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:

▪ Чем горячее - тем прохладнее

▪ Зеркало для телескопа

▪ Делаем холод

Смотрите другие статьи раздела Детская научная лаборатория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Взаимодействие фотонов с парами атомов 25.08.2021 Ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) впервые заставили фотоны взаимодействовать с парами атомов. Этот прорыв важен для области квантовой электродинамики резонаторов (КЭД), передовой области, которая лежит в основе квантовых технологий. Человечество двигается на пути к повсеместному использованию технологий основанных на квантовой физике. Но, чтобы достичь этого, сначала необходимо овладеть заставить свет взаимодействовать с материей - или, говоря точнее, фотоны с атомами. В некоторой степени за такие технологии отвечает передовая область квантовой электродинамики резонатора (КЭД). Сейчас она уже используется в квантовых сетях и квантовой обработке информации. Но предстоит еще долгий путь. Современные взаимодействия света и вещества ограничиваются отдельными атомами , что ограничивает способность человека изучать их в виде сложных систем, задействованных в квантовых технологиях. В новой работе исследователи использовали Ферми-газ (или идеальный газ Ферми - Дирака). Это газ, состоящий из частиц, удовлетворяющих статистике Ферми - Дирака, то есть имеют малую массу и высокую концентрацию. Например, электроны в металле. "В отсутствие фотонов газ можно получить в состоянии, когда атомы взаимодействуют друг с другом, образуя слабосвязанные пары - объясняет Жан-Филипп Бранту из Школы фундаментальных наук EPFL. - Когда свет попадает в газ, некоторые из этих пар превращаются в химически связанные молекулы, поглощаясь фотонами". Ключевой концепцией нового эффекта является то, что он происходит "когерентно". Это значит, что фотон поглощается, чтобы превратить пару атомов в молекулу, затем испускается обратно и так несколько раз. Система пара-фотон образует новый тип состояния частицы, которые называют парными поляритон-поляритонными. Это стало возможным системе, где фотоны заключены в одном месте, где им приходится сильно взаимодействовать с атомами. Гибридные парные поляритоны приобретают некоторые свойства фотонов. Это значит, что их можно измерить оптическими методами. Они также приобретают некоторые свойства Ферми-газа. В будущем технология пригодится в квантовой химии: ученые впервые продемонстрировали, как некоторые химические реакции можно когерентно произвести с использованием одиночных фотонов.

Другие интересные новости:

▪ Кофе после рабочего дня вредит сну

▪ Биоразлагаемые контейнеры из салата

▪ Транскраниальная магнитная стимуляция улучшила кратковременную вербальную память

▪ Когда музыка убивает

▪ Устойчивые полимерные пластики из переработанных текстильных отходов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Искусство аудио. Подборка статей

▪ статья На заре ты ее не буди. Крылатое выражение

▪ статья Какое свойство Япета, спутника Сатурна, стало одной из основ знаменитого романа Артура Кларка «Космическая одиссея 2001 года»? Подробный ответ

▪ статья Наладчик контрольно-измерительных приборов и автоматики. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Усовершенствование освежителя воздуха Air Wick. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Устройство для плавного пуска питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026