Планета школ

Отвлечься от текучки, пристально всмотреться в обыденные, ничем, казалось бы, не примечательные вещи и объекты... и предаться праздным рассуждениям. А почему бы и нет? Что, в сущности, и формирует интеллект, как не «праздные» рассуждения?..

Начнем разминаться на песке. В прямом и переносном смысле. Лучшее место для этого — пляж.

Ходить по песку трудно, он кажется слишком мягким, засасывает ноги. Но если с размаху плюхнуться на песок — мягким он не покажется. Все зависит от площади опоры: ступня проваливается, для нее площадь мала, — для всего же тела, поверхность которого намного больше, песок окажется твердой опорой. Наберите в ладони сухой песок (или вспомните, как наверняка делали это когда-то не раз). Он такой податливый, сыпучий, — но в то же время очень жесткий, не поддается сдавливанию. Пока — держите его в руках. Позже вернемся к сухому песку, а пока поговорим о песке мокром.

Игры с песком

Самое приятное развлечение на песчаном пляже для детей и взрослых — игры с песком. Если вы выкопаете в песке колодец, то в нем вскоре появится вода. Причем уровень ее будет выше уровня воды в реке или море, на берегу которых вы расположились. Это — эффект капиллярности. Видели, как вода поднимается по опущенному в нее бинту? Точно так же она пронизывает зазоры между песчинками, обволакивая их, а поверхностное натяжение водяной пленки притягивает песчинки друг к другу. Притяжение настолько сильное, что позволяет строить самые замысловатые фигуры, в том числе с вертикальными и навесными элементами. На многих пляжах проводят конкурсы на создание фигур из песка. Мокрый, влажный песок позволяет творить фантастические шедевры! Но... живут они недолго, как и настоящее искусство. Эти песчаные крепости, дворцы, целые города часто пытаются укреплять, сбрызгивая специальным гелем. И все же это лишь ненадолго оттягивает неизбежное разрушение выстроенного вами замка — только до тех пор, пока песок не высохнет...

Недолго живут и выкопанные в песке колодцы, как вы, наверное, замечали. Вместе с водой из боковых стенок вымываются песчинки, и стенки быстро обрушиваются. Так же происходит и в настоящих колодцах, поэтому их стены укрепляют бетонными блоками или, как раньше, бревенчатыми срубами.

У самого прибоя похлопайте по мокрому песку — появится вода. Это вы уплотнили песок вибрацией и образовавшиеся излишки воды поднялись над ним. А еще — замечали, наверное: когда идете по мокрому песку, то вокруг ступней он светлее, но постепенно темнеет. Это при наступании мы выдавливаем горки песка, который еще не смочен водой, поэтому более светлый. Но уже через несколько секунд вода, поднимаясь, смачивает эти крошечные песчаные горки.

Чтобы смочить песок, нужно относительно немного воды. Она тонким слоем обволакивает песчинки и слепляет их. Во влажном песке не все пространство между песчинками заполнено водой, есть и воздушные зазоры. Если же добавить еще воды, получится не влажный песок, с которым так приятно играть, а мокрый, с водой. В нем поверхностное натяжение не склеивает песчинки, поэтому песок с водой подвижен и заданную форму не держит.

Чем меньше частички песка, тем крепче их склеивает поверхностное натяжение водяной пленки. При совсем мелких частичках получим глину, податливую, как тесто. С крупным песком, наоборот, не поиграешь. Расчеты показывают, что силы склеивания от поверхностного натяжения становятся равными силе тяжести при размерах песчинки от 0,6 мм и более. Впрочем, вы и сами, наверное, замечали: из крупного песка «замок» не вылепишь.

Механические свойства песка важны при строительстве. С одной стороны, всем известно выражение: «замок, построенный на песке», — как символ зыбкости и неустойчивости. С другой же стороны — опытные проектировщики знают, что как раз прочнее всего стоят здания, возведенные на плотном, слежавшемся песке.

Почему влажный песок темнее сухого?

Сухая песчинка шершавая, с множеством мелких бугорков и впадин, отражающих свет в разные стороны. Водяная же пленка заполняет и как бы сглаживает эти микронеровности, рассеивающие свет, поэтому мокрые песчинки, так же, как и мокрые камни, кажутся темнее. Тот же эффект наблюдается при покрытии дерева бесцветным лаком — поверхность становится темнее и более блестящей, отражает источник света точечно, а не рассеянно.

В технологии строительства песок пристально изучается: в справочниках есть разные его характеристики, в зависимости от размера частиц и источника происхождения. В энциклопедии Брокгауза и Эфрона, в частности, сказано: «Песок международный (прусский) — называется так потому, что принят в технике за единицу сравнения песков вообще. Этот песок добывается у станции Фреенвальд железной дороги Штетин — Берлин и просеивается на цементном заводе „Portland-Stetiner-Cement“ сквозь большие сита. Удельный вес 2,64. Вес 1 куб. фута = 2,47 пудам. Объем, занимаемый 100 кг песка, = 0,07 куб. м, а количество пустот в % от занимаемого объема = 45,75».

Не правда ли интересно, что почти половина объема, занимаемого песком, заполнена воздухом?

Задание на дом. Можно проделать в уме.

Предположим, у вас есть килограмм сухого песка.

• Как выяснить занимаемый им объем и как узнать, какую часть этого объема составляет воздух?
• Каким минимальным количеством воды нужно увлажнить весь песок настолько, чтобы он «держал форму»?
• Сколько воды можно влить в этот песок без увеличения объема смеси? Как бы вы оценили скорость распространения влаги в песке?
• Сделайте опыт: насыпьте длинный песчаный холмик так, чтобы он одним концом касался лужи, и засеките время распространения влаги. Как можно повлиять на скорость ее распространения — ваши варианты?
• Во сколько минут или часов вы оценили бы время высыхания и разрушения песчаных скульптур?
• Что бы вы предприняли для дольшей сохранности этих шедевров?

Теперь можно надеяться, что время, проведенное на песчаном пляже, будет потрачено с пользой...