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[N. Subramanian博士]

关于埃及人如何移动金字塔石头和大型雕像的谜团-解决了!

图片来源:杰胡提霍特普墓的示意图，描绘了一个巨大雕像的运输过程。注意站在雕像脚下的人正在把水倒在雪橇前面的沙子上/维基媒体

古埃及人不得不在没有任何现代机械设备的情况下，用大雪橇拉着重达2.5吨的巨大雕像和金字塔石头穿过沙漠。现在，新的研究表明，向沙子中加入少量水是如何显著减少滑动摩擦的——这是一个聪明的技巧，使埃及人将所需工人的数量减少了一半。

做一个好的沙堡，你不用干沙。通过加水，这些颗粒就会互相粘在一起，你的城堡就会保持原样。沙子运输也是一样:加水可以减少任何物体在沙子上移动时的滑动摩擦。在适当的湿度下，水滴将沙粒结合在一起。

由阿姆斯特丹大学的丹尼尔·波恩领导的一个国际团队通过在托盘中拖动一个称重雪橇，测试了干沙和湿沙的滑动摩擦力。干燥的沙子会在雪橇前面堆成一堆，阻碍它的移动。随着水的增加，拉动雪橇所需的力和摩擦力都减少了。随着水使沙子变得越来越坚硬，堆得越来越小，直到移动的雪橇前面没有障碍物形成。

他们的实验表明，所需的拉力与沙子的刚度成正比。当加水时，毛细血管桥出现了;这些小水滴就像胶水一样把沙粒粘在一起。在适量的水的作用下，沙漠湿沙的硬度是干沙的两倍，这使得雪橇更容易滑行。

波恩告诉《华盛顿邮报》:“我对拉力可以减少的量感到非常惊讶——多达50%——这意味着埃及人只需要一半的人就能拉过湿沙，而不是干沙。”这里的图片是实验室的设置:当雪橇拉过干沙(左图)时，一堆沙子堆积在雪橇前面，但没有拉过湿沙(右图)。

但就像沙堡一样，水太多也不好。含水饱和伴随着刚度的降低。当含水量非常高时，毛细桥(以前起着胶水作用)开始合并和消失，滑动摩擦再次增加。这是一种微妙的平衡。波恩告诉《生活科学》杂志:“如果你用干沙子，效果就不好了，但如果沙子太湿，也不行。”“有一个最佳刚度。”理想的水量在沙子体积的2%到5%之间。

答案早就摆在我们面前了。在杰胡蒂霍特普墓的一幅壁画(上图示意图)中，你可以看到一名工人将水倒在一辆载着巨大雕像的雪橇前的沙子上。雪橇不过是几块边缘朝上的大木板。“埃及古物学家一直把水解释为净化仪式的一部分，”波恩说，“从来没有寻求科学的解释。

这项工作发表在物理评论快报上周。

我们在哪里遇到摩擦?
存储结构的设计方法，如筒仓/掩体/储罐存储散装材料，与传统的水或液体存储结构非常不同-设计固体和液体存储结构之间的主要区别之一是:对于固体，你必须处理摩擦力施加的力。

摩擦也会产生很多流动问题。例如:如果料斗壁不够光滑和陡峭，料斗壁上的物料流动阻力会更大，可能导致漏斗流动，进而出现拱起、鼠洞、离析等问题(见参考文献3)。此外，根据材料的不同，它们的摩擦行为也会随着含水量、形状、尺寸等的变化而变化。


摩擦的概念非常简单，但有时违反直觉，理解这个简单的现象有时是棘手的。

来源:
1.http://www.iflscience.com/physics/mystery-how-egyptians-moved-pyramid-stones-solved
2.http://www.omafra.gov.on.ca/english/engineer/facts/08-057.pdf
3.http://www.ct.upt.ro/suscos/files/2013-2015/2C08/L20_Silos%20and%20tanks.pdf
4.https://www.linkedin.com/pulse/friction-atul-kulkarni-p-e-?trk=hb_ntf_MEGAPHONE_ARTICLE_POST