Was ist der Ruhewinkel?

Der Ruhewinkel ist ein Begriff, der in Wissenschaft und Technik verwendet wird und zwei Bedeutungen haben kann. Es wird allgemein verwendet, um den maximalen Winkel, gemessen von der Horizontalen nach oben, zu beschreiben, bei dem ein Haufen eines bestimmten körnigen Materials stabil bleibt, ohne dass das Material nach unten rutscht. Es kann sich auch auf eine Kombination aus einer Rampe oder einer anderen Neigung und einem darauf ruhenden Objekt beziehen. In diesem Fall ist dies der maximale Winkel, bei dem die Rampe oder Neigung das Objekt stützt, ohne dass es nach unten rutscht. In jedem Fall wird der kritische Schüttwinkel, wie er besser bekannt ist, immer größer als 0° und kleiner als 90° sein, und die meisten Materialien haben einen von 45° oder weniger.

Jedes körnige Material, auch wenn die einzelnen Einheiten sehr groß sind, wie Betonbrocken oder Felsbrocken, bildet natürlich einen Haufen in Form eines Kegels, wenn es aus großer Höhe auf einer ebenen Fläche abgelagert wird. Das natürliche Profil dieses Kegels wird sich dem Schüttwinkel für dieses spezielle Material oder Gemisch annähern. Sehr kleine oder glatte Körnchen, die wenig Reibung aufeinander ausüben, neigen dazu, Häufchen mit flacheren Seiten zu bilden. Rauere oder stark aneinander haftende Granulate neigen dazu, Häufchen mit steileren Seiten und einem höheren Winkel zu bilden. Auch der Feuchtigkeitsgehalt beeinflusst diese Messung bei den meisten Materialien erheblich.

Geologen, aber auch Berg- und Bauingenieure nutzen diese Messung häufig, um Böschungen und Böschungen auf Einsturzgefahr hin zu analysieren und eine mögliche Lawinengefahr abzuschätzen. Es ist nützlich bei der Entwicklung von Lager- und Transportmaschinen für körnige Materialien, da es einem Ingenieur Einblick in die geeignete Größe und Form solcher Geräte geben kann. Bauingenieure verwenden die Daten bei der Planung und Verwaltung von Bau- und Landmanagementprojekten wie Deichen, Dämmen und erhöhten Straßenbetten. Geologen und Vulkanologen verwenden es, um das mögliche Verhalten von Schlackenkegeln und Sandvulkanen vorherzusagen sowie Prozesse im Zusammenhang mit der Verwitterung von Gesteinen und der Ablagerung von Sedimenten zu untersuchen.

Ingenieure und Wissenschaftler verwenden eine Reihe von Methoden, um den Schüttwinkel einer körnigen Substanz oder Mischung zu berechnen. Berechnungen und Formeln, die früher veröffentlichte Daten verwenden, sind eine Methode, und es gibt mehrere einfache Experimente zur Bestimmung des Winkels für jede Substanz mit ausreichend kleinen Körnern, um leicht gehandhabt zu werden. Abhängig von der Methode und der Genauigkeit möglicher Messungen sind die Zahlen eher Näherungswerte als genaue Werte, was jedoch ihre Brauchbarkeit nicht mindert oder eliminiert.