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LABORATÓRIO CIENTÍFICO INFANTIL
Relâmpago subaquático. Laboratório de Ciências para Crianças
Diretório / Laboratório de Ciências para Crianças Dizem que no final da década de 1940 do século passado, a estudante Leva Yutkin esperava uma tempestade passar na margem do lago. De repente, um raio atingiu a água, erguendo uma enorme fonte para o céu, encharcando o jovem da cabeça aos pés. Lembro-me do estranho acontecimento. A professora da escola deu a Leva uma pequena máquina eletrostática, e o aluno não poupou vários anos para reproduzir experimentalmente o que viu. Parece que tudo é simples: jogue um fio em um recipiente com água, leve o outro à sua superfície e gire a manivela da máquina. Mas tanto a primeira quanto a centésima faísca não deram efeito ... E então aconteceu. Um pequeno aquário de repente se dividiu em vários pedaços grandes silenciosamente, e a água invadiu a sala. Esse sucesso determinou a vida futura do inventor Yutkin.
Descobriu-se que, se você conduzir corretamente uma descarga elétrica na água e até mesmo usar uma fonte de energia mais poderosa para isso do que uma máquina eletrostática escolar, obterá uma explosão poderosa. Seu poder destruiu qualquer material. Tudo falava de pressões de milhares e dezenas de milhares de atmosferas. Não é de surpreender que em 1950 L.A. Yutkin, junto com sua esposa Lidia Alexandrovna Goltsova, tenha apresentado um pedido de "Método para obter pressões altas e ultra-altas". O aplicativo foi coroado com um certificado de direitos autorais, no entanto, após sete anos ... (mais tarde L.A. Yutkin e L.A. Goltsova fizeram cerca de 150 outras invenções!) Durante uma descarga elétrica, processos complexos ocorrem na água. Em seu primeiro estágio, que dura um microssegundo, forma-se um canal de plasma com temperatura de até 40000°C. O plasma se expande a uma velocidade comparável à velocidade do som na água (1410 m/s). É assim que se forma a primeira onda de choque e uma cavidade preenchida com vapor quente e gás, que gradualmente completa sua expansão, depois começa a pulsar e finalmente desmorona. Há um efeito cumulativo semelhante ao usado em projéteis perfurantes. A pressão que surge nessa fase, segundo os cientistas, pode chegar a 450 mil atmosferas. Não é de surpreender que não existam materiais que resistam a uma faísca elétrica na água. Observe que descargas elétricas na água foram observadas já no século XIX. Mas os cientistas não viram nada de notável neles. E L.A. Yutkin descobriu muitas coisas interessantes. Portanto, toda a gama de fenômenos associados a uma descarga elétrica em água e outros líquidos é comumente chamada de efeito eletro-hidráulico (EGE) ou efeito Yutkin. No EGE, até 30-80% da energia elétrica é convertida em trabalho mecânico, e o calor às vezes é liberado significativamente, 2 a 3 vezes mais. A razão está nos processos que ocorrem nos momentos de colapso da cavidade. Infelizmente, sabemos pouco sobre eles. A maioria deles ocorre quando a cavidade é reduzida a tamanhos que não são distinguíveis em nenhum microscópio. Além disso, o estágio mais interessante do colapso dura muito menos que um bilionésimo de segundo. No entanto, a falta de conhecimento teórico não impede a aplicação prática do efeito Yutkin. Em primeiro lugar, trata-se da trituração de uma grande variedade de materiais, desde a simples transformação de blocos de pedra em entulho. Assim, durante a reconstrução de uma das pontes de Moscou, velhas peças de concreto foram transformadas em migalhas por meio de descargas elétricas, que serviram para fazer novas. Mas existem processos de esmagamento mais sutis. Na superfície das peças de aço fundidas em um molde de terra, uma camada de terra e escamas permanece firmemente enraizada nela. Removê-lo é extremamente trabalhoso se o EGE não for usado. E se você usá-lo, o processo é extremamente simples. Os detalhes são colocados no banho, alguns golpes de raios subaquáticos - e sua superfície é limpa. O efeito Yutkin permite não apenas destruir, mas também criar. Veja como, por exemplo, é usado para estampar peças de uma chapa metálica. Primeiro, eles fazem uma matriz - um detalhe com formato inverso ao que desejam receber. Ele é colocado no fundo do banho, uma folha de metal é firmemente pressionada em cima e o ar é bombeado por baixo dela. Em seguida, a água é derramada por cima e as descargas são produzidas nela. A folha de metal dobra e preenche com precisão toda a superfície da matriz. Deve-se dizer que a estampagem da folha pode ser feita de muitas outras maneiras, por exemplo, por pressão de óleo ou martelando uma camada de borracha. Mas aqui é necessário usar um metal particularmente dúctil e macio, o que significa que a peça é frágil. O efeito Yutkin permite estampar peças de metais frágeis e fortes, e a peça é muito forte. Capaz de EGE e perfuração. A broca de Yutkin consiste em uma haste de plástico com um eletrodo dentro e uma coroa feita de qualquer metal, como cobre. Tanto a coroa quanto o eixo são estacionários, apenas o eletrodo de fio leve gira. A água é fornecida através de outro dos canais na haste. A cada volta do eletrodo, os dentes da coroa fixa giram em torno de muitas faíscas, esmagando a rocha abaixo em pó, e a água a carrega para a superfície. E não há raças que resistam a tal exercício. Certa vez, L.A. Yutkin e L.A. Goltsova submeteram o solo comum a choques EG, soprando ar através dele. O fato é que os sais minerais contidos nele chegam às raízes das plantas, principalmente da superfície de suas partículas. Microrelâmpagos os esmagaram, a superfície aumentou e a maior parte dos sais contidos no solo ficou disponível para as raízes das plantas. Além disso, o nitrogênio contido no ar passou para a forma de compostos químicos disponíveis para as plantas. A terra comum se transformou em um maravilhoso fertilizante ecológico!
Você pode falar muito sobre o efeito Yutkin, mas é melhor tentar você mesmo. O principal é uma fonte de alta tensão capaz de criar pulsos agudos e de rápido crescimento. Em instalações industriais, é utilizado para isso um transformador de alta tensão de 30-60 kV, que carrega o capacitor por meio de um retificador. No entanto, é muito difícil fazer essa fonte de energia e é perigoso trabalhar com ela. A maneira mais fácil é fazer o mesmo que o próprio Yutkin: iniciar experimentos com uma pequena máquina eletrostática escolar que pode fornecer cerca de 30000 V. Com ela, você deve montar um circuito composto por dois descarregadores de ar e eletrodos montados no fundo do banho. Mas primeiro você precisa colocar a própria máquina eletrostática em ordem completa - desmonte e limpe-a completamente do pó. Atenção! Todo trabalho em uma máquina elétrica é perigoso! Eles só podem ser conduzidos na presença de adultos! Para nós, dois capacitores "Jarro de Leyden" de alta tensão em seu suporte são muito importantes. São copos cobertos com papel alumínio. Eles devem ser limpos de poeira com muito cuidado, tentando não danificar a folha, que é o revestimento dos capacitores: a poeira em altas tensões é um bom condutor. Fechando a corrente gerada pela máquina, não permitirá que você ganhe alta tensão. Você também deve prestar atenção às pequenas escovas de cobre - coletores de corrente. Eles precisam ser limpos de uma camada escura de óxidos. Finalmente, a máquina eletrostática deve estar bem seca. Para fazer isso, coloque-o por um dia perto de um aquecedor quente. Depois disso, ela começará a trabalhar para que você não a reconheça. As faíscas serão grandes, sonoras e frequentes. Agora passamos a obter o efeito eletro-hidráulico. Você precisará de uma banheira com paredes transparentes. Um recipiente de vidro não é bom - não resistirá ao golpe de aríete. É melhor pegar o fundo de uma garrafa plástica de cinco litros. Deve ser conectado à máquina eletrostática com um fio de alta tensão, semelhante ao usado no sistema de ignição de um carro. Para formar um pulso, é necessário fazer dois centelhadores. Cada um deles consiste em bolas com diâmetro de 15 a 20 mm fixadas em um pedaço de plástico. Eles podem ser encontrados entre os aparelhos da velha escola. Ajuste os pára-raios para que a distância entre as esferas seja de 15 a 20 mm. Prenda as pás no fundo da banheira. Seu papel é desempenhado pelas pontas descascadas do fio de alta tensão. A distância entre eles é de 50-80 mm. Depois disso, coloque água no banho - e comece a experimentar. Autor: A.Ilyin
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