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LABORATÓRIO CIENTÍFICO INFANTIL
efeito cumulativo. Laboratório de Ciências para Crianças
Diretório / Laboratório de Ciências para Crianças A ação cumulativa é o fenômeno da concentração de uma explosão em uma determinada direção. Um recesso é feito na carga explosiva, cuja superfície é coberta por um revestimento de metal. Durante a explosão, o revestimento é fortemente comprimido e o metal sob a influência de alta pressão adquire as propriedades de um líquido. Como resultado, um fino jato de metal é ejetado da casca comprimida a uma velocidade de 12-16 km/s. A densidade de energia no jato é comparável à densidade de energia de uma explosão nuclear. Não é de surpreender que seja capaz de queimar até armaduras muito grossas. Hoje trazemos a sua atenção vários experimentos que o ajudarão a experimentar o efeito cumulativo, mas notamos, sem um único grama de explosivos. Lembre-se, se você bater a mão na água e virar a palma da mão em um ângulo, nasce um jato fino e forte ... E tendo um tripé escolar e um dispositivo simples que consiste em uma haste com uma espátula, você pode montar um experimento ainda mais científico e determinar a velocidade do jato pelo alcance do "tiro". Não é difícil calcular com que velocidade a lâmina tocou na água (porque nós mesmos escolhemos a altura da queda da haste), assim podemos saber quanto a velocidade se multiplica devido ao incrível efeito de acumulação, ou seja, 10 - 15 vezes, como em explosões reais.
Uma experiência simples e bonita pode ser feita com uma rápida imersão na água de um funil. Só não se empolgue: o jato atinge facilmente o teto. E é isso que acontece: as paredes de um funil em movimento criam um fluxo de água que converge para o seu eixo. Ao colidir, os jatos de líquido diminuem a velocidade e, como resultado, a pressão aumenta. Quando aplicado a uma pequena quantidade de água na garganta do funil, confere-lhe uma velocidade considerável. E toda a essência do efeito é que a energia de um fluxo que se move lentamente com uma grande massa é transferida para um fluxo que tem uma massa menor, mas sua velocidade é várias vezes maior.
Nossas experiências com uma espátula ou um funil fornecem reflexões sobre bombas hidráulicas de impulso para fornecer pequenas massas de líquido sob alta pressão. Este é um dos "pontos em branco" da tecnologia moderna. Se criássemos uma bomba capaz de injetar um milímetro cúbico de gasolina no cilindro de um motor de motocicleta por curso do pistão e a uma pressão de 4-5 MPa, poderíamos percorrer pelo menos 1000 km em um reabastecimento do tanque. É ótimo, não é? Não é possível resolver esse problema apenas reduzindo grosseiramente uma bomba de combustível convencional - é muito difícil fazê-lo mesmo em uma única cópia. Efeitos hidrodinâmicos engenhosos nos ajudarão a descobrir isso.
Aqui está outra experiência curiosa, onde o mesmo efeito cumulativo se manifesta. Jogue uma bola na água. Depois de repetir o experimento várias vezes, você notará, ou melhor, sentirá que a bola sai de um funil na água. Suas paredes desmoronam e um filete de água fino e pontiagudo sobe. Mas há uma sutileza aqui. Mesmo um efeito tão óbvio em experimentos nem sempre é possível. Acontece que a superfície da bola deve estar coberta de gordura.
Um fenômeno semelhante ocorre quando uma gota de água cai na água. É curioso que no topo do jato cumulativo (isso pode ser visto nas fotos) se formem gotículas minúsculas. Devido ao seu pequeno tamanho, eles são capazes de flutuar no ar como partículas de poeira. Este belo efeito é usado na construção de fontes. Mas cientistas americanos descobriram que também ocorre ao dar descarga ... no banheiro, devido ao qual o conteúdo em doses microscópicas fica no ar. Os médicos veem isso como um dos canais de propagação de doenças perigosas e os engenheiros - um excelente motivo para reflexão. No Museu Britânico, os retratos do inventor da máquina a vapor e do inventor do banheiro Brama estão lado a lado. Eles são considerados os maiores benfeitores da humanidade, e não se sabe quem é mais importante... No entanto, vamos experimentar melhor com explosões. E responderemos imediatamente à pergunta "coroa" de muitas cartas recebidas pelo editor: "É possível fazer explosivos em casa?" Nós respondemos: "É possível, mas é impossível permanecer vivo!" No entanto, a principal tarefa dos explosivos é a liberação de energia mecânica em alta velocidade e em um determinado volume. Por exemplo, o TNT é capaz de liberar cerca de 2000 kJ de energia mecânica por centímetro cúbico. Você e eu, sem arriscar nada, faremos experimentos com uma substância pelo menos dez vezes mais potente. É... um plasma que se forma após uma descarga elétrica na água. Então, vamos montar a instalação, cujo diagrama é mostrado na figura. Consiste em um capacitor (1-3 mil pF, 24 kV), uma cubeta de plástico com água destilada e dois centelhadores. Conectamos o capacitor a uma fonte de alta tensão "Discharge-1" ou a uma máquina eletrostática. À medida que o capacitor carrega, a diferença de potencial entre os eletrodos do entreferro aumenta e ocorre a autodescarga. O pulso de corrente resultante cria uma descarga entre os eletrodos na água. O efeito que cria é equivalente a uma explosão em miniatura de um explosivo pesado. Alertamos: um aumento na capacitância do capacitor não acrescenta nada de fundamentalmente novo aos efeitos observados, mas torna-se perigoso trabalhar com a instalação.
Ao produzir descargas a uma profundidade de 5-10 mm, pode-se observar sultões de água, semelhantes a uma onda da explosão de uma bomba de profundidade. Tente montar um dispositivo com folga de descarga em um pedaço de mangueira transparente. Sele as entradas de arame com plasticina. Após fixar o aparelho em um tripé, encha-o com água e descarte. O menisco formado pela água entrará em colapso e um fino jato cumulativo espirrará alto sob o teto.
Um circuito elétrico para obtenção de descargas elétricas subaquáticas: uma fonte de alta tensão, um capacitor e dois dispositivos de descarga. Um deles, com uma folga de descarga de ar de cerca de dois centímetros, serve para formar um pulso. Passando pela água, um impulso elétrico criará um efeito explosivo no segundo dispositivo de descarga com uma folga de 1-2 mm. Todos os condutores imersos em água devem estar bem isolados! Muitos dispositivos diferentes podem ser propostos nos quais ocorre um efeito cumulativo sem a participação de um explosivo. Em nossos experimentos, suas consequências eram absolutamente seguras para os outros por apenas um motivo - a energia insignificante dos processos. Mas quando dispositivos para esmagar pedras ou outros dispositivos semelhantes que requerem altas energias são criados em sua base, eles se tornarão perigosos, embora não contenham nenhum explosivo. No entanto, uma britadeira ou uma máquina de corte de metal também requer apenas "você" para ser abordada. Autor: A. Saveliev
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