Vad är vilovinkeln?

Angle of Repose är en term som används inom vetenskap och teknik och kan ha två relaterade betydelser. Det används vanligtvis för att beskriva den maximala vinkeln, mätt uppåt från horisontalplanet, vid vilken en hög av ett särskilt granulärt material kommer att förbli stabil utan att något av materialet glider nedåt. Det kan också hänvisa till en kombination av en ramp eller annan sluttning och ett föremål som vilar på den. I det här fallet är det den maximala vinkeln vid vilken rampen eller sluttningen kommer att stödja föremålet utan att det glider nedåt. I båda fallen kommer den kritiska vilovinkeln, som den är mer korrekt känd, alltid att vara större än 0° och mindre än 90°, och de flesta material kommer att ha en av 45° eller mindre.

Alla material av granulär karaktär, även när de enskilda enheterna är mycket stora, som bitar av bruten betong eller stenar i stora stenar, bildar naturligtvis en hög i form av en kon när de avsätts på en plan yta från höjd. Den naturliga profilen för denna kon kommer att approximera vilovinkeln för det specifika materialet eller blandningen. Mycket små eller släta granuler som utövar liten friktion mot varandra tenderar att bilda högar med grundare sidor. Grovare granulat eller de som fäster starkt vid varandra tenderar att bilda högar med brantare sidor och högre vinkel. Fukthalten påverkar också denna mätning avsevärt för de flesta material.

Geologer, såväl som gruv- och civilingenjörer, använder ofta denna mätning för att analysera sluttningar och vallar för risk för kollaps samt för att hjälpa till att utvärdera potentiell risk för lavin. Det är användbart vid design av lagrings- och transportmaskineri för granulära material eftersom det kan ge en ingenjör insikt i lämplig storlek och form på sådana anordningar. Civilingenjörer använder data när de designar och hanterar bygg- och markförvaltningsprojekt, såsom vallar, dammar och upphöjda vägbäddar. Geologer och vulkanologer använder det för att förutsäga det möjliga beteendet hos askekottar och sandvulkaner, samt för att studera processer relaterade till vittring av stenar och avsättning av sediment.

Ingenjörer och forskare använder ett antal metoder för att beräkna vilovinkeln för ett granulärt ämne eller en blandning. Beräkningar och formler som använder tidigare publicerade data är en metod, och det finns flera enkla experiment för att bestämma vinkeln för ett ämne med tillräckligt små korn för att lätt kunna hanteras. Beroende på metoden och noggrannheten hos möjliga mätningar tenderar siffrorna att vara nära approximationer snarare än exakta värden, men detta minskar eller eliminerar inte deras användbarhet.