„Az élettelen természet minden alakfejlődési folyamatának kiindulása a törmelék”

A rangos Nature Scientific Reports-ban jelent meg három műegyetemi és egy debreceni kutató közös publikációja.

„Munkánk eredményeképpen nagyot léphetünk előre a bennünket körülvevő élettelen természeti formák megértésében és értelmezésében” – hangsúlyozta Domokos Gábor, a BME egyetemi tanára, a „Universality of fragment shapes” című cikk egyik társszerzője. A napokban megjelent írást rajta kívül Sipos András Árpád egyetemi docens és Szabó Tímea tanársegéd, a BME ÉPK Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék kutatói, valamint Kun Ferenc, a Debreceni Egyetem Elméleti Fizika Tanszék egyetemi tanára jegyzi.

„A törési folyamatok végeredményeként létrejövő törmelék-darabok (fragmensek) alakja meghatározó szerepet játszik például a kopási folyamatok megértésében, hiszen e folyamatok kiindulópontját képezi” – szögezte le a cikket ismertetve a BME egyetemi tanára. A törési-töredezési folyamatok nagyon sok léptékben zajlanak: a természetes geológiai kőzet-aprózódástól a robbantásokon keresztül egészen az űrbeli mesterséges eszközök töredezéséig. Az így keletkező törmelék tömegeloszlását részletesen vizsgálták ugyan, és erről igen jól egyező elméleti és mérési eredmények vannak, nem foglalkoztak azonban a törmelék alakjával, illetve az alak és a méret összefüggésével, pedig ez utóbbinak döntő szerepe lehet például a kopási folyamatok leírásában – érzékeltette a publikáció jelentőségét a kutató.  

„Dolgozatunkban igen részletes laboratóriumi és helyszíni méréseken, valamint többféle modell-szimuláción keresztül mutatjuk be, hogy nagyon erős, univerzális összefüggés van a törmelékdarabok mérete és az őket befoglaló téglatest arányai között: az apró törmelék darabok arányaikban a gömbhöz közelítenek (a befoglaló téglatest kockához közelít), míg a nagyobbak befoglaló téglateste az 1:1.56:2.32 arányhoz közelít” – ismertette Domokos Gábor. „Mi egy olyan, a geológiában általánosan elterjedt L>I>S oldalhosszúságú befoglaló téglatestet használunk, amelynek legnagyobb ’L’ mérete megegyezik a test legnagyobb méretével, középső ’I’ mérete az ’L’ hosszúságú oldalra merőleges legnagyobb méret, a legkisebb ’S’ méret pedig az előző kettőre merőleges legnagyobb méret” – magyarázta a BME professzora a publikáció egyik ábráját.

A törmelékdarabok mérete és az őket befoglaló téglatest arányai közötti összefüggések nagyrészt függetlenek a töredező anyagtól és a törési mechanizmustól. A kutatók ugyanezt tapasztalják természetes anyagok (kőzetek), illetve mesterséges anyag (gipsz) esetén, és az sem változtatja meg a végeredményt, hogy a töredezés lassú, például időjárás okozta vagy hirtelen, és dinamikus hatásra (pl. robbantás miatt) jött létre.

Érdekesség, hogy a vizsgálatokhoz szükséges kézi és gépi mérések a BME Morfológiai Laborban készültek, amelyet néhány hónapja a 2014-es Alkalmazott Matematikai Nap kapcsán mutattunk be a bme.hu olvasóinak.

Az eredménynek azért van különös jelentősége, mert alapvetően befolyásolja a lekopott kavicsok alakjából levonható következtetéseket, ugyanis a jelzett méret-alak összefüggés a kopáskor bizonyos mértékig megmarad – foglalta össze Domokos Gábor. „Ha tehát lekopott kavicsok alakját elemezzük, kiderül, hogy a bemutatott alak-méret kapcsolatot általában nem maga a kopás hozta létre, hanem a kopás kiindulási állapotát jelentő törmeléktől „örökölte” azt a rendszer. A lekopott kavicsok által hordozott információ az utóbbi években igen felértékelődött, például alapvető eszköz lehet a Marson lezajlott morfológiai folyamatok megértésében” – mutatott rá a BME egyetemi tanára.

-BK-

A kiemelt kép forrása: Wikipédia/NASA