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Schlichting!: Befreiende Luftströme im Sand

Es ist leichter, ein Trinkglas kopfüber in lockeren Sand zu drücken, als ein beidseitig offenes Rohr gleicher Abmessungen. Die aus dem Glas nach unten herausgepresste Luft zerstört Kraftbrücken zwischen den Körnern, die sich normalerweise durch Reibung bemerkbar machen.
Man sieht eine Fläche von oben, die mit Sand bedeckt ist: ein durchsichtiger Plastikbecher ohne und ein Becher mit Boden sind nebeneinander in den Sand gedrückt worden. Rund um den Becher mit Boden sind kleine Hügelchen im Sand zu erkennen.

Zur Aufbewahrung von Tee benutze ich eine alte ostfriesische Teedose. Im oberen Bereich verjüngt sie sich, damit die Blätter problemlos in den Messbecher geschüttet werden können, der zugleich als Deckel dient. Beim Nachfüllen muss ich einen Trichter benutzen, und das funktioniert nicht immer ohne Probleme. Oft stockt der Fluss der Blätter. Die intuitive Idee, ihn durch Druck zu verstärken, bringt hier nichts. Ich erreiche dadurch eher, dass sich alles bloß noch mehr verdichtet und ich die Prozedur von vorn beginnen muss.

Dieses Verhalten betrifft nicht nur Teeblätter, sondern alle Granulate wie Sand, Salz, Müsli oder Erbsen. Die Ursache sind so genannte Kraftbrücken. Den größten Teil des ausgeübten Drucks nehmen granulare Netzwerke auf, quer durch das Material verlaufende Verdichtungen. An ihnen wird die Kraft von einer Wand zur anderen abgeleitet. Das baut so etwas wie eine Barriere für nachfließende Materie auf. Dann rutschen die Teilchen nicht mehr in dem Maß nach, wie sie unten herausrieseln, sondern stützen sich gegenseitig und an den Wänden ab …

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  • Quelle

Clément, R. et al.:Penetration and blown air effect in granular media. Physical Review Letters 106, 2011

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