Fizyczne i matematyczne metody badan w agrofizyce

• Autorzy: Walczak R T , Horabik J.

Warianty tytułu

EN

Physical and mathematical methods of investigations in agrophysics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy umówiono fizyczne i matematyczne metody badań stosowane w agrofizyce. Rozważono modele rzeczywiste, analogowe, teoretyczne fizyczno - matematyczne i fenomenologiczne. Omówiono modelowanie procesów wymiany masy i energii w systemie gleba - roślina - atmosfera. Jako przykład praktycznego zastosowania termodynamicznego opisu procesu w agrofizyce omówiono opis kształtowania się wilgotności w heterogenicznym profilu glebowym. Jako przykład fenomenologicznego modelu konstruowanego w przypadku, kiedy rzeczywisty proces lub zjawisko jest na tyle złożone, że opisanie wszystkich mechanizmów mających wpływ na ich przebieg jest trudne lub wręcz niemożliwe rozważono model przewidywania plonów. Omówiono modelowanie właściwości reologicznych dających możliwość precyzyjnego określania stanu odkształcenia i naprężenia w glebie bądź też w tkance roślinnej w warunkach obciążeń statycznych i dynamicznych. Modelowanie takie umożliwia szybką ocenę stopnia dojrzałości owoców i warzyw, wpływu warunków przechowywania oraz odporności na różnego rodzaju obciążenia mechaniczne. Przykładem adaptacji w badaniach agrofizycznych modeli sformułowanych przez inne nauki przyrodnicze może być molekularno - mechaniczna teoria tarcia Kragielskiego stosowana coraz częściej do opisu tarcia w materiałach pochodzenia roślinnego. Makroskopowe zachowanie się wielu ciał jest bardzo często powiązane z oddziaływaniami zachodzącymi w skali mikro. Jako przykład łącznego modelowania oddziaływań w skali makro i mikro omówiono oddziaływania zachodzące w materiałach sypkich oraz stosowane do ich opisu modele mikrostrukturalne.Omówiono nowoczesne metody szybkiego i dokładnego określania jakości płodów rolnych oparte na pomiarze wielu właściwości fizycznych, które dobrze korelują ze wskaźnikami jakości badanych materiałów.

EN

The paper describes the physical and mathematical method of investigations applied in agrophysics. The following groups of models were discussed: analogue models, theoretical-mathemalical-physical models and phenomenological models. The paper presents modelling of the processes of mass and energy transfer in the soil-plant-atmosphere system. The model of water movement in the heterogeneous soil profile was indicated as an example of practical application of the thermodynamical description of processes in agrophysics. The model of crop yield is a good example of phenomenological models constructed when real process is too complicated for detailed physical-mathematical description. Modelling of the rheological properties allows to predict precisely the stress and strain in soil and plant tissues under static and dynamic loads. This models allows for quick evaluation of maturity of fruils and vegitables, influence of storage conditions and the resistance to mechanical loads. The micromechanical theory of friction by Kragelsky applied for plant materials was indicated as an example of models adopted from another natural sciences. Macroscopic behaviour of many objects is very often related to microscopic interactions. Development of microscopic constitutive models of granular materials is an example of global modelling of macro-and microscopic mechanical behaviour. Modern methods for quality evaluation and sorting of agricultural products based on the detection of various physical properties which correlate well with certain quality factors of the products were discussed.

Słowa kluczowe

PL

agrofizyka; produkty rolne; surowce roslinne; materialy sypkie; wlasciwosci reologiczne; ocena jakosci; wymiana masy; wymiana energii; modele matematyczne

EN

agrophysics; agricultural product; plant raw material; granular material; rheological property; quality assessment; mass exchange; energy exchange; mathematical model

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrophysica
• Rocznik: 2000
• Tom: 37
• Opis fizyczny: s.253-275,rys.,wykr.,bibliogr.

Twórcy

autor

Walczak R T

• Instytut Agrofizyki PAN, ul.Doswiadczalna 4, 20-290 Lublin

autor

Horabik J.

Bibliografia

• 1. Blahovec J.: Physics of plant materials -an outlook. Mat. 1 Zjazdu Naukowego PTA, Lublin, 22-26, 1997.
• 2. Chen P., Sun Z.: A review of non-destructive methods for quality evaluation and sorting of agricultural products J. agric. Engng Res., 49, 85-98, 1991.
• 3. Encyklopedia fizyki. PWN, Warszawa, 1973,
• 4. Fawier J.: Modelling flow and deformation of bulk particulate agricultural products. 3rd Int. Conference on Physics of Agro and Food Products. Lublin, 1998.
• 5. Glenn G,M„ Vounce F.L., Pitts M.J.: fundamental physical properties characterizing the hardness of wheat endosperm. Journal of Cereal Science, 13, 179-194, 1991.
• 6. Gliński J., Konstankiewicz K,: Agrofizyka dla środowiska i bezpiecznej produkcji biologicznej. Acta Agrophysica, 20, 1999.
• 7. Gliński J., Stępniewski W.: Soil Aeration and its Role for Plants. CRC Press, USA, 1985.
• 8. Golacki K.: Charakterystyki lepkosprężyste korzeni marchwi w szerokim zakresie prędkości obciążeń mechanicznych. Rozprawy Naukowe Akademii Rolniczej w Lublinie, 216, 1998.
• 9. Góźdź A., Pietrow M.: Quantum mechanical approach to randomly-packed beds of spheres in the container. Int. Agrophysics, 13, 185-189, 1999.
• 10.Haman J.: Znaczenie badañ agro fizycznych i ich upowszechniania. Szkola „Fizyka z elementami agrofizyki", Lublin , 15-21, 1997.
• 11.Haupt P.: (In the mathematical modelling of material behavior in continuum mechanics. Acta Mechanics. 100, 129-154, 1993,
• 12.Horabik J., Lukaszuk J,, Grochowicz M.: Formation of shear band in a granular material during triaxial compression test. Int. Agrophysics, 14(3), 273-278, 2000.
• 13.Kędziora A.: Podstawy Agrometeorologii. PWRiL, Poznań, 1995.
• 14.Malicki M.A.: A reflect o metric (TDR) meter of moisture content in soils and other capillary- porous materials Zesz. Probl, Post, Nauk Rol 388, 107, 1990.
• 15.Malicki M.A., Plagge R., Renger M., Walczak R.T.: Application of time-domain reflectometry (TDR) soil moisture miniprobe for the determination of unsaturated soil water characteristics from undisturbed soil cores. Irrig. Sci. 13. 65-72, 1992.
• 16.Malicki M.A., Skierucha W.: A manually controlled TDR soil moisture meter operating with 300ps rise-time needle pulse. Irrig Sci, 10, 153-163, 1989.
• 17.Malicki M., Walczak R.: A gauge of the redox potential and the oxygen diffusion rate in the soil with an automatic regulation of cathode potential. Zesz. Probl, Post, Nauk Rol,, 220, II, 1983.
• 18.Malicki M.A., Walczak R.T.: Evaluating soil salinity status from bulk electrical conductivity and permittivity. European Soil Sci., 50, 505-514, 1999.
• 19.Malicki M., Walczak R., Witkowska B.: Electrical analogizing of the transport of water in the soil profile in the isothermal conditions. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 220, 1, 1983.
• 20.Mazurek W.: Temperatura radiacyjna jako wskaźnik stresu wodnego roślin. Praca doktorska, Instytut Agrofizyki PAN, Lublin, 1997.
• 21.Molenda M., Horabik J., Grochowicz M., Szot B.: Tarcie ziarna pszenicy. Acta Agrophysica, 4, 1995.
• 22.Popper K.R. Logika odkrycia naukowego, PWN, Warszawa, 1977.
• 23.Potter D.: Metody obliczeniowe fizyki. PWN, Warszawa, 1977.
• 24.Pukos A.: Odkształcenia gleby w zależności od rozkładów porów i cząstek fazy stałej. Problemy Agrofizyki, 61, 1990.
• 25.Sakaguchi F,., Kawakami S., Tobita F.: Simulation on flowing phenomena of grains by distinct element method. Report N. 94-G-025, AgEng, Milano, 1994,
• 26.Sobczuk H.A.: Opis stanu fizycznego gleby jako ośrodka nieuporządkowanego na przykładzie krzywych retencji wody. Acta Agrophysica, 11, 1998.
• 27.Sobczuk H.A., Plagge R., Walczak R.T., Roth Ch.H.: Laboratory equipment and calculation procedure to rapidly determine hysteresis of some soil hydro physical properties under non steady flow conditions. Z. Pflanz. Rodenk., 155, 157-163, 1992.
• 28.Slipek Z. Kaczorowski .J., Kroczek J: Analiza teoretyczno-doświadczalna tarcia materiałów roślinnych. PTIR, Kraków, 1999.
• 29.Usowicz B.: Statystyczno-fizyczne modele przepływu masy i energii w ośrodku porowatym. Acta Agrophysica, 29, 2000.
• 30.Usowicz B., Walczak R,: Investigations and analyses of spatial variability of soil temperature. Int. Agrophysics, 6(1-2), 43-53, 1992.
• 31.Walczak R.: Nowe aspekty metrologii agrofizycznej. Nauka Polska, Nr 4. 1993.
• 32.Walczak R., Reszetin O., Czachor H.: Transport water and heat in soil. Polish J. Soil Sci., VII, 1, 19-25, 1974.
• 33.Walczak R.T., Sławiński C,, Raszewski M.B.: The method of rainfall intensity estimation for runoff prediction. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., z. 419, 119-123, 1995.
• 34.Walczak R.T., Sławiński C, Sobczuk H., Gliński J,: Aspekt hydrologiczny w modelu EURO-ACCESS - Agroelimatic change and European Soil Suitability. Acta Agrophysica, 9, 1998,
• 35.Walczak R., Usowicz B.: Variability of moisture, temperature and thermal properties in bare soil and in crop field. Int. Agrophysics, 8(1), 161-168, 1994.
• 36.Wijk W.R, Van, tie Vries D.A.: Periodic temperature variation in homogenous soil. (In) W. R. Wijk van (etl.), Phisics of plant environment. J. Wilej and Soms., New York, 210-235, 1963.