Александр Дмитриев - Как понять сложные законы физики. 100 простых и увлекательных опытов для детей и их родителей

Для опыта нам потребуются:немного разных сухих сыпучих продуктов – манка, соль, сахар, гречка, растворимый кофе.

Не у всех есть возможность побывать в настоящей пустыне. Но все знают, что в песчаной пустыне ветер гонит горы из песка – барханы. Эти барханы могут вырастать довольно большими – сотня метров в высоту. Такая «горка» может завалить целую деревню!

Мы все играли в детстве в песочнице и строили куличики. И все знают, что из сухого песка куличик сделать сложно. Для этого песок надо намочить. А какие законы физики лежат в основе этого и как это можно использовать?

Оказывается, тут работает все та же сила трения, с которой мы уже встречались в наших опытах. Песчинки трутся друг об друга и поэтому не рассыпаются ровным слоем, а могут насыпаться в горку. Оказывается, что сила трения между песчинками определяет, каким будет угол подъема такой горки. Чем больше сила трения, тем «круче» горка. Если песчинки намочить, сила трения очень сильно возрастает, и горка может стать почти отвесной. Именно поэтому куличики легче делать из сырого песка.

Но если песок намочить слишком сильно, сила трения опять падает, потому что между песчинками образуется слой воды. И песок «расплывается». Но даже у сухого песка, в зависимости от того, из какого вещества в основном «сделаны» песчинки, угол для горки будет разным. Понятно, что кварцевый песок имеет одну силу трения, а, скажем, кремниевый – другую. Поэтому по углу подъема бархана можно судить о влажности и составе песка! Мы можем провести несложный опыт. Возьмем различные сухие сыпучие вещества, которые есть под рукой: манную крупу, гречку, соль, сахар, растворимый кофе. На чистом листе бумаги попробуем аккуратно насыпать небольшие горки из этих веществ. И увидим, что у всех у них угол подъема отличается. Это потому, что различается сила трения между частицами этих веществ. В принципе, можно составить таблицу для этих углов и определять, что за вещество, с закрытыми глазами – только померив угол возвышения! Теперь становится понятно, почему существуют зыбучие пески. Это пески, которые обычно состоят из слюды, очень легких и скользких частиц. Они почти не образуют барханов, потому что сила трения между частицами очень слабая. Зато если на такой песок наступает человек или животное – он начинает тонуть, как в воде… Но об этом – в следующем опыте.

Для опыта нам потребуются:банка растворимого кофе, металлический шарик.

Мы можем провести дома опыт – создать зыбучие пески и пронаблюдать, как в них тонут попавшие предметы.

Вместо песка у нас будет выступать растворимый кофе в банке. Сила трения между частицами кофе небольшая, как раз то, что нам нужно.

Найдите камушек или (лучше) металлический шарик и положите в банку с растворимым кофе на поверхность. Шарик будет лежать на поверхности и не будет тонуть.

Дело в том, что сила трения покоя (когда предмет не движется) больше, чем сила трения, когда тот же предмет скользит и движется. Поэтому спокойно лежащий шарик не тонет в наших «зыбучих песках».

Но если мы начнем потряхивать банку, постукивать по ней, то шарик постепенно начнет погружаться! Частицы кофе, двигаясь при встряхивании банки, скользят по шарику, и шарик постепенно опускается под действием силы притяжения Земли.

Теперь мы понимаем, как происходит затягивание в зыбучие пески. Например, какое-нибудь животное забредает на участок песка с низкой силой трения. Его начинает затягивать. Возникает паника – зверь начинает дергаться, пытаясь вырваться из ловушки. Чем сильнее рывки и движения, тем быстрее погружается тело в песок, пока не наступает гибель.

Как же вести себя в зыбучих песках? Во-первых, надо увеличить площадь соприкосновения с песком. Для этого надо спокойно лечь плашмя. Ведь чем больше площадь опоры, тем меньше давление, тем меньше затягивает в ловушку. Во-вторых, нельзя делать резких движений – нужно очень медленно, потихонечку «выгребать» к краю ловушки. Обычно это всего несколько метров. Надо вести себя так, словно в бассейне с водой, «плыть» к краю бассейна, только очень медленно, стараясь лежать плашмя. Ползти, грести – пока не выберешься на участок обычного песка.

А еще одним из признаков зыбучих песков является то, что они «поют» или «скрипят», издают разные звуки. Я был в таких песках, это очень интересно. Хотя, конечно, немного страшно.