In de woestijn, het zandoppervlak kan overdag extreem heet worden, tot 70ºC. Om aan deze temperaturen te ontsnappen, sommige woestijnhagedissen volgen een fascinerende strategie:ze duiken een paar centimeter onder het zandoppervlak waar het veel koeler is (rond de 40º C). Dit is ook een goede strategie om je te verstoppen en te ontsnappen aan roofdieren. Maar in het zand duiken is een moeilijke taak die een grote kracht vereist om zandwrijving te overwinnen. Om gemakkelijker te kunnen duiken, verschillende geslachten van hagedissen zoals de hagedissen met franjes en de gehoornde hagedissen gebruikten snelle zijwaartse golvingen van hun lichaam om het zand vloeibaar te maken.

Een team van onderzoekers van de Universiteit van Santiago heeft onderzocht hoe deze laterale golvingen de penetratie in korrelige media zoals zand vergemakkelijken. Ze beschouwden een modelexperiment van een massieve vinger die verschillende korrelige media penetreerde, gemaakt van kleine glasparels. Dankzij een kleine excentrische motor, vergelijkbaar met die gebruikt in mobiele telefoons en joysticks, ze legden mechanische trillingen van kleine amplituden (ongeveer 10 µm) en lage frequenties (100-200 Hz) op aan de doordringende vinder. De resultaten van deze experimenten worden gerapporteerd in PLOS One .

Dankzij deze opstelling ze toonden aan dat mechanische trillingen de weerstand verminderen om in een korrelig medium door te dringen. "De weerstandskracht kan tot tien keer worden verminderd door de aanwezigheid van deze kleine trillingen, " verklaarde Baptiste Darbois Texier, een postdoc-onderzoeker van het SMAT-C-laboratorium waar het onderzoek is geleid.

De onderzoekers zochten ook de omstandigheden waaronder een daling van de weerstandskracht optreedt. Ze bewezen dat dit fenomeen wordt gecontroleerd door de versnelling van de mechanische trillingen. Wanneer trillingen een versnelling hebben die groter is dan de zwaartekrachtversnelling, contacten tussen korrels rond het binnendringende object worden voortdurend verbroken. Om de beweging van de korrels waar te nemen, de onderzoekers volgden de verplaatsing van de korrels in een tweedimensionale versie van hun experiment.

"We hebben waargenomen dat wanneer de trillingen een voldoende versnelling hebben, de korrels die in contact komen met de binnendringende vinger beginnen een convectieve beweging te volgen, " zei Alejandro Ibarra, een bij het project betrokken promovendus. In een dergelijke convectiezone krachtketens die zich gewoonlijk voortplanten in korrelige media worden verbroken en het materiaal wordt gefluïdiseerd, een effect dat uiteindelijk de kracht vermindert die door het binnendringende object wordt ervaren.

De zijdelingse golvingen ontwikkeld door zandduikende hagedissen zoals hagedissen met franjes en gehoornde hagedissen komen overeen met versnellingen die meerdere malen groter zijn dan de zwaartekrachtversnelling. Dus, deze golvingen zorgen voor de fluïdisatie van het omringende zand en de vermindering van de weerstand om erin te duiken.

De onderzoekers denken dat een dergelijke strategie kan worden geïmplementeerd om de energie te verminderen die nodig is voor motoren die in de grond graven. Voor dit doel zorgen, de onderzoekers voerden een aanvullend experiment uit. Ze voegden een kleine hoeveelheid water toe aan de korrels van hun experiment om ze samenhangend te maken, dezelfde samenhang die zandkastelen op het strand houdt. Ze waren verrast om te zien dat de daling van de penetrerende kracht nog steeds optreedt in aanwezigheid van cohesiekrachten. "Het scenario van de weerstandsdaling in aanwezigheid van samenhangende interacties door mechanische trillingen is nog steeds onduidelijk voor ons, maar het bewijst dat het waargenomen fenomeen zeer robuust is en zeer binnenkort moet worden overwogen voor toepassingen, " concludeerde Francisco Melo, de leidende onderzoeker van dit onderzoek.