Чем песок похож на воду?

Сухой песок в чем-то похож на воду. Но в отличие от жидкости легко выдерживает вес человека, прогуливающегося вдоль берега. Давление жидкости на дно возрастает пропорционально высоте ее уровня. Давление же сыпучего вещества на основание сначала растет, потом достигает максимума и далее остается неизменным. Л потому, например, давление под 30-метровой кучей песка отнюдь не в 10 раз больше, чем под 3-метровой.

Причина такого поведения заключается в особой связи между частицами песка. Силы, действующие между ними, перенаправляют часть избыточного вертикального давления в горизонтальном направлении. Вес столба сыпучего вещества переносится от частицы к частице не вниз, как в жидкости, а вдоль разветвленных цепочек в разных направлениях. В результате на стенки сосуда с песком приходится гораздо большая часть веса, чем на основание.

МИКРОАРКИ В ПЕСКЕ

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 надавить сверху на него ладонью? Дело в том, что под давлением песчинки перераспределяются так, что заклинивают друг друга, мешая взаимному перемещению. В науке это называется появлением арочных структур. В арке каждый отдельный элемент не может переместиться в направлении действия внешней силы: он зажат соседними элементами, которым и передает действующую нагрузку. В результате под давлением (внешним и внутренним) песок утрачивает подвижность и приобретает свойства твердого тела.