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Fulmine subacqueo. Laboratorio di scienze per bambini

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Dicono che alla fine degli anni '1940 del secolo scorso, la studentessa Leva Yutkin aspettava un temporale sulla riva del lago. All'improvviso, un fulmine colpì l'acqua, sollevando un'enorme fontana verso il cielo, bagnando il giovane dalla testa ai piedi. Ricordo lo strano evento. L'insegnante di scuola ha dato a Leva una piccola macchina elettrostatica e lo studente non ha risparmiato diversi anni per riprodurre sperimentalmente ciò che ha visto.

Sembrerebbe che tutto sia semplice: getta un filo in un recipiente con acqua, porta l'altro in superficie e gira la maniglia della macchina. Ma sia la prima che la centesima scintilla non hanno dato alcun effetto ...

E poi è successo. Un piccolo acquario si è improvvisamente diviso in diversi grandi pezzi silenziosamente e l'acqua è entrata di corsa nella stanza. Questo successo ha determinato la vita futura di Yutkin l'inventore.

Si è scoperto che se si esegue correttamente una scarica elettrica in acqua e si utilizza anche una fonte di energia più potente per questo rispetto a una macchina elettrostatica scolastica, si ottiene una potente esplosione. Il suo potere ha distrutto qualsiasi materiale. Tutto parlava di pressioni di migliaia e decine di migliaia di atmosfere. Non sorprende che nel 1950 L.A. Yutkin, insieme a sua moglie Lidia Alexandrovna Goltsova, abbia presentato una domanda per un "Metodo per ottenere pressioni elevate e ultraelevate". La domanda è stata coronata da un certificato di copyright, tuttavia, dopo sette anni ... (Più tardi L.A. Yutkin e L.A. Goltsova hanno realizzato circa altre 150 invenzioni!)

Durante una scarica elettrica, nell'acqua si verificano processi complessi. Nella sua prima fase, che dura un microsecondo, si forma un canale di plasma con una temperatura fino a 40000 °C. Il plasma si espande a una velocità paragonabile alla velocità del suono nell'acqua (1410 m/s). Si forma così la prima onda d'urto e una cavità riempita di vapore caldo e gas, che gradualmente completa la sua espansione, poi inizia a pulsare e infine collassa.

C'è un effetto cumulativo simile a quello usato nei proiettili perforanti. La pressione che si verifica in questa fase, secondo gli scienziati, può raggiungere le 450mila atmosfere. Non sorprende che non ci siano materiali in grado di resistere a una scintilla elettrica in acqua.

Si noti che le scariche elettriche nell'acqua sono state osservate già nel XIX secolo. Ma gli scienziati non hanno visto nulla di straordinario in loro. E L.A. Yutkin ha scoperto molte cose interessanti. Pertanto, l'intera gamma di fenomeni associati a una scarica elettrica in acqua e altri liquidi è comunemente chiamata effetto elettroidraulico (EGE) o effetto Yutkin.

Nell'EGE, fino al 30-80% dell'energia elettrica viene convertita in lavoro meccanico e talvolta il calore viene rilasciato in modo significativo, 2-3 volte di più. Il motivo è nei processi che si verificano nei momenti di collasso della cavità. Sfortunatamente, sappiamo poco di loro. La maggior parte di essi si verifica quando la cavità è ridotta a dimensioni che non sono distinguibili in nessun microscopio. Inoltre, la fase più interessante del collasso dura molto meno di un miliardesimo di secondo. Tuttavia, la mancanza di conoscenze teoriche non impedisce l'applicazione pratica dell'effetto Yutkin.

Innanzitutto si tratta della frantumazione di un'ampia varietà di materiali, che vanno dalla semplice trasformazione di blocchi di pietra in macerie. Così, durante la ricostruzione di uno dei ponti di Mosca, le vecchie parti in cemento sono state ridotte in briciole utilizzando scariche elettriche, che sono state utilizzate per realizzarne di nuove.

Ma ci sono processi di frantumazione più sottili. Sulla superficie delle parti in acciaio gettate in uno stampo di terra, uno strato di terra e scaglie rimane saldamente radicato in esso. La sua rimozione è estremamente laboriosa se non si utilizza EGE. E se lo usi, il processo è estremamente semplice. I dettagli sono posizionati nella vasca da bagno, alcuni colpi di fulmine sott'acqua e la loro superficie è pulita.

L'effetto Yutkin consente non solo di distruggere, ma anche di creare. Ecco come, ad esempio, viene utilizzato per stampare parti da una lamiera. Innanzitutto, creano una matrice, un dettaglio di forma inversa rispetto a quello che vogliono ricevere. Viene posizionato sul fondo della vasca, una lamiera viene premuta saldamente sopra e l'aria viene pompata da sotto. Quindi l'acqua viene versata sopra e in essa vengono prodotti scarichi. La lamiera si piega e riempie accuratamente l'intera superficie della matrice.

Va detto che lo stampaggio della lamiera può essere effettuato in molti altri modi, ad esempio mediante pressione dell'olio o martellatura su uno strato di gomma. Ma qui è necessario utilizzare un metallo particolarmente duttile e morbido, il che significa che la parte è fragile. L'effetto Yutkin consente di stampare parti da metalli fragili e resistenti e la parte è molto resistente.

Capace di EGE e perforazione. Il trapano di Yutkin è costituito da un'asta di plastica con un elettrodo all'interno e una corona di qualsiasi metallo, come il rame. Sia la corona che l'albero sono fermi, solo l'elettrodo a filo leggero ruota. L'acqua viene fornita attraverso un altro dei canali nell'asta. Ad ogni giro dell'elettrodo, i denti della corona fissa girano intorno a molte scintille, schiacciando la roccia sottostante in polvere, e l'acqua la porta in superficie. E non ci sono razze in grado di resistere a un simile esercizio.

Una volta, L.A. Yutkin e L.A. Goltsova hanno sottoposto il terreno ordinario a shock EG, soffiando aria attraverso di esso. Il fatto è che i sali minerali in esso contenuti arrivano alle radici delle piante, principalmente dalla superficie delle sue particelle. I microfulmini li hanno schiacciati, la superficie è aumentata e la maggior parte dei sali contenuti nel terreno sono diventati disponibili per le radici delle piante. Inoltre, l'azoto contenuto nell'aria è passato sotto forma di composti chimici a disposizione delle piante. La terra ordinaria si è trasformata in un meraviglioso fertilizzante ecologico!

Puoi parlare a lungo dell'effetto Yutkin, ma è meglio provarlo tu stesso. La cosa principale è una sorgente ad alta tensione in grado di creare impulsi acuti e in rapida crescita. Negli impianti industriali viene utilizzato un trasformatore ad alta tensione da 30-60 kV, che carica il condensatore attraverso un raddrizzatore. Tuttavia, è molto difficile realizzare una tale fonte di energia ed è pericoloso lavorarci.

Il modo più semplice è fare come lo stesso Yutkin: iniziare gli esperimenti con una piccola macchina elettrostatica scolastica che può dare circa 30000 V. Con essa devi assemblare un circuito composto da due scaricatori d'aria ed elettrodi montati sul fondo del bagno. Ma prima, devi mettere in ordine la macchina elettrostatica stessa: smontarla e pulirla accuratamente dalla polvere.

Attenzione! Tutti i lavori su una macchina elettrica sono pericolosi! Possono essere condotti solo in presenza di adulti!

Per noi, due condensatori ad alta tensione "vaso di Leida" in piedi sul suo supporto sono molto importanti. Sono bicchieri ricoperti di pellicola. Vanno puliti dalla polvere con particolare attenzione, cercando di non danneggiare la lamina, che è il rivestimento dei condensatori: la polvere ad alta tensione è un buon conduttore. Chiudendo la corrente generata dalla macchina, non ti permetterà di ottenere alta tensione.

Dovresti anche prestare attenzione alle piccole spazzole di rame - collettori di corrente. Devono essere puliti da un rivestimento scuro di ossidi. Infine, la macchina elettrostatica deve essere ben asciugata. Per fare questo, mettilo per un giorno vicino a una stufa calda. Dopodiché, inizierà a lavorare in modo che tu non la riconosca. Le scintille saranno grandi, sonore e frequenti. Procediamo ora ad ottenere l'effetto elettroidraulico.

Avrai bisogno di una vasca da bagno con pareti trasparenti. Un vaso di vetro non va bene: non resisterà al colpo d'ariete. È meglio prendere il fondo di una bottiglia di plastica da cinque litri.

Dovrebbe essere collegato alla macchina elettrostatica con un cavo ad alta tensione, simile a quello utilizzato nel sistema di accensione di un'auto. Per formare un impulso, è necessario creare due spinterometri. Ciascuno di essi è costituito da palline con un diametro di 15-20 mm fissate su un pezzo di plastica. Possono essere trovati tra gli elettrodomestici della vecchia scuola. Regolare gli scaricatori in modo che la distanza tra le sfere sia di 15-20 mm.

Attacca le palette sul fondo della vasca. Il loro ruolo è svolto dalle estremità spelate del filo ad alta tensione. La distanza tra loro è di 50-80 mm. Dopodiché, versa l'acqua nella vasca da bagno e inizia a sperimentare.

Autore: A.Ilyin

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