico buscado. En consecuencia, la avalancha de muchos granos se detendrá cuando la pila alcance un ángulo inmediatamente inferior a éste.

No debemos olvidar que esta teoría es para granos secos. Con agua, ¡es otro el cuento!

Ňndice La Sorprendente F╠sica de un Nuevo Estado
Introducci█n La Arena en la Tierra
Realizaci█n Material Granular y Desertificaci█n
Agradecimientos Material Granular y Miner╠a