先に砂を濡らすと、必要な引っ張り力が半分になります。古代エジプト人は、ピラミッドの石を運ぶためにこのトリックを使用しました。 FOM 財団とアムステルダム大学の物理学者がこれを発見しました。
古代エジプト人は、砂漠を越えて巨大な石のブロックを運び、ピラミッドなどの印象的な建造物を作りました。研究者らは何千年も前に労働者がどうやってこれを行うことができたのか長年疑問に思っていた。「まず彼らは砂漠の砂を濡らし、次に大きな石を乗せたそりをその上を引きずった。私たちの実験では、引張力が半分になることが示されています」と物理学教授ダニエル ボン (UvA) は言います。
彼は、地元のエジプト総督ジェフティホテプの墓から出土した紀元前 1800 年の壁画を指さした。そこには、大きな像が運ばれるそりの前の砂に水を注ぐ人物などが描かれている。 「古代エジプト人は、このような便利なトリックを知っていました。それは、非常に多くの作業を節約できるからです」と彼は言います。
粒度
研究者らは実験室でスケーリング実験を行った。彼らは、異なる重さを乗せたそりを砂の上で引きずり、このようにして発見をしました。 「同じ粒径の砂の上ではそりを動かすのがより難しいこともわかりました。粒度の違う砂を使うと、実はもっと楽でした。エジプトにはそのような種類の砂があり、これが労働者にとって有利に働きました。」
砂が濡れていると必要な引っ張り力が低下するのはなぜですか?水を加えると、いわゆる毛細管橋が形成されます。 「これらは非常に小さな水の橋で、粒子が確実にくっついて硬くなります。乾いた砂や泥があるところには存在しません。」
ボン氏は、古代エジプト人に関する研究は今日でも多くの成果をもたらす可能性があると強調する。例えば、砂、アスファルト、コンクリート、石炭などの粒状物を使用する場合。 「その輸送は世界のエネルギー消費の 10 パーセントを占めています。」
南北線
物理学者は南北線の建設を例に挙げている。そこでも、粒状物質がトンネル内（セメント）とトンネル外（泥）に輸送されました。 「私たちは砂がどのようにパイプを通過するかを正確に研究しました。これは、少量の濡れた砂を除去するのに必要なエネルギーが少ないことを示しました。それは難しくなるため、期待できないかもしれません。しかし、まさにそれが、チューブを通した輸送が容易であり、エネルギーの半分を節約できる理由です。」
ボン氏は追跡研究で、摩擦、つまり 2 つの部品がすれ違うときに生じる抵抗をさらに詳しく調べたいと考えています。 「私たちは摩擦についてはまだよく理解していません。しかし、エネルギー消費の 30% はそれが占めています。古代エジプト人に関する研究を通じて、私たちは最も柔らかい素材が摩擦力を決定し、摩擦面積を増やすと考えています。それが本当であれば、それがどのように機能するかについての理解が深まるだけではありません。しかし、他の物体と接触する製品をより適切に設計することもできます。たとえば、こびりつかないフライパンやより強力な車のタイヤを考えてください。」