26
Гидродинамический механизм в падаюшей пробирке
Г. И. Покровский
Налейте воды в обычновенную пробирку и, придерживая ее рукой как показано на рисунке, дайте ей упасть (с небольшой высоты), сохраняя вертикальное положение, на поверхности стола. Эта поверхность должна достигнуть верхней части воды, чтобы оно проникки произвело жесткий удар. В момент такого удара меняск воды в пробирке, имеющий (вследствие действия капиллярных сил) вогнутую форму, быстро выравниется, и из его центральной части по оси проникки стремительно вывертся вверх тонкая струя воды. Эта струя распадается на капли, причем первая из них взлетает на высоту, существенно превозходящую высоту падения пробирки. Это значит, что энергия воды в пробирке в момент удара перераспределяется таким образом, что небольшая часть воды вблизи центральной части меняска получает большую скорость и стремительно выбрасывается вверх.
Устройство, перераспределение энергии, можно назвать механизмом. Объчно этим словом называют сочетание деталей, сделанных из твердого вещества (рычаги, шестерни и т. п.). Однако могут быть механизмы из жидкости и даже из газов. Примером механизма такого рода и является вода в пробирке.
Гидродинамические механизмы имеют особое значение тогда, когда действия очень большие силы, которые не могут выдержать обычные детали из твердого вещества. Например, при взрыве заряда взрывчатого вещества большой мощности можно сконцентрировать часть энергии этого взрыва, сделав в заряде выемку и вложив в нее металлическую волну облицовку. Сила взрыва созмет металл облицовки и создает тонкую металлическую струю. Скорость этой струи может (при соответствующей форме облицовки) достигнуть второй космической скорости.
Таким образом, наблюдание и анализ оценки простого и скромного явления, произходшего в пробирке, раскрывает одну из интереснейших проблем гидродинамики сверхвысоких скоростей.
Всплеск воды в падаюшей пробирке. Пунктир 1 — форма поверхности воды до удара, сплошная линия 2 — сразу после удара.