99

Можно ли умереть в зыбучих песках

Можно ли умереть в зыбучих песках

Мы знакомы с голливудской сценой: героя преследуют через лес, и внезапно злой антагонист засасывается в большую яму с зыбучими песками только для того, чтобы в последнюю минуту его спас добросердечный хороший парень. Но действительно ли профессору Зло нужна помощь или она не в большой опасности?

Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно точно понять, что такое зыбучие пески, и немного понять концепцию плотности.

Знак, предупреждающий людей держаться подальше от зыбучих песков

Зыбучие пески – неньютоновская жидкость

Природный зыбучий песок представляет собой смесь мелкого песка, очень мелких частиц глины и воды. Именно эта особая смесь дает некоторые интересные свойства. Если оставить его в покое, зыбучий песок постепенно станет более вязким или твердым, но при внезапном изменении давления он быстро разжижается.

Жидкие смеси с этими свойствами известны как «разжижающие сдвиг тиксотропные неньютоновские жидкости», поскольку они, похоже, не подчиняются обычным правилам жидкость / твердое тело. Существует множество примеров тиксотропных жидкостей в быту, включая зубную пасту, сиропы и гели для волос, которые кажутся твердыми, но текут как жидкость при увеличении давления или силы (например, при выдавливании зубной пасты из тюбика).

Уровень напряжения или силы, необходимый для того, чтобы материал тек, как жидкость, известен как «предел текучести». Для зыбучих песков предел текучести довольно низок – достаточно лишь увеличения веса на 1% поверх зыбучих песков.

Может быть и наоборот. Сгущающие при сдвиге неньютоновские жидкости, такие как кукурузный крахмал в воде (oobleck), находят практическое применение в качестве материалов для защиты от ударов, таких как пуленепробиваемые жилеты и мотоциклетная броня, быстро затвердевающие при ударе, но в остальном удобные и гибкие для ношения.

Итак, поскольку зыбучие пески – это неньютоновская жидкость, разжижающая сдвиг, как только профессор Зло вылезал в яму, она очень быстро начинала тонуть. Но насколько далеко она опустится, зависит от плотности.

Плотность

Плотность определяется как масса объекта, деленная на его объем. Плотность воды составляет 1 кг / л – 1 килограмм воды занимает 1 литр пространства. Плотность отличается от веса – что-то, что вдвое тяжелее, может иметь такую ​​же плотность, если оно также имеет вдвое больший объем.

То, насколько жидкость (зыбучие пески) пытается подтолкнуть что-то вверх, чтобы всплыть (например, профессор Зло), полностью зависит от сравнительной плотности жидкости и объекта.

Если плотность объекта (масса ÷ объем) больше, чем у жидкости, он утонет. Если его плотность меньше, он будет плавать. И, если вы хотите, чтобы что-то висело в середине жидкости (например, на подводной лодке), плотности должны точно совпадать.

Подводная лодка изменяет свою плотность, перемещая воду в балластные цистерны или из них. Изменяя таким образом общую совокупную массу подводной лодки (без изменения размера), можно точно настроить плотность, чтобы она соответствовала плотности воды вокруг нее.

График, показывающий подводную лодку при разной плотности воды

 

Вернемся к зыбучим пескам – наши тела имеют приблизительную плотность воды (ткань составляет около 0,9 кг / л, а кость составляет около 1,1 кг / л), тогда как зыбучие пески немного плотнее – около 2 кг / л. Это означает, что в то время как профессор Зло тонет, она может пройти только половину пути (как видно на первой плавучей подлодке). Пока она не пытается сделать стойку на руках в зыбучих песках, она не утонет из-за того, что ее засосало под поверхность.

А выйти? Вытащить ее сверху, вероятно, не получится, но если она будет покачивать ногами (увеличивая нагрузку на зыбучие пески, чтобы сделать их менее вязкими), она сможет освободить ноги, лежа на спине и плавно плывя из ямы на спине.

Конечный результат?

Итак, решено. Хотя несомненно, что есть люди, достаточно творческие, чтобы найти другие способы подвергнуть себя опасности в большом бассейне с водой, глиной и песком, законы физики не позволят вам полностью погрузиться в нее.

Тем не менее, есть много других способов получить травму при попытке выбраться из ямы, поэтому лучше не испытывать судьбу.

Если вы собираетесь посетить зыбучие пески, возьмите напарника, который поможет, если один из вас застрянет. И помните, сохраняйте спокойствие и применяйте науку, чтобы выжить.