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LABORATORIO SCIENTIFICO PER BAMBINI
Effetto cumulativo. Laboratorio scientifico per bambini
Elenco / Laboratorio di scienze per bambini L'azione cumulativa è il fenomeno di concentrazione di un'esplosione in una determinata direzione. Nella carica esplosiva viene praticata una rientranza, la cui superficie è ricoperta da un rivestimento metallico. Durante un'esplosione, il rivestimento viene fortemente compresso e il metallo, sotto l'influenza dell'alta pressione, acquisisce le proprietà di un liquido. Di conseguenza, un sottile flusso metallico viene espulso dal guscio compresso ad una velocità di 12-16 km/s. La densità di energia nel getto è paragonabile alla densità di energia di un'esplosione nucleare. Non sorprende che possa bruciare anche armature molto spesse. Oggi portiamo alla vostra attenzione diversi esperimenti che vi aiuteranno a sperimentare l'effetto cumulativo, ma, attenzione, senza un solo grammo di esplosivo. Ricorda, se sbatti la mano sull'acqua e giri il palmo in un angolo, nasce un ruscello sottile e forte... E con un treppiede scolastico e un semplice dispositivo costituito da un'asta con una spatola, puoi eseguire un'operazione uniforme un esperimento più scientifico e dalla portata del “tiro” è possibile determinare la velocità dei getti. Non è difficile calcolare a quale velocità la lama ha toccato l'acqua (dopotutto, scegliamo noi stessi l'altezza di caduta dell'asta), quindi possiamo scoprire quanto la velocità viene moltiplicata a causa dello straordinario effetto di cumulo, vale a dire 10 - 15 volte, come nelle vere esplosioni.
Un esperimento semplice e bellissimo può essere effettuato immergendo velocemente un imbuto nell'acqua. Basta non lasciarsi trasportare troppo: il getto raggiunge facilmente il soffitto. Ciò che accade è questo: le pareti di un imbuto in movimento creano un flusso d'acqua convergente verso il suo asse. In caso di collisione, i getti liquidi rallentano e, di conseguenza, la pressione aumenta. Se applicato su una piccola quantità di acqua nella gola dell'imbuto, gli conferisce una notevole velocità. E l'essenza dell'effetto è che l'energia di un flusso che si muove lentamente con una grande massa viene trasferita a un flusso che ha una massa più piccola, ma la sua velocità è molte volte maggiore.
I nostri esperimenti con una pala o un imbuto forniscono spunti di riflessione sulle pompe idrauliche a impulsi per erogare piccole masse di liquido ad alta pressione. Questo è uno dei "punti bianchi" della tecnologia moderna. Se creassimo una pompa in grado di iniettare un millimetro cubo di benzina nel cilindro di un motore motociclistico con una corsa del pistone e ad una pressione di 4-5 MPa, allora potremmo percorrere almeno 1000 km con un pieno. Fantastico, non è vero? Solo che non è possibile risolvere questo problema riducendo approssimativamente la pompa del carburante convenzionale: è molto difficile realizzarla anche in un unico esemplare. Effetti idrodinamici ingegnosi ci aiuteranno a comprendere questa questione.
Ecco un altro esperimento interessante in cui si manifesta lo stesso effetto cumulativo. Lancia una palla in acqua. Dopo aver ripetuto l'esperimento più volte, noterai, o meglio sentirai, che la palla lascia un imbuto nell'acqua. Le sue pareti crollano e si solleva un sottile flusso d'acqua a forma di ago. Ma c'è una sottigliezza qui. Anche un effetto così evidente non viene sempre raggiunto negli esperimenti. Si scopre che la superficie della palla dovrebbe essere ricoperta di grasso.
Un fenomeno simile si verifica quando una goccia d'acqua cade nell'acqua. È curioso che nella parte superiore del getto cumulativo (questo può essere visto nelle fotografie) si formino minuscole goccioline. A causa delle loro piccole dimensioni, sono in grado di fluttuare nell'aria come granelli di polvere. Questo bellissimo effetto viene utilizzato nella costruzione di fontane. Ma gli scienziati americani hanno scoperto che ciò avviene anche quando... si tira lo sciacquone, per cui il contenuto in dosi microscopiche finisce nell'aria. I medici lo vedono come uno dei canali di diffusione di malattie pericolose e gli ingegneri lo vedono come un ottimo motivo di riflessione. Nel British Museum, i ritratti dell'inventore del motore a vapore e dell'inventore della toilette, Brahma, si trovano uno accanto all'altro. Sono considerati i più grandi benefattori dell'umanità e non si sa chi sia più importante... Tuttavia, sperimentiamo meglio con le esplosioni. E risponderemo subito alla domanda “corona” di tante lettere ricevute dal redattore: “È possibile fabbricare esplosivi in casa?” Rispondiamo: "È possibile, ma non puoi rimanere in vita!" Tuttavia, il compito principale degli esplosivi è quello di rilasciare energia meccanica ad alta velocità e in un determinato volume. Ad esempio, il TNT è in grado di rilasciare circa 2000 kJ di energia meccanica per centimetro cubo. Tu ed io, senza rischiare nulla, condurremo esperimenti con una sostanza almeno dieci volte più potente. Questo è... plasma che si forma dopo una scarica elettrica nell'acqua. Quindi, assembliamo l'installazione, il cui schema è mostrato in figura. È costituito da un condensatore (1-3 mila pF, 24 kV), una cuvetta di plastica con acqua distillata e due spinterometri. Colleghiamo il condensatore a una fonte ad alta tensione "Discharge-1" o una macchina elettrostatica. Quando il condensatore si carica, la differenza di potenziale tra gli elettrodi e il traferro aumenta e si verifica l'autoscarica. L'impulso di corrente risultante crea una scarica tra gli elettrodi situati nell'acqua. L'effetto che crea è equivalente all'esplosione in miniatura di un esplosivo super potente. Ti avvertiamo: l'aumento della capacità del condensatore non aggiunge nulla di fondamentalmente nuovo agli effetti osservati, ma lavorare con l'installazione diventa pericoloso.
Producendo scariche a una profondità di 5-10 mm, è possibile osservare pennacchi d'acqua che sembrano un'onda derivante dall'esplosione di una carica di profondità. Prova ad assemblare un dispositivo con uno spazio di scarico in un pezzo di tubo trasparente. Sigillare gli ingressi dei cavi con la plastilina. Dopo aver fissato il dispositivo al treppiede, riempirlo con acqua e scaricarlo. Il menisco formato dall'acqua collasserà e un sottile flusso cumulativo schizzerà in alto verso il soffitto.
Circuito elettrico per la produzione di scariche elettriche subacquee: sorgente di alta tensione, condensatore e due dispositivi di scarica. Uno di essi, con un'intercapedine di scarico dell'aria di circa due centimetri, serve a generare un impulso. Passando attraverso l'acqua, l'impulso elettrico creerà un effetto simile a un'esplosione nel secondo dispositivo di scarica con uno spazio di 1-2 mm. Tutti i conduttori immersi nell'acqua devono essere ben isolati! Si possono proporre molti dispositivi diversi in cui si verifica un effetto cumulativo senza la partecipazione di un esplosivo. Nei nostri esperimenti, le sue conseguenze erano assolutamente sicure per gli altri per un solo motivo: l'energia trascurabile dei processi. Ma quando vengono utilizzati per creare dispositivi per frantumare pietre o altri dispositivi simili che richiedono elevata energia, diventeranno pericolosi, anche se non contengono esplosivi. Tuttavia, anche un martello pneumatico o una macchina per il taglio dei metalli devono essere indirizzati solo come “tu”. Autore: A. Saveliev
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