Coloquios del Departamento de Física – FCEyN – UBA

Mecánica estadística de empaquetamientos granulares

La materia granular es un ejemplo de «materia blanda» particulada.
Arena, azúcar, café, cereales, suelos, peletes, píldoras, cemento,
harina, y muchos otros materiales entran en esta categoría. Sus
componentes, los granos, interactúan débilmente en comparación con los
esfuerzos a que se somete una muestra. Además, el tamaño de una
muestra en comparación con el tamaño de los granos hace difícil usar
una representación continua de la materia, como se hace con líquidos o
coloides. Añadido a esto, la materia granular es fuertemente
disipativa como resultado de las colisiones inelásticas y de la
fricción entre granos. Si no se inyecta energía continuamente, una
muestra de granos rápidamente encuentra un estado de reposo en
equilibrio mecánico. ¿Es posible predecir estos estados de equilibrio
mecánico conociendo las ligaduras y perturbaciones externas impuestas?
¿Qué parámetros macroscópicos pueden usarse para representarlos?
¿Puede una muestra de granos visitar muchos de estos estados
(microestados) y su conjunto constituir un macroestado? ¿Es razonable
reemplazar los microestados visitados en el tiempo por el conjunto de
todos los microestado posibles para dadas condiciones de ligadura?
¿Existe un tamaño mínimo de sistema para el cual las propiedades
macroscópicas intensivas no dependen del tamaño? En resumen, ¿es
posible construir una mecánica estadística del equilibrio de estos
sistemas? En tal caso, ¿se puede predecir el comportamiento de algún
sistema conocido? En esta exposición describiré las evidencias que
permiten responder algunas de estas preguntas y discutiré los desafíos
que aún existen en este área del conocimiento.