Jak eksperymentalnie zmierzyć powierzchnię skały?

Zignorowałbym odpowiedzi, które mówią, że powierzchnia jest źle określona. W każdej realistycznej sytuacji masz dolną granicę tego, jak dobra rozdzielczość ma znaczenie. To jest jak pedant, który mówi, że wodór ma źle zdefiniowaną objętość, ponieważ funkcja falowa elektronu nie ma twardego odcięcia. Technicznie prawda, ale praktycznie bez znaczenia.

Polecam profilometr optyczny, który może całkiem dobrze zmierzyć pole powierzchni (dla skal długości powyżej 400nm). Ta metoda wykorzystuje spójną wiązkę laserową i interferometrię do odwzorowania topografii powierzchni materiału. Po uzyskaniu topografii można ją zintegrować, aby uzyskać pole powierzchni.

Zalety tej metody obejmują: brak kontaktowa, nieniszcząca, zmienna rozdzielczość powierzchni dostosowana do Twoich potrzeb, bardzo szybka (od sekund do minut), nie wymaga żadnych materiałów eksploatacyjnych poza elektrycznością.

Wady: musisz odwrócić kamień, aby dostać się na wszystkie strony i zszyć je razem, aby uzyskać pełną topografię, instrumenty są zbyt drogie dla zwykłych hobbystów (wiele tysięcy dolarów), brak rozdzielczości atomowej ( ale skaningowa mikroskopia tunelowa jest do tego lepsza).

Optyka tych instrumentów wygląda jak poniżej

I daje mapę topograficzną jak poniżej.

Komentarze

• Jeśli skała ma w sobie małe tunele, ta metoda musiałby w jakiś sposób móc skanować wewnątrz tuneli.
• ” nie ' nie wymaga niczego poza elektrycznością „: um. Wymaga bardzo drogiego i wyrafinowanego sprzętu. Energia elektryczna jest najmniejszym z Twoich zmartwień, jeśli chcesz skorzystać z tej (bardzo dobrej) sugestii.
• @terdon, w skali standardowego sprzętu do analizy laboratoryjnej, te profilometry optyczne nie są ani drogie, ani wyrafinowane (w porównaniu np. , STM, AFM, SEM, FTIR, XRD). Chciałem tylko powiedzieć, że nie ' wymaga materiałów eksploatacyjnych do analizy, wystarczy gniazdko ścienne. Odpowiednio ' zmieniłem. Chociaż całkowicie się zgadzam, że jest to zbyt kosztowne dla niekomercyjnych hobbystów.
• @KFGauss, ” Gdy masz topografię, możesz ją zintegrować, aby uzyskać powierzchnia. ” – NIE PRAWDA. Nie jestem pewien, jak proponujesz integrację, ale jeśli odbywa się to za pomocą siatki 3d, jak niektórzy ludzie tutaj, to w zależności od siatki może dać dowolnie duży wynik, nieskończoność w granicy, nawet jeśli kształt jest idealnie gładkie i wypukłe. Nawet jeśli będziesz nadal dodawać punkty do siatki i zmniejszać trójkąty, NIE prowadzi to do zbieżności wyniku z prawdziwym obszarem !!!
• @Kostas, najwyraźniej nie ' t przeczytaj pierwszy akapit mojej odpowiedzi. Traktowanie materiałów z prawdziwego życia jako fraktali jest niepoprawne i zbyt pedantyczne.

Problem polega na tym, że w miarę wzrostu precyzja pomiaru, więc zwiększy uzyskany wynik.Wynik znaczącego eksperymentu powinien zbiegać się ze wzrostem dokładności, ale tak się nie dzieje.

Jest to analogia 3D do paradoksu wybrzeża : powierzchnia skały jest fraktalna, podobnie jak wybrzeża krajów:

Wynik powie więcej na podstawie dokładności pomiaru niż na podstawie rzeczywistej powierzchni.

Oczywiście, jeśli kamień nie jest zbyt fraktalny (tak jak jest to kula lub rzeźba), wynik będzie zbiegał się, ale nie jest to ogólny przypadek w przypadku kamieni praktycznych.

Komentarze

• Komentarze nie służą do rozszerzonej dyskusji; ta rozmowa została przeniesiona do czatu .
• To

Sposób, w jaki bym to zrobił, to najpierw zanurzyć kamień w rozcieńczonym lakierze do paznokci. Niech wyschnie, a następnie zanurz kamień w gorącym płynnym wosku. Niech wosk ostygnie. Zdejmij wosk ze skały i zmierz grubość warstwy wosku. Roztop oderwany wosk i zmierz jego objętość. Podziel objętość przez grubość i masz powierzchnię.

Komentarze

• zakłada równą grubość. Doceniam lakier do paznokci, żeby wosk się nie wchłaniał, ale myślę, że się nie złuszcza. A co z tą samą logiką z karmelem? Pozwól mu zestalić się, a następnie odłam go i zważ.
• Prawdopodobnie właściwym sposobem jest zważenie, następnie zjedzenie karmelu i ponowne zważenie. Ale należałoby znać gęstość karmelu.
• Dałoby to dolną granicę na powierzchni, tak samo jak dolną granicę długości Anglii ' linii brzegowej za pomocą jednostronicowej mapy Anglii.
• To prawda. ” rzeczywista ” powierzchnia jest (w przybliżeniu) fraktalna, a powierzchnia ziarenek kryształu razy liczba ziaren w skale. Jednak ' zgaduję, że OP szuka pola powierzchni, na którym ” metoda karmelowa ” miary.
• -1 ode mnie. To będzie naprawdę nieprecyzyjne, ponieważ wosk zostanie przeciągnięty do bardzo nierównej grubości przez grawitację.

Wolę dokładność co najmniej jednej setnej wielkości kamienia.

1. Zważ kamień.
2. Zanurz kamień w cienkiej farbie; pozwól, aby nadmiar ściekł.
3. Zważ kamień.
4. Powtórz kroki 1-3 z kwadratowym obiektem o długości 1 cm ² .

Podziel wagę farby kamienia przez wagę farby kwadratu, aby uzyskać pole powierzchni kamienia.

Zakłada się, że zdefiniowałeś „pole powierzchni” prawdziwego przedmiotu, a „rozmiar kamienia” oznacza okrąg o średnicy równej największej średnicy kamienia (lub inna rozsądna interpretacja).

Komentarze

• Ciecze wypełniałyby pęknięcia tam, gdzie nie ściekałyby z powodu napięcia powierzchniowego.
• @Pieter: Te pęknięcia można rozsądnie uznać za zwiększające powierzchnię.
• @dotancohen Tak, ale szerokość cieczy w pęknięciu może być znacznie większa niż grubość na wolnej powierzchni.
• Kompromis polega na tym, że im cieńsza farba, tym mniej masy pozostaje. w pewnym sensie odpowiednik linijki o innej długości. Możesz spróbować rozcieńczonego roztworu polistyrenu w acetonie kamień należy następnie podgrzać (najlepiej w częściowej próżni), aby pomóc usunąć aceton. Im cieńsze rozwiązanie, tym mniejszy wpływ będzie miało napięcie powierzchniowe.
• Zastanawiam się, czy można by użyć sekwencji pomiarów z coraz grubszymi ” farbami ” lub większe obciążenie substancji rozpuszczonej, aby uzyskać liczbę pomiarów w różnej skali długości, a następnie użyj tej sekwencji do określenia fraktalnego wymiaru powierzchni skały.

1. Całkowicie owinąć kamień bardzo mocno folią aluminiową. (Oczywiście, że się marszczy; mocno dociśnij fałdy).
2. Całość utrzyj świeczką, tylko na tyle, aby była całkowicie czarna.
3. Ostrożnie odwiń folię.
4. Sfotografuj spłaszczoną folię wraz z kwadratem w skali odniesienia. Upewnij się, że naprzeciw folii jest jasne tło (np. biały sufit), tak aby na zdjęciu było jasne, w miejscu pozbawionym sadzy.
5. Zmierz obszar sadzy za pomocą oprogramowania do przetwarzania obrazu. Można to zrobić najpierw za pomocą narzędzia do korekcji perspektywy, odnotowując rozmiar kwadratu odniesienia, a następnie wycinając odpowiedni obszar i pokazując histogram wartości jasności.

Zamiast sadzy można również użyć farby w sprayu, ale prawdopodobnie bardziej wsiąka w zmarszczki.Możesz też owinąć papier zamiast alu i użyć ołówka, ale byłoby to rozmazane i trudniejsze do zobaczenia na zdjęciu.

Nie sądzę, aby ta metoda uzyskała dokładność 1/100, ale daje przynajmniej przyzwoitą ocenę i nie wymaga specjalnego sprzętu.

Zadanie nie jest dobrze zdefiniowane. Czy uwzględnisz pęknięcia? Jeśli tak, „zobaczysz coraz drobniejsze pęknięcia dodające się do powierzchni, a na końcu„ będziesz na poziomie atomowym i trudno będzie ci nawet określić, co jest częścią skały, a co nie ” t. Jeśli nie uwzględnisz pęknięć: jaka jest Twoja reguła odróżnienia zwykłej nierówności od pęknięcia?

Komentarze

• Jest to przydatne wgląd, ale nie odpowiada bezpośrednio na pytanie.
• @CarterPape ” Zadanie nie jest ' t dobrze- zdefiniowane. ”
• Z inżynierskiego punktu widzenia zadanie jest dobrze zdefiniowane. Z matematycznego punktu widzenia tak nie jest. Ponieważ jest to witryna fizyki, do którego zawodu powinniśmy się zwrócić?
• @dotancohen Jeśli jest dobrze zdefiniowana fizycznie, czy uwzględniasz powierzchnię cząstek pyłu na powierzchni? Zwykle nie chcesz, ale: kiedy cząstka jest częścią skały? Odcięcie będzie gdzieś w spektrum: przyczepności grawitacyjnej (odpadnie podczas obracania skały), przyczepności, przyczepności wywołanej wodą, przyczepności wywołanej przez inną substancję (smar, żywica, jeśli ' s bursztyn lub konkrecja zawierająca bursztyn itp.), wiązania van der Waalsa. Jeśli został wciśnięty w powierzchnię, być może jakaś definicja, taka jak „, nie odstaje od otaczających ziaren o więcej niż 50% „. Itd. Itp.
• @dotancohen I ' d twierdzę, że ' nie jest dobrze zdefiniowany z inżynieryjnego punktu widzenia , ponieważ ' chcesz uzyskać dodatkowe wyjaśnienia dotyczące celu pomiaru pola powierzchni, które pozwoliłyby oszacować, czy proponowana metoda da metrykę, która ma znaczenie w tym celu.

Trudne. Zaadsorbować jakąś substancję chemiczną, podgrzać ją, zmierzyć ilość, która wyparowuje?

Zajrzałbym do literatury, może zacząłbym od poszukiwania „eksperymentalnego określenia pola powierzchni” w kontekstach geologicznych.

Edytuj: sonda molekularna powinna dawać coś bliskiego wartości maksymalnej. Skala długości się kończy, gdy mamy do czynienia z prawdziwymi materiałami, skała nie jest matematycznym fraktalem. Po wpuszczeniu odpowiedniego rodzaju cząsteczek i wypompowaniu ich, desorpcja stymulowana termicznie mierzy obszar pochłaniania.

Komentarze

• Technika BET jest zwykle używana , ale jest to technika molekularna, która określi powierzchnię ze wszystkimi mikroskopijnymi zakamarkami. To będzie DUŻO większe niż powierzchnia brutto (pół) porowatej powierzchni skały.
• Rozmawiałem z małą firmą zajmującą się oprzyrządowaniem, gdzie ta technika jest podstawą głównej linii produktów. W przypadku niektórych materiałów jako sondy używają odgazowywania zależnego od temperatury w próżni.
• @BenCrowell Zdaję sobie z tego sprawę, ale sonda molekularna powinna dawać coś bliskiego wartości maksymalnej. Skala długości się kończy, gdy mamy do czynienia z prawdziwymi materiałami, skała nie jest matematycznym fraktalem.
• Sugerowałbym, abyś zredagował swoją odpowiedź, aby to powiedzieć. I ' nie jestem pewien, czy istnieje maksymalna wartość, którą można sensownie zinterpretować jako obszar. Załóżmy, że rozproszysz hel w piaskowcu. Aren ' Czy naprawdę mierzysz wolną objętość piaskowca, a nie jego powierzchnię?
• @Ben Te pomiary są zwykle wykonywane nie bez powodu. Problem nie polega na zdefiniowaniu epistemologii pytania. Ma to na celu dopasowanie znaczenia pomiaru do potrzebnego do zastosowania. Gdy aplikacja katalizuje reakcje w fazie gazowej, gdy reagenty przechodzą przez porowaty korek, pomiary absorpcji lub odgazowywania działają dobrze.

W przypadku ciał niewypukłych o dowolnym kształcie, jak wiele osób już zauważyło, nie ma ogólnie rozsądnej odpowiedzi. W przypadku ciał wypukłych odpowiedź jest dobrze zdefiniowana matematycznie i fizycznie. Metoda oparta jest na geometrii całkowej, o ile dobrze pamiętam, wzór pochodzi od Steinera lub Croftona. Niemniej jest to metoda praktyczna i stabilna.Wzór podaje pole powierzchni jako (średnią powierzchnię) rzutu ciała we wszystkich kierunkach $ \ vec {n} $ : $$ S = \ frac {1} {\ pi} \ int d \ Omega _ {\ vec n} ~ S (\ vec n) = 4 \ times \ left < S (\ vec n) \ right > $$ Więc wszystko, co musisz zrobić, to umieścić lampę wysoko na górze, trzymać kamień w wielu przypadkowych kierunkach, obliczyć średnią powierzchnię cienia i pomnożyć przez 4. Aby uzyskać dokładność 1%, wystarczy dziesięć tysięcy (10 000) losowych odwzorowań.

Komentarze

• To interesujące i daję mu +1 ' d, ale jest bardzo mało prawdopodobne, aby skała była wypukła. Zastanawiam się, jak błąd w zastosowaniu tej metody do ciał niewypukłych różni się w stosunku do jakiejś rozsądnej miary tego, jak nie są one wypukłe (być może coś w rodzaju ograniczonej zmienności?).
• @R. w przypadku niektórych niewypukłych kształtów możesz pokroić obiekt płaskim cięciem, a następnie zmierzyć i zsumować powierzchnię powstałych wypukłych kawałków, a następnie odjąć dwukrotnie powierzchnię nacięć. Jeśli obiekt jest ” fraktalem „, więc żadne skończone cięcie nie wytworzy wypukłych kawałków, proponuję zatrzymać się na tym, ponieważ to ciało w ogóle nie ma dobrze określonego obszaru. Nie matematycznie ani fizycznie.
• Formuła wynika z Cauchyego

Gwarantuję osadzanie par lub nakładanie powłoki, którą można zmierzyć wagowo.

Zależy od rozmiaru skały. Pumeks o otwartych komórkach i porowaty wapień, znudzony przez deszcz i zwierzęta, będą trudne do zmierzenia. Wapień może być mikroporowate i mieć setki metrów kwadratowych powierzchni. Rozważ tę mikrografię kredy .

Używając substancji, która silnie przylega i równo z powierzchnią skał, niezależnie od ich pH i powinowactwa chemicznego, poddać obróbce parą lub zanurzyć skałę w substancji powlekającej, zastosować skuteczny sposób usuwania nadmiaru, a następnie zważyć skałę / substancję. Być może uzyskasz stopień precyzji, jeśli istnieje substancja, którą można nanieść w idealnie równej warstwie dla wszystkich różnych próbek.

Do pierwszej próby użyłbym pary wodnej. Zważ kamień do sucha, wystaw go na kilka chwil w środowisku o wysokiej wilgotności, a następnie zważ ponownie.

Komentarze

• To tylko dodanie szczegółów do ogólnej metody, o której S. McGrew wspomniał w pierwszej odpowiedzi na to pytanie i prawdopodobnie powinno być komentarz do tej odpowiedzi.

Zrób wiele zdjęć pod różnymi kątami, które pozwolą Ci stworzyć siatka 3D wykorzystująca fotogrametrię (polecam Meshroom). Możesz również użyć LIDAR do przechwycenia chmury punktów, a następnie użyć Meshroom, aby ją połączyć (najwyraźniej są takie tanie za mniej niż 2000 dolarów). Oblicz obszar siatki (polecam Rhinoceros3d). Istnieje wiele narzędzi typu open source, które mogą pomóc w tym procesie. EDYCJA: ktoś już udzielił podobnej odpowiedzi, więc dodałem kilka zaleceń dotyczących oprogramowania (wiem, że zwykle nie nadają się do wymiany stosów, ale jeśli OP naprawdę chce rozwiązać problem, a nie hipotetycznie opublikować fajne pytanie, zalecenia mogą być przydatne). Jeśli idziesz drogą fotogrametrii, pamiętaj, że jeśli powierzchnia jest lustrzana, będziesz musiał pomalować ją farbą rozproszoną.

Komentarze

• Może chcę jakoś pokryć skałę przed jej zobrazowaniem, aby nadać jej korzystne właściwości optyczne.
• @Nat dzięki za to zaktualizuję odpowiedź, o której zapomniałem.
• -1 To metoda, w zależności od siatki 3d może dać dowolnie duży wynik, nieskończoność w granicy, nawet jeśli kształt kamienia jest idealnie gładki i wypukły. Dodawanie punktów do siatki i zmniejszanie trójkątów NIE prowadzi do zbieżności wyniku z prawdziwym obszarem !!!
• Nie ' tego nie widziałem odpowiedź, kiedy napisałem podobny, ale ten jest starszy od mojego o 2 dni, i podejrzewam, że dlatego mój został odrzucony. Mój usunięty, głosowałem za tym, ponieważ generowanie chmury punktów jest najwyraźniej najbardziej poprawną odpowiedzią dla każdego obiektu, który nie ma okluzyjnych nawisów. Mam na myśli, że ' jest dosłownie do tego aplikacja! ' d zauważam, że nie udaje się to w przypadku okluzyjnych nawisów (skamieniałe czaszki, pumeks itp.).

Podobna do adsorpcji gazu / BET i techniki wosku @McGrew. Potrzebowałbyś czułej skali z dokładnością do centygramów.

1. Zrób pojedynczą warstwę piasku o znanym obszarze (na przykład metr kwadratowy). Zmierz masę tego piasku. To jest twój współczynnik kalibracji / konwersji.
2. Zmierz masę skały.
3. Zwilż skałę i pokryj ją pojedynczą warstwą piasku.Ponownie zmierz masę i oblicz masę przytwierdzonego piasku.
4. Skorzystaj z kalibracji od nr 1, aby znaleźć obszar.
5. Powtórz 3 lub 4 razy, aby określić średnią i niepewność.

Komentarze

• Czy nie ' t mierzy masę piasku + wody? Myślę, że ' nie jest nie do pominięcia. A co z wariantem, w którym po pokryciu skały zmyjesz ten piasek do czystej tacy, której masę znasz, następnie pozwól tej wodzie odparować, a następnie ponownie zmierz tackę i odejmij, aby znaleźć masę piasku? / li>
• Wynik tutaj będzie zależał od tego, jak drobnoziarnisty jest piasek. Innymi słowy, ta odpowiedź jest kolejnym przykładem tego, że omawiana ilość nie jest dobrze zdefiniowana, chyba że określisz jakiś inny parametr, który ustawia skalę.
• Możesz spróbować naładować skałę elektrostatycznie i pokryć z monowarstwą kulek styropianowych. Byłoby to prawdopodobnie niewykonalne w praktyce, ale rozwiązałoby problem masy wody.

Możesz także zmierzyć położenie punktów na kamieniu dla jakiegoś stałego punktu, powiedzmy (0,0 , 0) punkt w bliskiej odległości.

Mapuj punkty za pomocą oprogramowania Octave (darmowego i open-source) lub Matlab Mathematical. Utwórz siatki trójkątów 3D z tym punktem. Oblicz pole trójkątów. Dodaj ich. I to wszystko. Powierzchnia.

Komentarze

• Praktycznie rzecz biorąc, jest to możliwe. Prawdziwy cel pomiar określi jednak skalę wymaganego modelu (pokrycie lakierem, ' d chcesz, aby odstępy między punktami były porównywalne z grubością warstwy farby).
• Pierwsza pytanie brzmi: ” jak „. Jak zmierzyć położenie punktów na kamieniu?
• @dotancohen: Z pewnością mógłbyś skonstruować urządzenie takie jak zacisk, ale z zespołem ramienia z 3 lub więcej (prawdopodobnie więcej) stopniami swobody, które dają współrzędne kartezjańskie końcówki względem podstawy jako wyjście. Nie ' Nie wiem, czy coś takiego jest łatwo dostępne, a utworzenie takiej rzeczy wymagałoby trochę pracy, ale ' jest zdecydowanie wykonalne.
• Alternatywą byłoby ustawienie uchwytów wzdłuż każdej z trzech ścian, za pomocą których można przesunąć lase r z wyszukiwarki odległości do każdego punktu na dwóch osiach ściany, który chcesz przetestować i uzyskaj trzecią współrzędną jako zmierzoną odległość.
• @R: Ponownie, jak? Zwróć uwagę na słowo ” eksperymentalnie ” w pytaniu tytułowym. Do jakiego stopnia precyzji (nie wspominając o dokładności) myślisz, że mógłbyś zaprojektować (nie wspominając o zbudowaniu) takiego urządzenia? Teoretycznie ' jestem pewien, że ” zbuduję maszynę ” jest odpowiedzią, ale z praktycznego punktu widzenia, jak zaprojektować i zbudować taką maszynę (nie wspominając o kosztach)?

Ty może umieścić skałę w skanerze MRI i uzyskać jej profil 3D (a tym samym objętość i powierzchnię). Jeśli nie ma spinów, które są przydatne dla NMR, możesz zanurzyć skałę w czymś, co to robi (np. Wodzie lub oleju mineralnym), a następnie wyobrazić sobie to, a pustka da ci profil 3D skały (który możesz następnie użyć do obliczenia pola powierzchni).

Głównym problemem związanym z używaniem NMR jest to, że jeśli podatność magnetyczna twojej skały jest bardzo różna niż podatność próżni … otrzymasz artefakty obrazu. są jednak sztuczki na ten temat.

Jako przykład: oto dendryt litowy wewnątrz baterii obrazowany za pomocą rezonansu magnetycznego .

Alternatywnie możesz użyć zdjęć Xray swoich skały pod różnymi kątami i zrekonstruuj trójwymiarowy profil skały za pomocą odwrotnej transformacji Radona 3D . Mając profil 3D, możesz łatwo obliczyć powierzchnię.

Komentarze

• Jeśli wykąpie kamień w ołowiu / radioakcie Rozpuszczalnik na bazie ive, który jest bardzo widoczny w MRI / Xray, który byłby fajny, chociaż drogi, ponieważ MRI ' wynosi około 300-500 na godzinę.

Jeśli masz dostęp do planymetru , możesz spróbować metoda zastosowana w tym artykule badawczym dotycząca wytrzymałości cementów stosowanych do zębów.

W celu porównania wytrzymałości cementu Autorzy musieli oddzielić efekt spowodowany cementem od efektu ze względu na zmienną powierzchnię prawdziwych zębów użytych w badaniach.

Autorzy nałożyli na zęby folię aluminiową i użyli narzędzia do dogniatania, aby dopasować się do konturu powierzchni każdego zęba. Następnie wycinano zachodzące na siebie obszary i usuwano folię z zęba, a następnie dociskano na płasko. Wykonano obrys każdego kawałka folii, a powierzchnię zmierzono za pomocą planymetru.

Tak się złożyło, że kupiłem planimetr dokładnie tego samego modelu, jaki został użyty w przywoływanym artykule, i znalazłem ten papier podczas wyszukiwania w Internecie informacji o planymetrze, który właśnie kupiłem na targu flamandzkim.

ponieważ skała ma nieregularne kształty (głównie), trudno jest zastosować normalną metodę pomiaru powierzchni dla zwykłych obiektów trójwymiarowych. Oczywiście do obliczeń można używać całek zamkniętych, ale to jest nudne. będzie łatwiej, jeśli zmienimy powierzchnię obiektu 3-D na 2-D.

Jeśli masz wiadro lepkiego płynu, możesz zanurzyć w nim kamień i pozostawić do wyschnięcia. następnie użyj papieru, aby go dopasować i możesz uzyskać wynik. jednak nie jest to dokładne.

Bardziej zalecam zeskanowanie rakiety do modeli trójwymiarowych, aby komputer wykonał zadanie przy użyciu dokładnych algorytmów.

Komentarze

• To tylko dodanie szczegółów do ogólnej metody, o której S. McGrew wspomniał w pierwszej odpowiedzi na to pytanie, i prawdopodobnie powinno to być komentarz do tej odpowiedzi.

W większości takich przypadków najlepszą opcją jest jakoś zeskanowanie obiektu do gęstej chmury i zmierzenie przybliżonej powierzchni za pomocą dostarczonych narzędzi. Chociaż jestem pewien, że istnieje wiele egzotycznych metod generowania gęstych chmur, najlepszym rozwiązaniem byłoby użycie jakiegoś urządzenia LIDAR lub użycie aparatu fotograficznego i programu do fotogrametrii. W zależności od tego, jak szczegółowe chcesz oszacować, możesz użyć wszystkiego, od dedykowanej konfiguracji skanowania 3D po kilkadziesiąt zdjęć zrobionych telefonem i jeden z wielu bezpłatnych programów do fotogrametrii.

Użyłbym ryżu lub piasku. Po zmierzonej objętości możesz zmierzyć powierzchnię, wlewając piasek lub ryż do płaskiej tacy i upewniając się, że masz jedną -grubość ziarna przenoszona na tacę, będziesz mógł nie tylko zobaczyć fizyczną reprezentację, ale także ją zmierzyć. Robiłem to wiele razy, kiedy ustalałem zewnętrzne obszary moich części.

Komentarze

• Czy możesz spróbować wyjaśnić lepiej? Nie ' nie rozumiem tego, co przez to rozumiesz.
• Nie ' nie zdobędziesz informacji, sposób: wysypanie piasku natychmiast zniszczy te informacje.

Oto bardziej zorientowana na rozwiązanie odpowiedź co uwzględnia wyjaśnienie:

• Spryskaj kamień niewielką ilością przewodzącej farby.
• Pokryj go galwanicznie.
• Zmierz ilość osadzonego metalu kamień.

Jest to zasadniczo równoważne z metodą woskową, z wyjątkiem tego, że grawitacja nie wpływa na galwanizację.

Nie wiem, jak najlepiej zmierzyć ilość metalu; zachęcam do sugerowania ulepszeń lub bezpośredniej edycji tej odpowiedzi.
Najbardziej bezpośrednim podejściem, jakie przychodzi mi do głowy, byłby pomiar utraty metalu na przeciwelektrodzie.

Czy chcesz przywrócić kamień do stanu sprzed pomiaru?
Prawdopodobnie wybrałbyś metal i farbę, które są łatwe do usunięcia.
Ponownie, ktoś z bardziej praktyczną wiedzą na temat galwanotechniki może być w stanie pomóc i doradzić, jakich materiałów użyć.

Komentarze

• Downvoter (s ?), dodaj komentarz, aby wiedzieć, co można poprawić w tej odpowiedzi.

Dlaczego nie próbować osadzania elektroforetycznego ? Znałbyś średnią grubość na podstawie statystyk ze specyfikacji technicznych / danych dla dowolnego zdeponowanego materiału. Byłbyś również w stanie obliczyć dodaną objętość na podstawie zasady Archimedesa. Znasz również gęstość masy, więc możesz następnie obliczyć pole powierzchni osadzonej folii / materiału.

Zależy od narzędzi, jakie masz do dyspozycji; opiszę drogie i niedrogie podejście:

• Drogie : zeskanuj kamień, użyj oprogramowania do jego przetworzenia & oblicz obszar. Obrazowanie medyczne obejmuje topologie o wiele trudniejsze do zmierzenia niż kamień, ale zostało zrobione.
• Niedrogie : owinąć balon lub bardziej rozciągliwą i elastyczną tkaninę całkowicie wokół skały, odciąć ją na końcu owijania; obszar nieopakowanej tkaniny jest dużo łatwiejszy do zmierzenia / obliczenia .

Idea jest taka sama: mapujemy 1D wycinki skały na powierzchnię 2D, aby wymodelować jej kształt 3D, a następnie uzyskujemy szacunkową powierzchnię. Dzięki opcji „kosztownej” mapowanie to jest bardzo szczegółowe i precyzyjne – w przypadku drugiej jest tak samo dobre, jak Twój balon i procedura owijania (jak obejmuje nierówności, grzbiety, czy są puste luki itp.) – ale wygrywa ” nie konkurować ze skanowaniem.

Komentarze

• Obie te metody zostały wspomniane w poprzednich odpowiedziach.
• W jaki sposób rozciągliwy byłby materiał pomóc? Kiedy go usuniesz, obszar się zmieni, więc wygrywasz ' z dobrym pomiarem.
• @Nathaniel ” wytnij go na końcówce owijającej ” – więc cokolwiek zostanie, zmierz jego powierzchnię (tzn. rozpakuj ją)
• Jeśli materiał jest rozciągliwy, obszar podczas owijania niekoniecznie jest taki sam jak obszar po rozłożeniu i rozluźnieniu po przycięciu nadmiaru. I to nie jedyny problem: to znajduje wypukłe wzgórze, a nie rzeczywistą powierzchnię.
• @dmckee Rzeczywiście, stąd ” tak dobre, jak twój balon i twój procedura pakowania „; jest ' niedrogie, więc tylko tak dobrze. Jednak przy odpowiedniej strukturze (której ' nie wiem) wszystkie te ' artefakty ' można zmniejszyć, być może nawet do 1% dokładności

Peterh ma rację, że zadanie jest źle zdefiniowane, podczas gdy różne sugestie oferują sposoby jego pomiaru, które definiują to, co jest mierzone, a następnie obliczają ten pomiar z różnymi stopniami dokładności. Powiedziałbym jednak, że wszystkie podane definicje pomiaru są wysoce arbitralne; to, czego naprawdę chcesz, to metoda, która w pewnym sensie ma naturalne znaczenie dla pola powierzchni.

Sugeruję, że naturalna definicja pola powierzchni to obszar, przez który jest tracone ciepło, ponieważ reprezentuje rzeczywista i dobrze określona właściwość fizyczna obiektu.

Szybkość utraty ciepła ciała jest proporcjonalna do tej powierzchni; Dlatego, aby obliczyć powierzchnię skały, musisz podnieść jej temperaturę do znanej wartości, a następnie obliczyć, ile czasu potrzeba, aby skała straciła temperaturę. Na podstawie tego pomiaru można obliczyć, jak szybko skała traci energię cieplną. Aby przekształcić to w rzeczywistą powierzchnię, musisz poznać właściwości termiczne skały, a więc będziesz potrzebować próbki podobnej skały lub poświęcić część skały do testowania.

Komentarze

• Aby to zrobić, potrzebowałbyś bardzo dokładnego oszacowania współczynnika przenikania ciepła; co zależy od samej geometrii. Nie jestem ' nie jestem pewien, jak dokładne byś się tego spodziewał, zwłaszcza, że nie ' nie koniecznie działałoby również w przypadku przewodzenia lub promieniowania.
• Straty ciepła będą mniejsze na jednostkę powierzchni w przypadku mocno wklęsłej powierzchni, takiej jak pumeks, więc nie ' nie działałoby tak dobrze.
• Szybkość utraty ciepła jest proporcjonalna do efektywnej powierzchni. Wklęsłe sekcje powierzchni mają mniej efektywną powierzchnię niż wypukłe.

Zanurz kamień w oleju silnikowym . Wyjąć i pozostawić do wyschnięcia na około godzinę. Następnie umieść kamień w pojemniku wypełnionym wodą. Przez kilka następnych dni od czasu do czasu przesuwaj skałę w wodzie w celu usunięcia ropy ze skały. Obszar wycieku ropy na powierzchni wody będzie odpowiadał powierzchni skały. W razie potrzeby możesz wmanewrować ślizg w geometryczny kształt, który można łatwo zmierzyć.

Użyj rezonansu magnetycznego jądrowego, aby obliczyć położenie każdego atomu w skale. Następnie policz, ile atomów graniczy z pustą przestrzenią połączoną z przestrzenią na zewnątrz skały.