ВИБУХ БЕЗ грамам тротилу, або Кумулятивний ефект в простих дослідах
Про кумулятивний ефект ми писали неодноразово. Коротенько нагадаємо: кумулятивна дія - це явище концентрації вибуху по заданому напрямку. У заряді вибухової речовини роблять виїмку, поверхня якої покривають металевою облицюванням. Під час вибуху облицювання сильно стискається, причому метал під впливом високого тиску набуває властивостей рідини. В результаті з зіщулена оболонки викидається тонка металева струмінь зі швидкістю 12-16 км / с. Щільність енергії в струмені порівнянна з щільністю енергії ядерного вибуху. Не дивно, що вона здатна пропалити навіть дуже товсту броню.
Сьогодні ми пропонуємо вашій увазі кілька дослідів, які допоможуть вам поекспериментувати з кумулятивним ефектом, але, зауважимо, без єдиного грама вибухівки.
Згадайте, якщо шльопнути рукою по воді, а долоню повернути під кутом, народжується тонка сильний струмінь. А маючи в своєму розпорядженні шкільним штативом і найпростішим пристосуванням, що складається з стержня з лопаткою, можна поставити ще більш науковий досвід, а по дальності «пострілу» визначити швидкість струменя. Неважко обчислити, і з якою швидкістю лопатка торкнулася води (адже ми самі вибираємо висоту падіння стрижня), тим самим можна дізнатися, у скільки збільшується швидкість за рахунок дивного ефекту кумуляції, а саме в 10 - 15 разів, як і при справжніх вибухах.
Бронебійний кумулятивний заряд. При його вибуху утворюється струмінь металу, що рухається зі швидкістю в десятки км / с
Простий і красивий досвід можна провести з швидким зануренням в воду воронки. Тільки не дуже захоплюйтеся: струмінь запросто досягає стелі. А відбувається ось що: стінки рухається воронки створюють потік води, що сходиться до її осі. Стикаючись, струменя рідини сповільнюються, і, як наслідок, тиск зростає. Будучи докладено до невеликої кількості води в горлі воронки, вона повідомляє йому значну швидкість. А вся суть ефекту в тому, що енергія повільно рухається потоку з великою масою передається потоку, що має масу меншу, але зате його швидкість виходить в кілька разів більшою.
Найпростіший спосіб отримання кумулятивного ефекту без вибуху - удар по поверхні води похилій лопаткою. Знаючи швидкість лопатки, кут і дальність польоту водяних крапель, можна підрахувати їх швидкість.
Виконані нами досліди з лопаткою або лійкою дають поживу для роздумів над імпульсними гідравлічними насосами для подачі невеликих мас рідини під великим тиском. Це одне з «білих плям» в сучасній техніці. Якби створити насос, здатний впорснути в циліндр мотовелосіпедного двигуна один кубічний міліметр бензину за один хід поршня, та під тиском 4-5 мПа, то ми могли б за одну заправку бака проїхати не менше 1000 км. Здорово, чи не так? Тільки вирішити цю задачу шляхом грубого зменшення звичайного паливного насоса не вдається - його дуже важко зробити навіть в єдиному екземплярі. Хитромудрі гідродинамічні ефекти допоможуть нам розібратися в цій справі.
Швидко опускаючи воронку в воду, можна отримати кумулятивну струмінь, що б'є під стелю.
Ось ще один цікавий досвід, де проявляється все той же кумулятивний ефект. Киньте в воду кульку. Повторивши досвід кілька разів, помітите, а вірніше - відчуєте, що кулька залишає після себе в воді воронку. Стінки її схлопиваются, і вгору здіймається тонка, схожа на голку цівка води. Але тут є один нюанс. Навіть настільки очевидний ефект в дослідах вдається не завжди. Виявляється, поверхня кульки слід покрити жиром.
Гідравлічний удар - явище, зовні схоже на кумулятивний ефект.
Виникнення кумулятивного струменя при падінні кульки в воду.
Аналогічне явище виникає і при падінні в воду краплі води. Цікаво, що на вершині кумулятивного струменя (це видно на знімках) утворюються дрібні крапельки. Через свої малі розміри вони здатні парити в повітрі, немов порошинки. Цей красивий ефект застосовують при будівництві фонтанів. Але ось американські вчені виявили, що він же має місце і при змиванні. унітазу, завдяки чому вміст в мікроскопічних дозах виявляється в повітрі. Лікарі в цьому бачать один з каналів поширення небезпечних хвороб, а інженери - прекрасний привід для роздумів. У Британському музеї портрети винахідника парової машини і винахідника унітазу Брами знаходяться поруч. Їх розглядають як найбільших благодійників людства, і невідомо, хто важливіший.
Іскровий розряд - маленький електричний вибух у воді здатний створити кумулятивну струмінь в трубці з водою.
Виробляючи розряди на глибині 5-10 мм, можна спостерігати водяні султани, схожі на хвилю від вибуху глибинної бомби. Спробуйте зібрати пристрій з розрядним проміжком в шматочку прозорого шланга. Уведення проводів загерметизуйте пластиліном. Закріпивши пристрій в штативі, наповніть його водою і зробіть розряд. Утворений водою меніск схлопнется, і високо під стелю бризне тонка кумулятивний струмінь.
Електричне коло для отримання підводних електричних розрядів: джерело високої напруги, конденсатор і два розрядних пристрою. Одне з них, з повітряним розрядних проміжком близько двох сантиметрів, служить для формування імпульсу. Проходячи через воду, електричний імпульс створить в другому розрядному пристрої з проміжком 1-2 мм вибухоподібний ефект. Всі провідники, занурені в воду, повинні мати хорошу ізоляцію!
Можна запропонувати чимало різних пристроїв, в яких без участі вибухової речовини виникає кумулятивний ефект. У наших дослідах наслідки його були абсолютно безпечні для оточуючих з однієї лише причини - мізерно малою енергії процесів. Але коли на їх основі будуть створені пристрої для дроблення каменів або інші подібні до них, що вимагають високих енергій, то вони стануть небезпечними, хоч і немає в них ніякого вибухової речовини. Втім, і відбійний молоток або металорізальний верстат також вимагають звернення тільки на «ви».