Kun je verdrinken in drijfzand?

Onderwerp: Materiaalonderzoek

Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel over drijfzand. Op basis van artikelen in de media maakt Stichting Exaktueel opgaven die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.

Je hebt het bord hieronder (figuur 1) vast wel eens gezien. Dan moet je echt uitkijken!

Figuur 1. Informatiebord verdrinkingsgevaar
Figuur 1. Informatiebord verdrinkingsgevaar

Maar waarom is drijfzand eigenlijk zo gevaarlijk? Iemand wilde dat weten en legde de vraag voor aan de NRC. In de krant van 1 oktober 2022 geeft Nienke Beintema antwoord. Ze vertelt dat drijfzand een mengsel is van klei, zand en water. De dichtheid is ongeveer 2 kg per dm3.

a) Maak een schatting van de dichtheid van een mens.   

Een mens bestaat hoofdzakelijk uit water. De dichtheid van water is 1 kg per dm3.  Dus de dichtheid van een mens is ongeveer 1 kg per dm3.

Als je het opzoekt kun je vinden: bij een mens die zijn adem inhoudt gemiddeld 0,97 kg per dm3 en bij uitademen gemiddeld 1,03 kg per dm3.

b) Wanneer zinkt een voorwerp in een vloeistof?

Een voorwerp zinkt als zijn dichtheid groter is dan de dichtheid van de vloeistof.

c) Drijft of zinkt een mens in een vloeistof met een dichtheid van 2 kg per dm3?

 Nee, want de dichtheid van een mens is maar de helft van die van de vloeistof.

Het waarschuwingsbord zal er toch niet voor niets staan? Beintema legt uit dat drijfzand een bijzondere stof is. Het ene moment is die hard, het volgende moment vloeibaar als pap. Ze vertelt dat natuurkundige professor Daniel Bonn van de Universiteit van Amsterdam in 2005 onderzoek naar drijfzand heeft gedaan. Het is een ingewikkelde stof. “Meer zoals Franse yoghurt, of een Danoontje.  Als je zo’n bakje omkeert op je bord, dan behoudt de yoghurt zijn vorm, als een puddinkje. Behalve als je eerst in roert: dan stroomt de yoghurt weg zodra je het bakje omkeert.”

Tijd voor een proefje. Je hebt er twee kleine yoghurtjes voor nodig. Na afloop eet je de yoghurt natuurlijk lekker op.

d) Voer de proef uit en controleer de bewering.
(Tip: maak met iets scherps eerst een gaatje in de bodem, zodat de lucht erbij kan.)
Figuur 2. Yoghurtje
Figuur 2. Yoghurtje
Figuur 3. Gaatje in de bodem
Figuur 3. Gaatje in de bodem
Figuur 4. Alleen rechter bakje is geroerd
Figuur 4. Alleen rechter bakje is geroerd
Figuur 5. De yoghurt uit het niet geroerde bakje blijft min of meer overeind staan. De yoghurt in het rechterbakje is geroerd en loopt uit
Figuur 5. De yoghurt uit het niet geroerde bakje blijft min of meer overeind staan. De yoghurt in het rechterbakje is geroerd en loopt uit

Professor Bonn legt uit dat yoghurt een netwerk van melkeiwitten is.  “Door te roeren maak je dat netwerk kapot.” Bij drijfzand gebeurt net zoiets. De kleideeltjes vormen ook een netwerk, dat de zanddeeltjes op hun plek houdt. We zeggen dat drijfzand ‘structuur’ heeft. Drijfzand ziet er daardoor uit als een vaste stof. Een argeloze passant denkt misschien dat hij erop kan lopen. Maar als je er druk op zet stort het netwerk als een kaartenhuis in elkaar. “Het mengsel wordt ineens vloeibaar en de zanddeeltjes zakken naar beneden.”

Als je in deze vloeistof terecht komt, hoeft dat gelukkig nog niet meteen levensgevaarlijk te zijn.

e) Waarom denk je?

De dichtheid van een mens is kleiner dan die van deze vloeistof. Je blijft dus drijven.

Maar nu komt het. Je loopt het drijfzand op, je zakt weg en je schrikt je lam.

f) Wat denk je dat je dan zou doen?

Dikke kans dat je in paniek raakt. Je roept om hulp en gaat spartelen om boven te blijven.

Het drijfzand is vloeibaar geworden doordat je er druk op uitoefent. Hoe meer je trappelt, hoe vloeibaarder het wordt. Professor Bonn: “Vlak onder je voeten is het drijfzand nog hard. Op die harde laag verzamelt zich het zand dat naar beneden is gezakt. En zo komen je voeten vast te zitten in dikke modder. Dat is dus echt het gevaar van drijfzand: dat je niet meer loskomt.”

g) Wat moet je dus doen als je onverhoopt in drijfzand terecht komt?

Vooral niet met je benen gaan trappen. Houd je heel stil. Dan blijf je drijven. Wacht tot er iemand langskomt die hulp kan halen. Je moet dus wel koelbloedig zijn!

Helaas gaat het regelmatig mis.

h) Zoek op internet een voorbeeld van een geslaagde redding.

Zie bijvoorbeeld:
- RTV Oost;
- AD;
- Omroep Zeeland.

Het is terecht dat voor drijfzand gewaarschuwd wordt, maar dan moet de afbeelding wel correct zijn!

i) Zoek op internet een voorbeeld van een minder geslaagd bord en van een bord dat de situatie goed weergeeft.

Een waarschuwingsbord dat niet zo geslaagd is zie je op visser-assen.nl of neem het bord bij deze opgave. Het is wel weer goed om je te waarschuwen voor gevaarlijk water. Maar drijfzand is geen vloeistof. 

Een correct bord zie je op tubantia.nl. Op de bijbehorende foto zie je hoe bedrieglijk drijfzand is: het lijkt net een zandvlakte.