كه چرا آب باعث استحكام اين قلعه ها و خانه هاى شنى مى شود؟

هر كسى كه خانه شنى ساخته باشد مى داند كه اگر بخواهد خانه اى مقاوم تر و مستحكم تر بسازد، بهتر است كه كمى آب را با شن هاى خشك مخلوط كند. اما تاكنون دانشمندان نمى دانستند كه چرا آب باعث استحكام اين قلعه ها و خانه هاى شنى مى شود.
با پژوهش هايى كه به تازگى انجام شده است، معلوم شد كه آب با تشكيل «پل هاى مايع» در نقاط تماس دانه هاى شن آنها را به يكديگر متصل مى كنند. نيروهاى كششى اين پل ها نيروهاى جاذبه اى را بين دانه هاى شن به وجود مى آورد كه چنين نيرويى در دانه هاى خشك شن وجود ندارد.سارا نوواك از موسسه فناورى ماساچوست و همكارانش در دانشگاه كلارك به تحقيق در اين مورد پرداختند و براى اين كار شن ها را درون يك استوانه توخالى در حال چرخش ريختند.
هنگامى كه استوانه شروع به چرخش كرد، دانه هاى شن به شكل كپه در مى آمدند تا آنكه شيب اين كپه به بيشترين مقدار خود برسد.در اين حالت محققان بيشترين شيب را كه درست پيش از لحظه فروپاشى اين كپه به وجود مى آمد اندازه گيرى كردند.معلوم شد كه افزودن حتى مقدار كم آب باعث مى شود كه قابليت دانه هاى شن براى چسبيدن به يكديگر به شدت افزايش يابد و به همين دليل توده شن پيش از فروپاشى زاويه بزرگترى را به وجود آورد و هنگام تخريب هم شدت خراب شدن از حالتى كه شن ها خشك بودند كمتر باشد.بعضى از اين پل ها حتى بعد از تخريب خانه شنى باقى مى مانند. اگر شما هم در ساحل دريا قلعه شنى ساخته باشيد مى دانيد كه خانه هاى شنى مرطوب به صورت قطعه هاى مجزا از هم خراب مى شود اما در خانه هاى شنى ساخته شده از شن خشك، دانه هاى شن روى هم مى غلتند و فرو مى ريزند. جزييات نتايج حاصل از اين تحقيق در شماره اكتبر نشريه فيزيك نيچر به چاپ رسيده است.به اين دليل شن توجه فيزيكدانان را به خود جلب كرده است كه شن يا هر مجموعه ماكروسكوپى از دانه هاى صلب ريز هم خواص مايعات و هم خواص جامدات را دارند.
پيتر شيفر از دانشگاه ايالتى پنسيلوانيا در يك مقاله مشتركى كه در نشريه نيچر به چاپ رسانده مى گويد: «براى مثال شن خشك موجود در يك سطل را مى توان به شكل مايع به آرامى فرو ريخت با اين همه مى تواند وزن سنگى را كه روى آن قرار مى دهيم تحمل كند حتى اگر سنگ چگالتر از شن باشد.»
درك كنش بين دانه هاى خشك و آب فقط براى ساختن خانه هاى شنى، بلكه در گستره وسيعى از صنايع از مهندسى معدن تا صنايع داروسازى كاربرد دارد.اما براى آنهايى كه مى خواهند خانه اى شنى بسازند بهترين حالت آن است كه يك سطل آب را با هشت سطل شن مخلوط كنند.
WWW. Msnbc.msn.com
شرق آنلاين