Соңғы құмның қасиеттері мен құрамы

Кіріспе

Құм, лай немесе саздың сумен қоспасы, қозғалғанда сұйытылған топыраққа айналатын геологиялық құбылыс. Жылжымалы құм (немесе батып тұратын құм) – құм, лай немесе саз сияқты ұсақ дәншелі материал мен судан тұратын коллоид. Ол қаныққан, бос құмды кенеттен қозғалтқанда пайда болады. Құмдағы су шыға алмай қалғанда, күшін жоғалтып, салмақты көтере алмайтын сұйытылған топырақ түзіледі. Жылжымалы құм тұрған суда немесе жоғары қарай ағып жатқан суда (мысалы, артезиандық бұлақта) пайда болуы мүмкін. Су жоғары қарай ағып жатқан жағдайда, күштер гравитация күшіне қарсы әрекет етеді және топырақ бөлшектерін ұстап тұрады. Судың серпімділігі жылжымалы құмға және басқа сұйытылған шөгінділерге губка тәрізді, сұйық консистенция береді. Сұйытылған құмға батқан заттар, олардың салмағы ығыстырылған топырақ-су қоспасының салмағына тең деңгейге дейін төмендейді, ал су астындағы нысан қалықтап қалады. Топырақ сұйылуы толық қанықпаған топырақта жер сілкінісі немесе осыған ұқсас күштердің әсерінен пайда болуы мүмкін. Қозғалыс және жер асты суының қысымының артуы бөлшектердің байланысын жоғалтып, сол беттегі ғимараттардың немесе басқа да нысандардың шөгуіне әкеледі.

Қасиеттері

Жылжымалы құм – бұл Ньютон емес сұйықтық: бұзылмаған кезде ол қатты көрінеді («гель» түрі), бірақ жылжымалы құмға түсетін кернеудің 1%-дан азы ғана өзгеруі оның тұтқырлығының күрт төмендеуіне себеп болады («сол» түрі). Алғашқы әсер еткеннен кейін – мысалы, адам оның үстінен жүруге тырысқанда – жылжымалы құмдағы су мен құм бөлініп, құм шөгінділерінің тығыз аймақтары пайда болады; осы жоғары көлемдік үлесті аймақтардың қалыптасуы жылжымалы құмның тұтқырлығының кенеттен төмендеуіне әкеледі. Адам оған басқанда батып бастайды. Жылжымалы құмның ішінде қозғалу үшін адам немесе зат тығыздалған құмға жеткілікті қысым түсіріп, оны сұйыту үшін қажетті су мөлшерін қайта енгізуі керек. Мұны істеу үшін қажет күш өте зор: 1 см/с жылдамдықпен жылжымалы құмнан аяқты шығару үшін автомобильді көтеруге жұмсалатын күшпен тең күш қажет. Адамның жылжымалы құмға толығымен батуы мүмкін емес, себебі сұйықтықтың тығыздығы жоғары. Жылжымалы құмның тығыздығы 1 текше сантиметрге шамамен 2 грамм, ал адам денесінің тығыздығы шамамен 1 грамм. Осындай тығыздық деңгейінде, жылжымалы құмға бел биіктігінен артық бату мүмкін емес. Тіпті жылжымалы құмнан тығыздығы жоғары заттар да, қозғалмаса, жүзіп отырады. Мысалы, алюминийдің тығыздығы 1 текше сантиметрге шамамен 2,7 грамм, бірақ алюминийдің бір бөлігі жылжымалы құмның үстінде қозғалыс құмды сұйытуға мәжбүрлейтінге дейін жүзіп отырады. Дегенмен, үздіксіз немесе үрейлі қозғалыс адамның жылжымалы құмға тереңірек батуына әкелуі мүмкін. Бұл қозғалысты қиындататындықтан, басқа факторларға (мысалы, күн соғу, дегидратация және гипотермия), толқынның көтерілуінен суға бату немесе жыртқыш немесе басқа да агрессивті жануарлардың шабуылдары сияқты жағдайларға соқтыруы мүмкін. Жылжымалы құмнан құтылу үшін аяқтарды баяу қозғап, сұйықтықтың тұтқырлығын арттыру және денені бұрып, тік жүзу позыциясын алу қажет (беті мен денесі жоғары қаратылған горизонтальды күйде жату). 2010 жылы Slate журналында жарияланған мақалаға сәйкес, бұл әдіс 1960 жылдары кең таралды, онда барлық фильмдердің шамамен 3%-ы кейіпкерлердің саз, лай немесе құмға батып кетуін көрсетті.

Quicksand is a shear thinning non Newtonian fluid: when undisturbed, it often appears to be solid ("gel" form), but a less than 1% change in the stress on the quicksand will cause a sudden decrease in its viscosity ("sol" form). After an initial disturbance—such as a person attempting to walk on it—the water and sand in the quicksand separate and dense regions of sand sediment form; it is because of the formation of these high volume fraction regions that the viscosity of the quicksand seems to decrease suddenly. Someone stepping on it will start to sink. To move within the quicksand, a person or object must apply sufficient pressure on the compacted sand to re introduce enough water to liquefy it. The forces required to do this are quite large: to remove a foot from quicksand at a speed of 1 cm/s would require the same amount of force as that needed to lift a car. It is impossible for a human to sink entirely into quicksand, due to the higher density of the fluid. Quicksand has a density of about 2 grams per cubic centimeter, whereas the density of the human body is only about 1 gram per cubic centimeter. At that level of density, sinking beyond about waist height in quicksand is impossible. Even objects with a higher density than quicksand will float on it if stationary. Aluminium, for example, has a density of about 2.7 grams per cubic centimeter, but a piece of aluminium will float on top of quicksand until motion causes the sand to liquefy. Continued or panicked movement, however, may cause a person to sink further in the quicksand. Since this increasingly impairs movement, it can lead to a situation where other factors such as exposure (i. e., sun stroke, dehydration and hypothermia), drowning in a rising tide or attacks by predatory or otherwise aggressive animals may harm a trapped person. Quicksand may be escaped by slow movement of the legs in order to increase viscosity of the fluid, and rotation of the body so as to float in the supine position (lying horizontally with the face and torso facing up). According to a 2010 article by Slate, this gimmick had its heyday in the 1960s, when almost 3% of all films showed characters sinking in clay, mud, or sand.