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Type: Tese
Title: Transição de fase morfológica na injeção de fios magnéticos em cavidades
Authors: Borges, Danilo da Silva
Advisor: Araújo, Ascânio Dias
Keywords: Transformações de fase (Física Estatística);Dipolos magnéticos;Experimento;Simulação;Materiais granulados;Processamento de imagens
Issue Date: 2021
Citation: BORGES, D. S. Transição de fase morfológica na injeção de fios magnéticos em cavidades. 2021. 110 f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021
Abstract in Brazilian Portuguese: Esferas magnetizadas podem se atrair formando cadeias. Injetemos essas cadeias em uma célula Hele-Shaw com diferentes inclinações e descobrimos que elas formam espontaneamente padrões auto-semelhantes. Dependendo do ângulo de inclinação da célula, surgem duas situações completamente diferentes; acima do ângulo crítico, limite para o atrito estático, o padrão formado assemelha-se ao empilhamento de uma corda e abaixo desse ângulo crítico, o padrão formado assemelha-se a uma fortaleza vista de cima. Para essas estruturas, localmente, o primeiro padrão forma uma rede quadrada, enquanto o segundo padrão exibe uma simetria triangular. Para ambos os padrões, as distribuições de tamanho das áreas fechadas, definidos como laços, seguem leis de potência. Caracterizamos a transição morfológica entre os dois padrões por meio de experimentos e simulações computacionais e justificamos a mudança na orientação dos dipolos como uma disputa entre a flexão do fio induzida pelo atrito e os efeitos da gravidade durante o processo de injeção do fio no interior da cavidade.
Abstract: Magnetic beads attract each other, forming chains. We push such chains into an inclined Hele-Shaw cell and discover that they spontaneously form self-similar patterns. Depending on the angle of inclination of the cell, two completely different situations emerge; namely, above the static friction angle the patterns resemble the stacking of a rope and below they look similar to a fortress from above. Moreover, locally the first pattern forms a square lattice, while the second pattern exhibits triangular symmetry. For both patterns, the size distributions of enclosed areas follow power laws. We characterize the morphological transition between the two patterns experimentally and numerically and explain the change in polarization as a competition between friction-induced buckling and gravity.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/60944
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