покоя песок ведет себя странным образом. Кажется очевидным, что, оказавшись под 30-метровой кучей песка, человек испытывает гораздо большее давление, чем под 3-метровой. Однако это не так. Давление жидкости на дно сосуда возрастает пропорционально высоте ее уровня, давление же сыпучего вещества на основание сначала растет, потом достигает максимума и далее остается неизменным. Силы, действующие между частицами песка, переносят избыточное давление на стенки резервуара.
Проделайте эксперимент. Наберите две пригоршни сухого песка и медленно высыпайте его через щель между ладонями. Обратите внимание на то, что сначала высыпаются песчинки, лежащие непосредственно над отверстием. А затем песчинки из верхнего слоя песка, в котором образуется воронка. Наполните ладони. Воронка все равно образуется точно по вертикали над отверстием. Что мешает раньше высыпаться другим песчинкам, расположенным вокруг отверстия в нижних слоях, то есть ближе к нему?
Продолжим эксперимент. Возьмем лист бумаги, свернем его в трубку, положим горизонтально и засыплем снаружи сухим песком. Конструкция из бумаги будет выдерживать довольно большие нагрузки, прочность ей придает не только трубчатая форма; нужно, чтобы вокруг трубки и сверху толстым слоем лежал сухой песок.
Почему песок не расплющивает трубку, даже если сверху надавить на песок ладонью? Дело в том, что под давлением песчинки перестраиваются так, что заклинивают друг друга, мешая взаимному перемещению. В науке это явление носит название «появление арочных структур». В арке каждый отдельный элемент не может переместиться в направлении действия внешней силы, так как он зажат враспор соседними элементами, которым и передает действующую нагрузку. В результате под внешним и внутренним давлением песок утрачивает подвижность и и приобретает свойства твердого тела. Этим объясняется прочность сводов туннелей метро, куполов соборов, арочных проемов.
По этой причине в песочных часах песок пересыпается равномерно, независимо от высоты его столба, в отличие от воды. И первыми высыпаются песчинки именно верхнего слоя, потому что они не связаны арочными структурами.
Как сделать яйцо послушным
Чтобы яйцо поставить в любом положении, необходимо в концах яйца проткнуть две дырочки величиной со спичечную головку, выдуть содержимое яйца и промыть его хорошенько водой. Скорлупа должна быть совершенно сухой, поэтому яйцо должно пару дней полежать, чтобы высохнуть. Затем одну дырочку заделывают гипсом или клеем с мелом или белилами так, чтобы она не была заметна.
После этого в скорлупу примерно на четверть насыпают чистый и сухой песок и вторую дырочку заделывают таким же образом, как и первую. Сделанное яйцо будет послушным, его можно поставить в любом положении. Следует только слегка встряхнуть яйцо, держа его в том положении, которое оно должно занять. При этом песчинки переместятся, и поставленное яйцо будет сохранять устойчивое равновесие.
Для того чтобы
