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effet cumulatif. Laboratoire scientifique pour enfants

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L'action cumulative est le phénomène de concentration d'une explosion dans une direction donnée. Un évidement est pratiqué dans la charge explosive, dont la surface est recouverte d'un revêtement métallique. Lors de l'explosion, le revêtement est fortement comprimé et le métal sous l'influence d'une pression élevée acquiert les propriétés d'un liquide. En conséquence, un mince jet de métal est éjecté de la coque comprimée à une vitesse de 12 à 16 km/s. La densité d'énergie dans le jet est comparable à la densité d'énergie d'une explosion nucléaire. Il n'est pas surprenant qu'il soit capable de brûler même une armure très épaisse.

Aujourd'hui, nous portons à votre attention plusieurs expériences qui vous aideront à expérimenter l'effet cumulatif, mais, notons-le, sans un seul gramme d'explosifs.

N'oubliez pas que si vous frappez votre main sur l'eau et tournez votre paume en biais, un jet fin et puissant naît ... Et ayant un trépied scolaire et un simple appareil composé d'une tige avec une spatule, vous pouvez mettre en place un expérience encore plus scientifique, et déterminer la vitesse par la portée des jets "shot". Il n'est pas difficile de calculer à quelle vitesse la lame a touché l'eau (car nous choisissons nous-mêmes la hauteur de chute de la tige), nous pouvons ainsi savoir combien la vitesse se multiplie en raison de l'étonnant effet de cumul, à savoir 10 - 15 fois, comme dans de vraies explosions.

Charge creuse perforante. Lorsqu'il explose, un jet de métal se forme, se déplaçant à une vitesse de plusieurs dizaines de km/s

Une expérience simple et belle peut être faite avec une immersion rapide dans l'eau d'un entonnoir. Ne vous laissez pas trop emporter : le jet atteint facilement le plafond. Et voici ce qui se passe : les parois d'un entonnoir en mouvement créent un flux d'eau convergeant vers son axe. En entrant en collision, les jets de liquide ralentissent et, par conséquent, la pression augmente. Lorsqu'il est appliqué à une petite quantité d'eau à la gorge de l'entonnoir, il lui donne une vitesse considérable. Et toute l'essence de l'effet est que l'énergie d'un flux se déplaçant lentement avec une grande masse est transférée à un flux qui a une masse plus petite, mais sa vitesse est plusieurs fois supérieure.

Le moyen le plus simple d'obtenir un effet cumulatif sans explosion est de frapper la surface de l'eau avec une spatule inclinée. Connaissant la vitesse des pales, l'angle et la portée des gouttelettes d'eau, on peut calculer leur vitesse

Nos expérimentations à la spatule ou à l'entonnoir donnent matière à réflexion sur les pompes hydrauliques à impulsions pour l'alimentation de petites masses de liquide sous haute pression. C'est l'un des "points blancs" de la technologie moderne. Si nous devions créer une pompe capable d'injecter un millimètre cube d'essence dans le cylindre d'un moteur de moto par coup de piston, et à une pression de 4-5 MPa, alors nous pourrions parcourir au moins 1000 km en un ravitaillement du réservoir . C'est génial, n'est-ce pas ? Il n'est pas possible de résoudre ce problème uniquement par une réduction grossière d'une pompe à carburant conventionnelle - il est très difficile de le fabriquer même en un seul exemplaire. Des effets hydrodynamiques astucieux nous aideront à comprendre cela.

En abaissant rapidement l'entonnoir dans l'eau, vous pouvez obtenir un jet cumulatif frappant le plafond

Voici une autre expérience curieuse, où le même effet cumulatif se manifeste. Lancer une balle dans l'eau. Après avoir répété l'expérience plusieurs fois, vous remarquerez, ou plutôt vous sentirez que la balle laisse un entonnoir dans l'eau. Ses murs s'effondrent et un mince filet d'eau en forme d'aiguille monte. Mais il y a une subtilité ici. Même un effet aussi évident dans les expériences n'est pas toujours possible. Il s'avère que la surface de la balle doit être recouverte de graisse.

Coup de bélier - un phénomène qui ressemble à un effet cumulatif

L'émergence d'un jet cumulatif lorsqu'une balle tombe dans l'eau

Un phénomène similaire se produit lorsqu'une goutte d'eau tombe dans l'eau. Il est curieux qu'au sommet du jet cumulatif (cela se voit sur les photos) de minuscules gouttelettes se forment. En raison de leur petite taille, ils sont capables de flotter dans l'air comme des particules de poussière. Ce bel effet est utilisé dans la construction de fontaines. Mais des scientifiques américains ont découvert que cela se produit également lors de la chasse d'eau ... des toilettes, à cause de laquelle le contenu à des doses microscopiques est dans l'air. Les médecins y voient l'un des canaux de propagation de maladies dangereuses, et les ingénieurs - un excellent motif de réflexion. Au British Museum, les portraits de l'inventeur de la machine à vapeur et de l'inventeur des toilettes Brama sont côte à côte. Ils sont considérés comme les plus grands bienfaiteurs de l'humanité, et on ne sait pas qui est le plus important...

Cependant, expérimentons mieux les explosions. Et on répondra aussitôt à la question "couronne" de nombreux courriers reçus par l'éditeur : "Est-il possible de fabriquer des explosifs chez soi ?" Nous répondons : "C'est possible, mais il est impossible de rester en vie !" Cependant, la tâche principale des explosifs est la libération d'énergie mécanique à grande vitesse et dans un volume donné. Par exemple, le TNT est capable de libérer environ 2000 kJ d'énergie mécanique par centimètre cube. Vous et moi, sans rien risquer, allons mener des expériences avec une substance au moins dix fois plus puissante. C'est... un plasma qui se forme après une décharge électrique dans l'eau. Nous allons donc assembler l'installation dont le schéma est illustré sur la figure. Il se compose d'un condensateur (1-3 mille pF, 24 kV), d'une cuvette en plastique avec de l'eau distillée et de deux éclateurs.

Nous connectons le condensateur à une source haute tension "Discharge-1" ou à une machine électrostatique. Au fur et à mesure que le condensateur se charge, la différence de potentiel entre les électrodes à entrefer augmente et une auto-décharge se produit. L'impulsion de courant qui en résulte crée une décharge entre les électrodes dans l'eau. L'effet qu'il crée équivaut à une explosion miniature d'un explosif lourd. Nous vous prévenons : une augmentation de la capacité du condensateur n'ajoute rien de fondamentalement nouveau aux effets observés, mais il devient dangereux de travailler avec l'installation.

Décharge d'étincelle - une petite explosion électrique dans l'eau est capable de créer un jet cumulatif dans un tube d'eau.

En produisant des décharges à une profondeur de 5 à 10 mm, on peut observer des sultans d'eau, semblables à une vague d'explosion d'une bombe en profondeur. Essayez d'assembler un appareil avec un espace de décharge dans un morceau de tuyau transparent. Sceller les entrées de fil avec de la pâte à modeler. Après avoir fixé l'appareil sur un trépied, remplissez-le d'eau et déchargez-le. Le ménisque formé par l'eau s'effondrera et un mince jet cumulatif éclaboussera haut sous le plafond.

Un circuit électrique pour obtenir des décharges électriques sous-marines : une source haute tension, un condensateur et deux dispositifs de décharge. L'un d'eux, avec un espace de décharge d'air d'environ deux centimètres, sert à former une impulsion. En traversant l'eau, une impulsion électrique créera un effet explosif dans le deuxième dispositif de décharge avec un écart de 1-2 mm. Tous les conducteurs immergés dans l'eau doivent être bien isolés !

De nombreux dispositifs différents peuvent être proposés dans lesquels un effet cumulatif se produit sans la participation d'un explosif. Dans nos expériences, ses conséquences étaient absolument sans danger pour les autres pour une seule raison - l'énergie négligeable des processus. Mais lorsque des appareils pour broyer des pierres ou d'autres appareils similaires nécessitant de hautes énergies sont créés sur leur base, ils deviendront dangereux, bien qu'ils ne contiennent aucun explosif. Cependant, un marteau-piqueur ou une machine à couper les métaux ne nécessite également que "vous" pour être adressé.

Auteur : A. Saveliev

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