Бесплатная техническая библиотека

Кумулятивный эффект. Детская научная лаборатория

Справочник / Детская научная лаборатория

 Комментарии к статье

Кумулятивное действие - это явление концентрации взрыва по заданному направлению. В заряде взрывчатого вещества делают выемку, поверхность которой покрывают металлической облицовкой. При взрыве облицовка сильно сжимается, причем металл под влиянием высокого давления приобретает свойства жидкости. В результате из сжавшейся оболочки выбрасывается тонкая металлическая струя со скоростью 12-16 км/с. Плотность энергии в струе сравнима с плотностью энергии ядерного взрыва. Неудивительно, что она способна прожечь даже очень толстую броню.

Сегодня мы предлагаем вашему вниманию несколько опытов, которые помогут вам поэкспериментировать с кумулятивным эффектом, но, заметим, без единого грамма взрывчатки.

Вспомните, если шлепнуть рукой по воде, а ладонь повернуть под углом, рождается тонкая сильная струя... А располагая школьным штативом и простейшим приспособлением, состоящим из стержня с лопаткой, можно поставить еще более научный опыт, а по дальности "выстрела" определить скорость струи. Нетрудно вычислить, и с какой скоростью лопатка коснулась воды (ведь мы сами выбираем высоту падения стержня), тем самым можно узнать, во сколько умножается скорость за счет удивительного эффекта кумуляции, а именно в 10 - 15 раз, как и при настоящих взрывах.

Бронебойный кумулятивный заряд. При его взрыве образуется струя металла, движущаяся со скоростью в десятки км/с

Простой и красивый опыт можно провести с быстрым погружением в воду воронки. Только не очень увлекайтесь: струя запросто достигает потолка. А происходит вот что: стенки движущейся воронки создают поток воды, сходящийся к ее оси. Сталкиваясь, струи жидкости замедляются, и, как следствие, давление возрастает. Будучи приложено к небольшому количеству воды в горле воронки, она сообщает ему значительную скорость. А вся суть эффекта в том, что энергия медленно движущегося потока с большой массой передается потоку, имеющему массу меньшую, но зато его скорость получается в несколько раз большей.

Простейший способ получения кумулятивного эффекта без взрыва - удар по поверхности воды наклонной лопаткой. Зная скорость лопатки, угол и дальность полета водяных капель, можно подсчитать их скорость

Проделанные нами опыты с лопаткой или воронкой дают пищу для размышления над импульсными гидравлическими насосами для подачи небольших масс жидкости под большим давлением. Это одно из "белых пятен" в современной технике. Если бы создать насос, способный впрыснуть в цилиндр мотовелосипедного двигателя один кубический миллиметр бензина за один ход поршня, да под давлением 4-5 мПа, то мы могли бы за одну заправку бака проехать не менее 1000 км. Здорово, не так ли? Только решить эту задачу путем грубого уменьшения обычного топливного насоса не удается - его очень трудно сделать даже в единственном экземпляре. Хитроумные гидродинамические эффекты помогут нам разобраться в этом деле.

Быстро опуская воронку в воду, можно получить кумулятивную струю, бьющую под потолок

Вот еще один любопытный опыт, где проявляется все тот же кумулятивный эффект. Бросьте в воду шарик. Повторив опыт несколько раз, заметите, а вернее - почувствуете, что шарик оставляет после себя в воде воронку. Стенки ее схлопываются, и вверх вздымается тонкая, похожая на иглу струйка воды. Но здесь есть одна тонкость. Даже столь очевидный эффект в опытах удается не всегда. Оказывается, поверхность шарика следует покрыть жиром.

Гидравлический удар - явление, внешне похожее на кумулятивный эффект

Возникновение кумулятивной струи при падении шарика в воду

Аналогичное явление возникает и при падении в воду капли воды. Любопытно, что на вершине кумулятивной струи (это видно на снимках) образуются мельчайшие капельки. Из-за своих малых размеров они способны парить в воздухе, словно пылинки. Этот красивый эффект применяют при строительстве фонтанов. Но вот американские ученые обнаружили, что он же имеет место и при смывании... унитаза, благодаря чему содержимое в микроскопических дозах оказывается в воздухе. Врачи в этом видят один из каналов распространения опасных болезней, а инженеры - прекрасный повод для размышлений. В Британском музее портреты изобретателя паровой машины и изобретателя унитаза Брамы находятся рядом. Их рассматривают как величайших благодетелей человечества, и неизвестно, кто важнее...

Однако давайте лучше поэкспериментируем со взрывами. И сразу же ответим на "коронный" вопрос многих писем, поступающих в редакцию: "Можно ли сделать дома взрывчатые вещества?" Отвечаем: "Можно, но остаться в живых при этом нельзя!" Впрочем, главная задача взрывчатки - выделение механической энергии с большой скоростью и в заданном объеме. Например, тротил способен выделять около 2000 кДж механической энергии на кубический сантиметр. Мы с вами, ничем не рискуя, проведем опыты с веществом, по крайней мере в десять раз более мощным. Это... плазма, которая образуется после электрического разряда в воде. Итак, соберем установку, схема которой показана на рисунке. Она состоит из конденсатора (1-3 тыс. пФ, 24 кВ), пластмассовой кюветы с дистиллированной водой и двух разрядников.

Конденсатор соединяем с высоковольтным источником "Разряд-1" или электростатической машиной. По мере зарядки конденсатора разность потенциалов на электродах с воздушным промежутком растет, и происходит саморазряд. Возникающий импульс тока создает разряд между электродами, находящимися в воде. Создаваемый им эффект равноценен миниатюрному взрыву сверхмощного взрывчатого вещества. Предупреждаем: увеличение емкости конденсатора ничего принципиально нового к наблюдаемым эффектам не прибавляет, зато работать с установкой становится опасно.

Искровой разряд - маленький электрический взрыв в воде способен создать кумулятивную струю в трубке с водой.

Производя разряды на глубине 5-10 мм, можно наблюдать водяные султаны, похожие на волну от взрыва глубинной бомбы. Попробуйте собрать устройство с разрядным промежутком в кусочке прозрачного шланга. Вводы проводов загерметизируйте пластилином. Закрепив устройство в штативе, наполните его водой и произведите разряд. Образованный водой мениск схлопнется, и высоко под потолок брызнет тонкая кумулятивная струя.

Электрическая цепь для получения подводных электрических разрядов: источник высокого напряжения, конденсатор и два разрядных устройства. Одно из них, с воздушным разрядным промежутком около двух сантиметров, служит для формирования импульса. Проходя через воду, электрический импульс создаст во втором разрядном устройстве с промежутком 1-2 мм взрывоподобный эффект. Все проводники, погруженные в воду, должны иметь хорошую изоляцию!

Можно предложить немало различных устройств, в которых без участия взрывчатого вещества возникает кумулятивный эффект. В наших опытах последствия его были абсолютно безопасны для окружающих по одной лишь причине - ничтожно малой энергии процессов. Но когда на их основе будут созданы устройства для дробления камней или другие подобные им, требующие больших энергий, то они станут опасными, хоть и нет в них никакого взрывчатого вещества. Впрочем, и отбойный молоток или металлорежущий станок также требуют обращения только на "вы".

Автор: А.Савельев

 Рекомендуем интересные статьи раздела Детская научная лаборатория:

▪ Тепло из ниоткуда

▪ Двигатель вперевалочку

▪ Солнечный вентилятор

Смотрите другие статьи раздела Детская научная лаборатория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива 512-ГБ SSD от Samsung в формате BGA-микросхемы 03.06.2016 Samsung Electronics, второй по объему выручки производитель полупроводников и нынешний мировой лидер в области контроллеров и памяти для SSD, приступил к серийному выпуску нового твердотельного накопителя (Solid State Drive - SSD) емкостью 512 Гбайт. Отгрузки заказчикам начались в мае 2016 г. Особенностью устройства является его размер. Он составляет всего 20 x 16 мм, что сопоставимо с габаритами почтовой марки. Это первое подобное решение на рынке. До этого никто не предлагал твердотельные накопители с такими размерами, в форм-факторе одной интегральной схемы BGA. Производитель отметил, что новый SSD позволит производителям ноутбуков и другой мобильной электроники реализовать новые идеи, воплотить которые раньше не было возможности из-за ограничений по объему внутреннего пространства гаджетов. Для сравнения, SSD в форм-факторе 2,5 дюйма, которыми по-прежнему оснащаются ноутбуки, имеют размеры 100 x 69,85 мм. Более современный форм-фактор M.2 предлагает размеры 80,15 x 22,15 мм. Микросхема весит всего 1 г, тогда как накопитель в форм-факторе 2,5 дюйма - 66 г, а в форм-факторе M.2 - 7 г. По сравнению с 2,5-дюймовым накопителем новый чип меньше в 100 раз в объеме. В BGA-корпусе находится 16 чипов памяти емкостью по 32 ГБ. Каждый из них имеет по 48 слоев ячеек, эта фирменная конструкция Samsung называется V-NAND. Помимо чипов памяти, в корпусе присутствуют контроллер и 512 МБ оперативной памяти (оба компонента предназначены для управления этим накопителем). Несмотря на размеры и вес, производительность нового накопителя сопоставима со скоростью работы SSD в более крупных форм-факторах: до 1500 МБ/с в режиме последовательного чтения и до 900 МБ/с в режиме последовательной записи. Высокая скорость в режиме последовательной записи обеспечивается за счет технологии TurboWrite. Она использует некоторые части памяти SSD в качестве буфера записи.

Другие интересные новости:

▪ Каждое процессорное ядро получит маршрутизатор

▪ DC-DC-преобразователи MAX1553/4

▪ Процессоры с двойным ядром

▪ Качественное выращивание на кремнии полупроводниковых лазеров

▪ Искусственные мышцы из нейлона для роботов будущего

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Культурные и дикие растения. Подборка статей

▪ статья Ложь, наглая ложь и статистика. Крылатое выражение

▪ статья Зачем немецкие военные дирижабли комплектовались спускаемой на длинном тросе корзиной? Подробный ответ

▪ статья Проверка и регулировка грозозащиты. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Ловим микроны. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Зарядное устройство к цифровому фотоаппарату. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026