Лето - прекрасное время, чтобы прогуляться по пляжу и прогуляться босиком по береговой линии. Делая это, вы когда-нибудь смотрели на свои следы на мокром песке? Если это так, вы могли заметить, что с каждым шагом это выглядит так, как будто песок вокруг ваших ног высыхает. Почему это? Эти сухие следы вызваны давлением ваших ног. Вы узнаете, как именно это происходит, попробовав это занятие!
Многие пляжи сделаны из песка, образованного камнями, которые вода и ветер превратили в крошечные частицы. Такие материалы, как песок, которые состоят из множества отдельных крошечных частиц, называются зернистыми материалами. Даже когда частицы песка кажутся непосредственно соприкасающимися друг с другом, потому что они имеют неправильную форму, между ними есть крошечные промежутки. (Подумайте о том, как куча больших камней имеет одинаковые пространства между ними.) Эти пространства называются порами. Есть много пор между всеми частицами песка на пляже.
Если вы наливаете воду на песок, вода, кажется, исчезает в песке. На самом деле он не исчезает - он стекает в крошечные поры между зернами. Как только все эти поры заполнены водой, песок насыщается, что означает, что песок больше не может поглощать воду. Когда вы сжимаете этот насыщенный песок, вы, вероятно, ожидаете, что вода в песке снова выйдет из пор, подобно тому, что происходит, когда вы сжимаете влажную губку. Однако это не то, что происходит. Точно противоположный случай. Кажется, что больше песка исчезает в песке! Причиной этого является то, что называется дилатансией гранулированных материалов.
Дилатанс означает, что материал расширяется, когда вы сжимаете его (оказываете давление) вместо сжатия. Это происходит потому, что под давлением песчинки фактически отталкивают друг друга немного дальше друг от друга, что создает больше пространства между ними. Это означает, что есть больше места для воды, что приводит к сухому следу на пляже. Как только давление сбрасывается, песчинки снова оседают ближе друг к другу, оставляя меньше места для воды. В этом упражнении вы продемонстрируете эффект мокрого песка - и вам даже не нужно быть на пляже!
Материалы :миска, песок, бутылка для воды , два больших шарика, две прозрачные соломинки, две резинки, бумага, ложка, вода, полотенце.
Используйте лист бумаги, чтобы сделать воронку, и поместите воронку в горловину бутылки с водой с узким горлом. Затем выложите песок в бумажную воронку, полностью заполнив бутылку с водой сухим песком.
Надуйте один из воздушных шаров. Затем протяните шею воздушного шара над горловиной бутылки с водой. Переверните бутылку вверх дном и вылейте песок в шарик.
Как только весь песок окажется в баллоне, выньте баллон из баллона и выпустите оставшийся воздух. Теперь шар должен быть заполнен только песком.
Добавляйте воду в песок внутри баллона, пока песок не станет насыщенным и не сможет впитать больше воды. (Вы можете использовать ту же технику перевернутой бутылки, что и для песка.) Песок внутри шара должен выглядеть темнее со всех сторон, как только он будет насыщен водой. Куда уходит вода, когда вы льете ее на песок?
Когда песок насыщен, вставьте соломинку достаточно глубоко в горлышко воздушного шара, чтобы конец соломки оказался во влажном песке. Плотно прикрепите соломку на месте с помощью резиновой ленты вокруг горлышка баллона.
Заполните второй шар водой. Затем вставьте вторую соломку в горлышко воздушного шара, чтобы конец соломки оказался в воде. Снова прикрепите соломку плотно резинкой.
Держите баллон с водой на шее, где он соединен с соломой. Держите это по миске в случае, если это проливается. Тогда добавьте воду к соломе, пока это не заполнено наполовину. Как вы думаете, что произойдет с водой в соломе, когда вы сожмете воздушный шар?
Сожмите воздушный шар немного руками. Соблюдайте воду внутри соломы. Что происходит с водой внутри соломы? Вы ожидали, что это произойдет?
Отложите заполненный водой шарик в сторону и возьмите наполненный песком шарик. Снова добавьте воду к соломе, пока это не заполнено наполовину. Что вы ожидаете случиться в этот раз, когда вы сжимаете шар?
Сожмите баллон обеими руками как можно больше. Наблюдайте, что происходит с водой внутри соломки, пока вы сжимаете насыщенный песок. Уровень воды в соломе поднимается, падает или остается прежним? Можете ли вы объяснить свои наблюдения?
Теперь сбросьте давление на воздушном шаре и слегка встряхните его, наблюдая за уровнем воды в соломе. Уровень воды снова меняется? Как?
Когда вы сжимали наполненный водой шар, вы, вероятно, видели, как вода поднималась вверх по соломе, как вы и ожидали. Когда вы отпускаете давление на песок и слегка встряхиваете шарик, частицы песка возвращаются к своему прежнему, более плотному расположению.