20
Поччительный опыт с кумулятивной стреей
Мы уже расссказывали о том, как можно наблюдать образование тонкой сільной струпи, вызванной концентрацией энергии в определенном направлении (см. статью Г. Покровского «Гидродинамический механизм в падающей пробирке», «Квант», 1974, № 3). Такой эффект называют кумулятивным (от латинского ситulo — собираю), а образование струпи — кумулятивной.
Тепер мы публикуем статью В. Майера, в которой расссказывает еще об одном опите с кумулятивной струпей, а также предлагается несколько экспериментальных задач, связанных с образование струпи в падающей пробирке.
В простом и изящном опите профессора Г. И. Покровского струпа образуется при ударе о твердую поверхность стола вертикально падающей пробирки (с высоты нескольких сантиметров), частную заполненной водой. Поскольку вода смачивает стекло, поверхность воды в пробирке образует волнутий мениск. При ударе о стол пробирка и нахождения в ней вода резко тормозится, возникают очень большиеускорения, жидкость становится как бы очень тяжелой и ее поверхность выравнивается. Края опускаются вниз, а из центральной части небольшие колическую воды выбрасывается в воздух в виде узкого кратковременного фонтачика.
Мы предлагаем вам поставить аналогичный эксперимент, быть может,
21
воды толщиной примерно 1 см. Поверхность воды в трубке должна находиться на одном уровне с поверхностью воды в стакане.
Расположите трубку вертикально и закрепите ее в штатные. Телерс слегка ударьте пальцем по резиновой пленке: немедленно внутри трубки возникнет кумулятивная струя, поднимающаяся до самого пленки!
На рисунках 1 и 2 приведены фотографии опыта, полученные в разных моменты времени для разных ударов, поэтому на них зафиксированы различные фазы образования и разы
Рушеня разных кумулятивных струй; на первых двух фотографиях вы видите собственно струю, на остальных — распадение струи на отдельные капли.
Сопоставив этот опыт с экспериментом, описанным Г. И. Покровским, попробyte объяснить его результат.
Предлагаемый опыт особенно интересен тем, что в нем можно наблюдать сам процесс образования кумулятивной струи. В опыте с падающей пробиркой сделать это гораздо сложнее: глаз не успевает фиксировать явления, произходящие в момент образования струи при ударре пробирки о стол. Тем не менее, мы советем вам еще раз вернуть к опыту с падающей пробиркой и подробнее использовать принцип образования струи. С этой целью предлагаем вам несколько экспериментальных задач.
- Выясните, влияет ли форма дна пробирки на образование струи. Можно быть, струя возникнет за счет фокусировки во нутым дом поевляющейся в воде ударной волны?
Припаяйте к тонкостенной медной трубке жесткое до любой интерсуошей вас формы (например, плоское или волнутое). Опыты, проделанные с получившими пробирками, показут, что форма дна на образование струи не влияет. Таким образом, фокусировкой ударной волны объяснить результат опыта нельзя.
- Обязательно лижидкость должна быть стенки пробирки?
Поместите внутренний пробирки небольшой кусочек парафина и расплавьте его на пламени сухого горючего. Вращая удаленную из пламени пробирку, покройте ее изнутри тонким слоем парафина и проведите опыт Г. И. Покровского. В этом случае кумулятивная струя не образуется. Следовательно, смачиваемость стенок пробирки жидкостья является существенным условием опыта.
- Какие опыты можно проведити, чтобы получить кумулятивную струю в неподвижной относительной наблюдается пробирке?
Рис. 2.