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:

▪ Атмосферная рефракция

▪ Электромотор из скрепок

▪ Геронов фонтан

Смотрите другие статьи раздела Детская научная лаборатория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Умная капсула GISMO: миниатюрный анализ здоровья кишечника изнутри 05.06.2026

Медицина активно ищет способы сделать диагностику заболеваний желудочно-кишечного тракта менее инвазивной, комфортной и информативной. Триллионы бактерий, населяющих наш кишечник, производят множество веществ, которые могут сигнализировать о воспалениях, нарушениях микробиоты и даже ранних стадиях серьезных заболеваний задолго до появления симптомов. Именно поэтому ученые из Бельгии и Нидерландов разработали революционную технологию - крошечную умную капсулу, способную "путешествовать" по пищеварительной системе и собирать ценные химические данные в реальном времени. Капсула GISMO (Gastrointestinal Smart Module), созданная специалистами imec и OnePlanet Research Center, по размеру сравнима с конфетой Tic Tac. Пациенту достаточно проглотить ее, после чего устройство начинает каждые 20 секунд анализировать химическую среду кишечника, в частности окислительно-восстановительный потенциал (redox balance), уровень pH и температуру. Собранные данные передаются на небольшой приемник, которы ...>>

Робот-уборщик томатов черри 05.06.2026

В условиях острого дефицита рабочей силы в сельском хозяйстве многих стран, особенно в Японии с ее стареющим населением, автоматизация сбора урожая становится одним из главных направлений развития агротехнологий. Роботы, способные бережно и точно собирать деликатные культуры, помогают фермерам снижать трудозатраты и поддерживать стабильное производство. Ярким примером такого прогресса стала разработка японской компании Tokuiten Inc. Японская агротехнологическая компания Tokuiten Inc. сообщила, что ее робот для сбора томатов черри с всасывающим механизмом успешно завершил пилотную фазу. С 25 мая 2026 года машина работает в штатном режиме на органической ферме (сертифицированной по стандарту JAS) площадью 2000 м2 в городе Чита префектуры Аити. Это один из первых случаев в Японии, когда робот для уборки овощных культур используется в повседневном коммерческом производстве. В апреле 2026 года один робот обеспечивал сбор до 31 кг томатов черри в сутки. По результатам внутренних провер ...>>

Экологичный способ добычи лития без кислот и высоких температур 04.06.2026

Растущий спрос на литий, необходимый для производства аккумуляторов электромобилей и систем хранения энергии, ставит перед человечеством серьезные экологические и экономические вызовы. Традиционные методы добычи этого металла часто сопровождаются высоким потреблением воды, значительными выбросами углекислого газа и образованием вредных отходов. Однако ученые из Массачусетского технологического института (MIT) предложили инновационный подход, который может кардинально изменить ситуацию, сделав добычу лития из твердых пород более чистой, дешевой и устойчивой. Новый процесс, подробно описанный в исследовании, опубликованном в журнале Science в мае 2026 года, позволяет химически разделять минерал сподумен на литий, алюминий и кремний без использования кислот и высокотемпературного обжига. В отличие от традиционных технологий, этот низкотемпературный метод основан на применении фторида аммония, который безопасно растворяет силикатную матрицу породы, высвобождая ценные компоненты. Йет- ...>>

Случайная новость из Архива Выращен полностью здоровый французскай бульдог 03.04.2024 Французские бульдоги, с их милыми мордашками и уникальным обликом, завоевали сердца многих людей. Однако, несмотря на свою популярность, эта порода страдает от множества здоровотворных проблем. Ученые и заводчики стремятся к изменению ситуации, и последние исследования открывают новые перспективы для здоровья французских бульдогов. Французские бульдоги, с их неповторимым обликом и нежным характером, стали любимцами многих. Однако, даже несмотря на свою популярность, эта порода страдает от множества здоровотворных проблем, связанных с ее уникальными чертами. Ученые и заводчики по всему миру ведут исследования, стремясь улучшить состояние французских бульдогов и сделать их более здоровыми. Одним из перспективных подходов является изменение стандартов породы, чтобы сделать ее физически более устойчивой. Однако, ученые отмечают, что для достижения этой цели может потребоваться скрещивание французских бульдогов с другими породами собак. Это вызовет изменения в внешности и характере животных, что потребует адаптации у любителей этой породы. Проблемы с дыханием, кожными заболеваниями и сложностями при родах - лишь некоторые из проблем, сталкивающихся французские бульдоги из-за своей анатомии. Изменение генетического кода породы может привести к снижению частоты возникновения этих проблем и увеличению продолжительности жизни животных. В настоящее время идут интенсивные исследования по созданию более здоровых и устойчивых представителей породы. Эксперименты с скрещиванием французских бульдогов с другими породами собак показывают обнадеживающие результаты, исследователи надеются, что в ближайшие годы это приведет к значительным улучшениям в здоровье и благополучии этой популярной породы. Исследования в области улучшения здоровья французских бульдогов представляют собой важный шаг в направлении создания более здоровых и сильных животных. Этот процесс требует совместных усилий ученых, заводчиков и любителей породы, но его результаты обещают значительное улучшение качества жизни этих прекрасных собак.

Другие интересные новости:

▪ Клюква задерживает развитие рака

▪ Молекулы остановлены при температуре абсолютного нуля

▪ Акустическая система Creative X-Fi Sonic Carrier

▪ Измеритель запахов

▪ Система уведомлений с помощью ветра, тени и стука

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовые электроприборы. Подборка статей

▪ статья Цветы невинного юмора. Крылатое выражение

▪ статья Каким образом Дедал и его сын Икар сбежали с острова Крит? Подробный ответ

▪ статья Ионизирующие излучения и защита от них

▪ статья Радиочастотный искатель подслушивающих устройств. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья ВЧ преобразователь сигнала. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026