Набрёл я тут на одно обсуждение, где основной темой была проблема плавания в зерне. Помните, как Скрудж Макдак в Утиных историях ныряет в монеты? Суть примерно такая, только вместо монеток зерно и полагается, что ты делал какие-то работы внутри элеватора и тебя вдруг начинает засыпать зерном. И тут наступает момент, когда стереотипы, основанные на мультиках Диснея, проваливаются с треском.
Мне кажется, что физика процесса довольно интересная и не всегда однозначная, а потому предлагаю её обсудить и детально разобрать. Вы ведь любите такие темы. Там же беседа кончилась тем, что пришёл фермер, которого однажды так засыпало, и рассказал всё изнутри. В прямом смысле слова изнутри.
Ответил человек, который не теоретизировал, а реально стоял с лопатой внутри силоса во время уборочной и его объяснение оказалось куда интереснее, чем простое «нет, нельзя плавать».
Плавательные движения тут бесполезны в принципе, но не потому, что зерно «слишком тяжёлое». У воды есть выталкивающая сила, которая растёт с глубиной и держит тело на поверхности, как только вы начинаете грести. У зерна такой силы нет — частицы пшеницы не текут вокруг тела, создавая подъём, они просто заклинивают друг друга трением. Получается почти неньютоновская жидкость. Поэтому любые гребки руками и ногами в зерновой массе не поднимают вас, а только утрамбовывают зерно вокруг — вы просто закапываете себя глубже, тратя силы впустую.
И тем не менее способ не утонуть существует, просто он совершенно не похож на плавание.
Когда силос наполняют сверху, зерно сыплется из загрузочной трубы и расползается конусом, съезжая по краям под одним и тем же углом — это естественный угол откоса, при котором сыпучий материал перестаёт скользить дальше.
Если стоять на этом конусе неподвижно, он действительно понемногу будет накрывать ступни, голени, колени. Но если непрерывно идти на месте, утаптывая зерно под собой, происходит забавная вещь. Ваши шаги сталкивают зерно вбок и вниз, а свежая порция сверху тут же поднимает общий уровень кучи — и вы остаётесь у самой вершины этого медленно растущего холма, как человек, взбирающийся по осыпающейся песчаной дюне.
Гора зерна физически не может подняться выше уровня ваших колен, пока вы продолжаете двигаться, — именно об этом писал тот фермер, и в этом нет противоречия физике. При загрузке сверху на вас не действует ничего, кроме обычной гравитации, а трение зерна под ногами поддерживает вес тела ровно так же, как поддерживает вес человека, идущего по сухому пляжному песку.
Правда, у этого трюка есть слабое место — мелкие, гладкие, почти лишённые шероховатости семена вроде льна. У такого материала угол откоса намного меньше, сцепление с подошвой обуви почти нулевое, и тот же самый «подъём по склону» превращается в бесконечное скольжение на месте. Ноги проворачиваются, не находя опоры, и человек может полностью погрузиться в ёмкость с льняным семенем, даже продолжая отчаянно шагать.
Но зернохранилища всё-таки иногда убивают людей. И это вообще не связано с заполнением сверху.
Самая опасная ситуация — обратная. Когда зерно не насыпают, а выгружают снизу через работающий шнек. В этот момент на поверхности кучи образуется воронка, очень похожая на ту, что видна в ванне над открытым стоком, только воронка эта твёрдая и тянет вниз всё, что на ней стоит. Взрослый человек способен погрузиться в такую воронку по колено всего за четыре секунды, а полностью оказаться под зерном — за двадцать.
Как только зерно закрывает колени, выбраться самостоятельно уже почти невозможно — давление и трение со всех сторон держат тело. По подсчётам специалистов, чтобы вытащить человека, погружённого в зерно по пояс, нужна сила, равная его собственному весу плюс ещё около 270 килограммов, а в особо тяжёлых случаях — даже свыше 900 килограммов.
Немецкие исследователи установили, что человек, погрузившийся в неподвижное зерно, способен освободиться сам только до уровня колен, на уровне пояса уже требуется посторонняя помощь, а после погружения по грудь нужна полноценная спасательная операция. При этом измерения нагрузки на стенки силосов показывают, что давление зерна с глубиной растёт далеко не бесконечно. На глубине полутора метров боковое давление составляет 5–7 килопаскалей, а на двенадцати метрах — уже выходит на плато в районе 20–30 килопаскалей и почти не увеличивается дальше, потому что часть веса столба зерна забирает на себя трение о стенки хранилища, а не толща материала над головой.
Иными словами, погребённого зерном не «давит сверху», как может показаться, — его обездвиживает боковое трение, действующее как застывший цемент, и именно поэтому даже не самый высокий слой зерна способен держать человека мёртвой хваткой.
Сам механизм удушения тоже устроен коварно. Ведь кажется, что внутри зерна должен быть воздух. Но проблема не в проницаемости насыпного зерна.
Когда грудная клетка сжимается зерном и человек выдыхает, освободившееся пространство мгновенно заполняется новыми зёрнами, и при следующем вдохе грудь уже не может расправиться на ту же величину — с каждым циклом дыхания доступный объём чуть уменьшается, пока не схлопывается. Это не мгновенное раздавливание, а постепенное удушение.
Сырое, подгнившее зерно особенно опасно. Оно слипается в комья и образует ложную, обманчиво прочную корку. Человек выходит проверить, не забился ли выход, наступает на этот «мост», и тот мгновенно проваливается, увлекая жертву в пустоту под собой, которая тут же затягивается сыпучей массой.
Никакая техника ходьбы по осыпающемуся конусу не спасёт, если кто-то внизу в этот момент включил выгрузку.
Так что зернохранилище опасно вовсе не потому, что зерно ведёт себя как вода — оно опасно именно потому, что совершенно не похоже на воду. Там, где вода вас держит, зерно держит вас на месте трением. Там, где можно выплыть, можно разве что выбраться по склону, пока его кто-то заполняет сверху. Там, где материал начинают забирать снизу, не помогает уже ничто, кроме выключенного рубильника и страховочного троса.
Мне кажется, что эта проблема весьма интересна для нашего разбора, поскольку обычный человек вряд ли когда-то даже задумается, что зерно настолько интересно даже иногда в печальном амплуа.
Не забывайте ставить лайки статье и подписываться! Это очень важно для развития проекта, а вы будете видеть ещё больше интересных статей в ленте! На канале есть премиум, где много интересного.