ماسه روان بسازیم

(quicksand)

ماسه روان هنگامی تشکیل می‌شود که ماسه با آب حالت فوق اشباع پیدا می‌کند. این فرآیند وقتی اتفاق می‌افتد که ماسه در یک حفره یا گودال با جنس خاک رس (یا جنس دیگر)  درون زمین گیر می‌افتد و آب نیز نمی‌تواند از دیواره‌ها نفوذ کند.

بنابراین ماسه و آب یک مخلوط سیال مانند که اغلب سطح آن به صورت جامد دیده می‌شود ولی تحت شرایط می‌تواند هم به صورت جامد و هم مایع عمل کند، تبدیل می‌شود.

مکان‌هایی که می‌توان ماسه روان یافت بیشتر در امتداد ساحل‌ها، دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و باتلاق‌ها است زیرا علاوه بر ماسه آب نیز وجود دارد. ماسه روان همچنین می‌تواند توسط چشمه‌های زیرزمینی یا آب حاصل از باران‌های سیل آسا روی سطح زمین ایجاد گردند.

  

حال در ادامه روش ساخت ماسه روان با یک آزمایش ساده آموزش داده می‌شود.

مواد لازم:

• نشاسته ذرت

• آب

• ظرف پلاستیکی

• قاشق

شرح آزمایش:

برای انجام این آزمایش نیاز به ماسه ساحلی است اما چون ممکن است دسترسی به آن سخت باشد در این آزمایش از نشاسته ذرت به جای ماسه استفاده می‌شود.‌

1) ابتدا در یک ظرف پلاستیکی مقداری آب و نشاسته ذرت را با یکدیگر با یک قاشق به خوبی مخلوط کنید تا نشاسته کاملا در آب حل شود و مطابق شکل به صورت یک مخلوط کرم مانند که حالت کشسانی مانند عسل دارد، تبدیل شود. نسبت نشاسته به آب باید به صورت یک چهارم پیمانه به یک پیمانه باشد.

2) بعد از این که مخلوط آماده شد، دست خود را روی سطح مخلوط آب و نشاسته قرار دهید. توجه کنید همان طور که انتظار می‌رود دست شما در مخلوط فرو می‌رود. دست خود را در مخلوط به آرامی حرکت دهید و سپس تلاش کنید که این کار را خیلی سریع تر انجام دهید. مشاهده خواهید کرد که انجام حرکت سریع بسیار سختتر خواهد بود و مخلوط مانند یک جسم جامد حرکت می‌کند.

3) اگر مخلوط شما به اندازه کافی عمیق است که بتوانید دست خود را کاملا در آن فرو ببرید، خیلی سریع به مخلوط یک مشت بزنید و دست خود را عقب بکشید و بار دیگر به آرامی این کار را انجام دهید. می‌توانید برای مشاهده بهتر این کار را چند بار تکرار کنید. آیا می‌توانید تفاوت بین این دو حرکت را مشاهده کنید؟

نتایج آزمایش:

وقتی که به آرامی دست خود را درون مخلوط نشاسته و آب فرو می‌برید، مخلوط مانند یک مایع رفتار می‌کند.

اما وقتی که تلاش می‌کنیم دست خود را به سرعت درون آن به حرکت درآوریم یا به آن با مشت ضربه بزنیم مانند یک جسم جامد رفتار می‌کند.

رفتار این مخلوط بسیار شباهت به ماسه روان دارد. دلیل این که یک مایع مانند آب شناور است یا حرکت می‌کند به خاطر تاثیر ویسکوزیته آن است. هر دو مخلوط آب- نشاسته و ماسه روان دو سیال غیر نیوتنی یکسان هستند

یعنی ویسکوزیته آن‌ها با نوع نیرویی که به کار می‌رود تغییر می‌کند. سیالات با ویسکوزیته نیوتنی مانند عسل و آب، تنها به فشار و دمای سیال وابسته است نه به نیرویی که به آن وارد می‌شود.

بنابراین با توجه به نیرویی که به مخلوط نشاسته-آب وارد می‌شود به هر دو صورت مایع و جامد می‌تواند رفتار کند.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: علیرضا سرمدی

تنظیم: نسرین صادقی