Skip to main content

רק חול וחול - על המסתורין של הדיונות

האם לגבעות חול בגודל שונה יש את אותו השיפוע?

רקע

דיונות (חוליות) הן גבעות חול חשופות הנמצאות באיזורים מדבריים או ליד חופי הים, במקומות בהם ישנו חול רב. בפעילות זו נחקור את השיפוע של גבעות חול אלה. הם יש מאפיין או תכונה מיוחדת לדיונות שניתן ללמוד עליה ממדידת השיפוע של גבעת החול?

שאלת המחקר: האם לגבעות חול בגודל שונה יש את אותו השיפוע?

מהלך הפעילות

  1. רשמו את השערותיכם.
  2. הביאו חול ים יבש וצרו על גבי לוח עץ ערמות חול בגדלים שונים.
    כדי לעשות זאת, השתמשו במשפך ושפכו דרכו את החול עד שיגיע לפיית המשפך.
  3. שנו מעט את גובה המשפך כדי ליצור גבעה בגובה שונה, וחזרו על הפעולה.
  4. מדדו את הזווית של גבעות החול ביחס ללוח ובדקו את הזוויות של הגבעות השונות.
    (הערה: כדי למדוד את הזווית השתמשו במחוגה שזרוע אחת שלה מונחת על הלוח והשניה פסוקה במקביל לצלע הגבעה).
    האם התאמתה השערתכם?
  5. נסו לבנות גבעות חול גם מגרגירים של מלח, סוכר או אורז והשוו את שיפועיהן לאלו של גבעות החול.
  6. דיונות החול (חוליות) שבתמונות שלפניכם שונות בגודלן והן צולמו במקומות שונים בעולם. התבוננו בשפועים של הדיונות. האם הם זהים?
    (תוכלו להדפיס את התמונות ולמדוד את השיפוע בעזרת מחוגה)

 

דיונת חול 1

גולשים על דיונה דיונת חול

נוף דיונות

 

מהו סודן של הדיונות?

בשונה מהגבעות שיצרתם על ידי שפיכת חול מלמעלה, חולית (דיונה) היא גבעת חול הנוצרת ע"י הרוח. הרוח מעיפה את גרגירי החול במעלה הגבעה ואלה גולשים מצידה השני. במשך הזמן גדלה הגבעה ומקבלת צורה לא סימטרית - מדרון מתון בצד הרוח ומדרון תלול בצד השני.

האם השיפוע של המדרון התלול שונה מחולית לחולית? האם בחוליות גבוהות יותר המדרון תלול יותר? ואולי מתון יותר?

הכוחות הפועלים בין גרגירי החול דומים מאוד לכוחות חיכוך והם מכונים פעמים רבות בשם "כוחות חיכוך פנימיים." כמו בחיכוך (הסטטי) המוכר, קיים ערך מקסימלי של הכוח שעבורו גרגירי החול עדיין ישארו במנוחה ולא ינועו זה ביחס לזה. כאשר הכוח המושך את הגרגירים כלפי מטה גדול מערך מקסימלי זה, מתחילים הגרגירים להחליק.

במצב המתואר בציור הימני, השיפוע (הזווית) עדיין קטן וכל גרגר שנוסף לערימת החול יוכל להישאר במקומו מבלי להחליק משום שהכוח המושך אותו כלפי מטה אינו גדול מאשר החיכוך (הסטטי) המקסימלי. במצב המתואר משמאל, השיפוע של הערימה מגיע לערך הקריטי: החיכוך בין הגרגרים שנוספים לערימה במצב זה כבר לא יכול לאזן את הכוח כלפי מטה ולהחזיק את הגרגירים שנוספים לערימה והם מחליקים למטה.

מכאן שקיימת זווית מרבית כך שלכל זווית הגדולה ממנה הגרגירים יחליקו ולא ישארו על צלעות הדיונה. זווית זו, שערכה קצת למעלה משלושים מעלות, זהה בכל מקום בעולם שבו לגרגירים יש את אותן תכונות (סוג החומר, מידת הלחות וכו').

נוצר בתאריך: 09/11/08
עודכן בתאריך: 17/01/11