De oude Egyptenaren moesten voor de bouw van de piramides zware blokken steen en grote standbeelden door de woestijn transporteren. De Egyptenaren plaatsten de zware objecten daarom op een slee, die werklui over het zand trokken. Uit het onderzoek aan de Universiteit van Amsterdam is nu gebleken dat de Egyptenaren het woestijnzand voor de slee waarschijnlijk nat maakten. Experimenten wezen uit dat de juiste zandvochtigheid de vereiste trekkracht halveert.

Stevig zand

De fysici plaatsten een laboratoriumversie van de Egyptische slee in een bak met zand. Zij bepaalden zowel de vereiste trekkracht als de stevigheid van het zand als functie van de hoeveelheid water in het zand. Om de stevigheid te bepalen gebruikten zij een rheometer, die toont hoeveel kracht nodig is om een bepaald volume zand te vervormen.

Uit de experimenten blijkt dat de vereiste trekkracht evenredig afneemt met de stevigheid van het zand. Door water aan zand toe te voegen, ontstaan er capillaire bruggen. Dit zijn kleine waterdruppels die de zandkorrels met elkaar verbinden. In de aanwezigheid van de juiste hoeveelheid water is nat woestijnzand ruim twee keer zo stevig als droog zand. Een slee glijdt gemakkelijk over stevig woestijnzand, simpelweg doordat er voor de slee geen zandhoop vormt zoals dat bij droog zand het geval is.

Wandtekening

De Egyptenaren waren waarschijnlijk op de hoogte van deze handige truc. Op een wandtekening in de tombe van Djehoetihotep is duidelijk te zien dat één persoon op de voorkant van zo'n transportslee staat. De figuur giet vlak voor de getrokken slee water over het zand.

De resultaten onthullen niet alleen wat over de Egyptenaren, maar zijn ook interessant voor hedendaagse toepassingen. Het gedrag van granulaire (korrelige) materie, zoals zand, is nog niet volledig begrepen. Granulaire materie komt echter overal voor, denk bijvoorbeeld ook aan asfalt, beton en kolen. De onderzoeksresultaten kunnen dus nuttig blijken voor het optimaliseren van het transport en de bewerking van granulaire materie, wat momenteel ongeveer tien procent van de wereldwijde energie verbruikt.

Het onderzoek is gedaan onder leiding van UvA-hoogleraar prof.dr. Daniel Bonn. Het werk maakt deel uit van het FOM-programma 'Fundamental aspects of friction'.

Voor de redactie

Prof.dr. Daniel Bonn, +31 (0)20 525 5887

Referentie

Sliding friction on wet and dry sand, Phys. Rev. Lett., 29 april 2014.

Het artikel is door de redactie geselecteerd voor een 'Synopsis' op haar online natuurkundeportal.