Dinámica de interfases en capas granulares forzadas

Abstract

En este trabajo se presenta un estudio experimental sobre la dinámica de interfases presentes en sistemas granulares forzados paramétricamente. El estudio es realizado en dos experimentos diferentes: uno un sistema cuasi-unidimensional en donde se estudian la propagación de kinks que surgen al forzar con aire modulado una capa granular, y en el otro experimento se estudia la dinámica y propagación de interfaces que emergen al vibrar verticalmente una cama granular. En el primer capítulo se presenta un marco teórico con todos los conceptos, tanto físicos como matemáticos, necesarios para entender el desarrollo de la tesis. Como objetivos principales se planteó el estudio de la propagación de kinks debido al ruido interno del sistema, mediante el desarrollo de un método de detección de interfaces. También se planteó el objetivo de caracterizar el diagrama de fases de las interfases que se presentan en una cama granular vibrada y estudiar su dinámica. En el segundo capítulo se presenta el experimento llamado \emph{Capa granular forzada por aire}, se da a conocer el montaje experimental y los detalles del forzamiento y adquisición de datos. Luego se presentan los resultados experimentales obtenidos para este experimento, como el diagrama de fases del sistema, el estudio de la propagación de los kinks en donde se demuestra que el ruido presente en el sistema granular induce la propagación de estos kinks granulares. Se muestra el estudio estadístico realizado para los desplazamientos en donde se encuentran distribuciones tipo campana de Gauss. También se muestran resultados sobre la caracterización del proceso difusivo involucrado y un estudio preliminar de la transición de kinks a patrones. En el tercer capítulo se presenta el experimento \emph{Cama granular vibrada} en donde se muestra el montaje experimental utilizado y el control del forzamiento. Se detalla el procesamiento de imágenes y la detección de las diferentes estructuras presentes. Finalmente se dan a conocer los resultados del experimento en donde se explica la dinámica de invasión de las interfases en función de la frecuencia y fenómenos presentes, como la propagación de ondas superficiales que muestran dislocaciones en su propagación. Para finalizar, en el último capítulo se presentan las conclusiones para ambas experiencias además de algunas perspectivas para estudios futuros de problemáticas que fueron surgiendo con el desarrollo de la tesis y que quedaron pendientes. En las últimas páginas se puede encontrar un anexo con la publicación que fue originada a partir de este trabajo.