ברק מתחת למים. ציור, תיאור

מעבדה מדעית לילדים
ספרייה חינם / מדריך / מעבדת מדע לילדים

ברק מתחת למים. מעבדת מדע לילדים

מעבדת מדע לילדים

הם אומרים שבסוף שנות ה-1940 של המאה הקודמת חיכתה הסטודנטית לבה יוטקין סופת רעמים על שפת האגם. לפתע, ברק פגע במים, העלה מזרקה ענקית לשמיים, מכיף את הצעיר מכף רגל ועד ראש. אני זוכר את האירוע המוזר. מורה בית הספר נתן ללב מכונה אלקטרוסטטית קטנה, והתלמיד לא חסך כמה שנים כדי לשחזר בניסוי את מה שראה.

נראה שהכל פשוט: לזרוק חוט אחד לתוך כלי עם מים, להביא את השני אל פני השטח ולסובב את ידית המכונה. אבל גם הניצוץ הראשון וגם הניצוץ המאה לא השפיעו...

ואז זה קרה. אקווריום קטן התפצל לפתע לכמה חתיכות גדולות בשקט, ומים מיהרו לחדר. הצלחה זו קבעה את חייו העתידיים של יוטקין הממציא.

ברק מתחת למים

התברר שאם מנהלים נכון פריקה חשמלית במים, ואפילו משתמשים במקור אנרגיה חזק יותר עבור זה מאשר מכונה אלקטרוסטטית של בית ספר, מקבלים פיצוץ חזק. כוחו הרס כל חומר. הכל דיבר על לחצים של אלפים ועשרות אלפי אטמוספרות. אין זה מפתיע שבשנת 1950 הגיש ל.א. יוטקין, יחד עם רעייתו לידיה אלכסנדרובנה גולטסובה, בקשה ל"שיטה להשגת לחצים גבוהים ואולטרה גבוהים". הבקשה הוכתרה בתעודת זכויות יוצרים, אולם לאחר שבע שנים... (מאוחר יותר L.A. Yutkin ו- L.A. Goltsova עשו כ-150 המצאות נוספות!)

במהלך פריקה חשמלית מתרחשים תהליכים מורכבים במים. בשלב הראשון שלו, שנמשך מיקרו-שנייה, נוצרת תעלת פלזמה בטמפרטורה של עד 40000 מעלות צלזיוס. הפלזמה מתרחבת במהירות הדומה למהירות הקול במים (1410 מ'/שניה). כך נוצר גל ההלם הראשון וחלל מלא בקיטור חם ובגז, שמסיים בהדרגה את התפשטותו, ואז מתחיל לפעום ולבסוף קורס.

יש אפקט מצטבר דומה לזה המשמש בפגזים חודרי שריון. הלחץ שנוצר בשלב זה, על פי מדענים, יכול להגיע ל-450 אלף אטמוספרות. באופן לא מפתיע, אין חומרים שיכולים לעמוד בפני ניצוץ חשמלי במים.

שימו לב שפריקות חשמליות במים נצפו כבר במאה ה-XNUMX. אבל מדענים לא ראו בהם שום דבר מדהים. ול.א יוטקין גילה הרבה דברים מעניינים. לכן, כל מגוון התופעות הקשורות לפריקה חשמלית במים ובנוזלים אחרים נקרא בדרך כלל האפקט האלקטרו-הידראולי (EGE), או אפקט יוטקין.

ב-EGE, עד 30-80% מהאנרגיה החשמלית מומרת לעבודה מכנית, ולעיתים משתחרר חום באופן משמעותי, פי 2-3 יותר. הסיבה היא בתהליכים המתרחשים ברגעי קריסת חלל. למרבה הצער, אנחנו יודעים עליהם מעט. רובם מתרחשים כאשר החלל מצטמצם לגדלים שאינם ניתנים להבחנה בשום מיקרוסקופ. בנוסף, השלב המעניין ביותר של הקריסה נמשך הרבה פחות ממיליארדית השנייה. עם זאת, חוסר הידע התיאורטי אינו מונע את היישום המעשי של אפקט יוטקין.

קודם כל, מדובר בריסוק של מגוון רחב של חומרים, החל מהפיכה פשוטה של גושי אבן להריסות. אז, במהלך השחזור של אחד הגשרים במוסקבה, חלקי בטון ישנים הפכו לפירורים באמצעות פריקות חשמליות, ששימשו לייצור חדשים.

אבל יש תהליכי ריסוק עדינים יותר. על פני חלקי פלדה שנוצקים לתבנית עפר נותרת נטועה בתוכה שכבת אדמה ואבנית. הסרתו היא מייגעת ביותר אם לא נעשה שימוש ב-EGE. ואם אתה משתמש בו, התהליך פשוט ביותר. הפרטים מונחים באמבטיה, כמה מכות ברק מתחת למים - ומשטחם נקי.

אפקט יוטקין מאפשר לא רק להרוס, אלא גם ליצור. כך, למשל, משתמשים בו כדי להחתים חלקים מיריעת מתכת. ראשית, הם יוצרים מטריצה - פרט שצורתו הפוך לזה שהם רוצים לקבל. הוא מונח בתחתית האמבטיה, יריעת מתכת נלחצת בחוזקה למעלה ומתחתיו נשאב אוויר. לאחר מכן יוצקים מים מעל, ומייצרים בו הפרשות. יריעת המתכת מתכופפת וממלאת במדויק את כל פני השטח של המטריצה.

יש לומר כי הטבעת יריעות יכולה להתבצע בדרכים רבות אחרות, למשל בלחץ שמן או בפטיש על שכבת גומי. אבל כאן יש צורך להשתמש במתכת רקיעה ורכה במיוחד, מה שאומר שהחלק שביר. אפקט יוטקין מאפשר להחתים חלקים ממתכות שבירות וחזקות, והחלק חזק מאוד.

מסוגל EGE וקידוח. המקדחה של יוטקין מורכבת ממוט פלסטיק ובתוכו אלקטרודה וכתר העשוי מכל מתכת, כמו נחושת. גם הכתר וגם הפיר נייחים, רק אלקטרודת חוט האור מסתובבת. מים מסופקים דרך אחר מהתעלות במוט. בכל סיבוב של האלקטרודה, שיני הכתר הקבוע מקיפות הרבה ניצוצות, מוחצות את הסלע השוכב מתחת לאבק, והמים נושאים אותו אל פני השטח. ואין גזעים שיכולים לעמוד בפני תרגיל כזה.

פעם אחת, L.A. Yutkin ו- L.A. Goltsova הכניסו אדמה רגילה לזעזועים EG, ונשפו אוויר דרכה. העובדה היא שהמלחים המינרליים הכלולים בו מגיעים לשורשי הצמחים, בעיקר מפני השטח של חלקיקיו. מיקרו-ברקים ריסקו אותם, פני השטח גדלו, ורוב המלחים הכלולים באדמה הפכו זמינים לשורשי הצמחים. יתרה מכך, החנקן הכלול באוויר עבר לצורת תרכובות כימיות הזמינות לצמחים. אדמה רגילה הפכה לדשן נפלא ידידותי לסביבה!

ברק מתחת למים

אתה יכול לדבר על אפקט יוטקין במשך זמן רב, אבל עדיף לנסות את זה בעצמך. העיקר הוא מקור מתח גבוה המסוגל ליצור פולסים חדים שגדלים במהירות. במתקנים תעשייתיים משתמשים לשם כך בשנאי מתח גבוה של 30-60 קילו וולט, הטוען את הקבל באמצעות מיישר. עם זאת, קשה מאוד לייצר מקור כוח כזה, ומסוכן לעבוד איתו.

הדרך הקלה ביותר היא לעשות את אותו הדבר כמו יוטקין עצמו: להתחיל ניסויים עם מכונה אלקטרוסטטית בית ספרית קטנה שיכולה לתת כ-30000 V. איתה אתה צריך להרכיב מעגל המורכב משני מפרקי אוויר ואלקטרודות המותקנות בתחתית האמבטיה. אבל ראשית, אתה צריך לשים את המכונה האלקטרוסטטית עצמה בסדר מלא - לפרק ולנקות אותה ביסודיות מאבק.

תשומת הלב! כל עבודה על מכונה חשמלית מסוכנת! הם יכולים להתנהל רק בנוכחות מבוגרים!

עבורנו חשובים מאוד שני קבלים "צנצנת ליידן" במתח גבוה הניצבים על המעמד שלו. הם כוסות מכוסות בנייר כסף. יש לנקות אותם מאבק בזהירות רבה, תוך ניסיון לא לפגוע בנייר הכסף, שהוא רירית הקבלים: אבק במתח גבוה הוא מוליך טוב. סגירת הזרם שנוצר על ידי המכונה, זה לא יאפשר לך לצבור מתח גבוה.

כדאי לשים לב גם למברשות הנחושת הקטנות - קולטי זרם. יש לנקות אותם מציפוי כהה של תחמוצות. לבסוף, יש לייבש היטב את המכונה האלקטרוסטטית. כדי לעשות זאת, שים אותו ליום ליד דוד חם. לאחר מכן היא תתחיל לעבוד כדי שלא תזהו אותה. ניצוצות יהיו גדולים, קולניים ותכופים. כעת אנו ממשיכים להשיג את האפקט האלקטרו-הידראולי.

תצטרך אמבטיה עם קירות שקופים. כלי זכוכית זה לא טוב - הוא לא יעמוד בפטיש מים. עדיף לקחת את החלק התחתון של בקבוק פלסטיק של חמישה ליטר.

יש לחבר אותו למכונה האלקטרוסטטית באמצעות חוט מתח גבוה, דומה לזה המשמש במערכת ההצתה של מכונית. כדי ליצור דופק, יש צורך ליצור שני פערי ניצוץ. כל אחד מהם מורכב מכדורים בקוטר של 15-20 מ"מ המקובעים על פיסת פלסטיק. ניתן למצוא אותם בין מכשירי חשמל ישנים בבית הספר. התאם את המעצרים כך שהמרחק בין הכדורים יהיה 15-20 מ"מ.

חבר את המשוטים לתחתית האמבטיה. תפקידם מבוצע על ידי הקצוות המופשטים של חוט המתח הגבוה. המרחק ביניהם הוא 50-80 מ"מ. לאחר מכן, שפכו מים לאמבטיה שלכם - והתחילו להתנסות.

מחבר: A.Ilyin

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף מעבדת מדע לילדים:

▪ החליטו בלי גירוסקופ

▪ מנורת קסמים

▪ מיקרוסקופ מצביע לייזר

ראה מאמרים אחרים סעיף מעבדת מדע לילדים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

דרך חדשה לשלוט ולתפעל אותות אופטיים 05.05.2024

עולם המדע והטכנולוגיה המודרני מתפתח במהירות, ובכל יום מופיעות שיטות וטכנולוגיות חדשות שפותחות בפנינו אפשרויות חדשות בתחומים שונים. חידוש אחד כזה הוא פיתוח של מדענים גרמנים של דרך חדשה לשלוט באותות אופטיים, שעלולה להוביל להתקדמות משמעותית בתחום הפוטוניקה. מחקרים אחרונים אפשרו למדענים גרמנים ליצור לוח גלים שניתן לכוונן בתוך מוליך גל סיליקה מאוחה. שיטה זו, המבוססת על שימוש בשכבת גביש נוזלי, מאפשרת לשנות ביעילות את הקיטוב של האור העובר דרך מוליך גל. פריצת דרך טכנולוגית זו פותחת אפשרויות חדשות לפיתוח התקנים פוטוניים קומפקטיים ויעילים המסוגלים לעבד כמויות גדולות של נתונים. הבקרה האלקטרו-אופטית של הקיטוב שמספקת השיטה החדשה יכולה לספק את הבסיס לסוג חדש של התקנים פוטוניים משולבים. זה פותח הזדמנויות גדולות עבור ... >>

מקלדת Primium Seneca 05.05.2024

מקלדות הן חלק בלתי נפרד מעבודת המחשב היומיומית שלנו. עם זאת, אחת הבעיות העיקריות שעמן מתמודדים המשתמשים היא רעש, במיוחד במקרה של דגמי פרימיום. אבל עם מקלדת Seneca החדשה של Norbauer & Co, זה עשוי להשתנות. Seneca היא לא רק מקלדת, היא תוצאה של חמש שנים של עבודת פיתוח ליצירת המכשיר האידיאלי. כל היבט של מקלדת זו, ממאפיינים אקוסטיים ועד מאפיינים מכניים, נשקל ומאוזן בקפידה. אחד המאפיינים המרכזיים של Seneca הוא המייצבים השקטים שלה, הפותרים את בעיית הרעש המשותפת למקלדות רבות. בנוסף, המקלדת תומכת ברוחב מקשים שונים, מה שהופך אותה לנוחה לכל משתמש. למרות ש-Seneca עדיין לא זמין לרכישה, הוא מתוכנן לצאת בסוף הקיץ. Seneca של Norbauer & Co מייצגת סטנדרטים חדשים בעיצוב מקלדת. שֶׁלָה ... >>

המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם נפתח 04.05.2024

חקר החלל והמסתורין שלו היא משימה שמושכת את תשומת לבם של אסטרונומים מכל העולם. באוויר הצח של ההרים הגבוהים, הרחק מזיהום האור בעיר, הכוכבים וכוכבי הלכת חושפים את סודותיהם בבהירות רבה יותר. עמוד חדש נפתח בהיסטוריה של האסטרונומיה עם פתיחתו של המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם - מצפה הכוכבים אטקמה של אוניברסיטת טוקיו. מצפה הכוכבים אטקמה, הממוקם בגובה של 5640 מטר מעל פני הים, פותח הזדמנויות חדשות עבור אסטרונומים בחקר החלל. אתר זה הפך למיקום הגבוה ביותר עבור טלסקופ קרקעי, ומספק לחוקרים כלי ייחודי לחקר גלי אינפרא אדום ביקום. למרות שהמיקום בגובה רב מספק שמיים בהירים יותר ופחות הפרעות מהאטמוספירה, בניית מצפה כוכבים על הר גבוה מציבה קשיים ואתגרים עצומים. עם זאת, למרות הקשיים, המצפה החדש פותח בפני אסטרונומים אפשרויות מחקר רחבות. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

חיישני סיבים אופטיים לבטיחות רכבת 01.10.2013

מערכת החיישנים הסיבים האופטיים לאורך 36 ק"מ של קישורי רכבת נוסעים מהירה בין הונג קונג לסין היבשתית ביצעה יותר מ-10 מיליון מדידות במהלך השנים האחרונות. מדידות אלו הדגימו את פעולת המערכת, שנועדה להגן על רכבות נוסעים ומשא מפני תאונות. חיישנים יכולים לזהות במהירות בעיות אפשריות כמו רטט מוגזם, פגמים מכניים, חריגות מהירות וטמפרטורה.

ברגע שהמערכת מזהה בעיה, היא מיד מודיעה לנהג על כך. הוא, בתורו, חייב לנקוט במספר אמצעים על מנת למנוע תאונה. במהלך שבע שנות בדיקה, החיישנים תיעדו רעידות חריגות כ-30 פעמים. ובמקרים מסוימים, הרעידות באמת היוו סכנה לרכבת, ואף עלולות להוביל להתרסקותה. במקרים אחרים נצפתה רעידות חריגות עקב שימוש בחומרי סיכה לא מתאימים, מה שגרם לכך שהמכניקה יכלה לשנות אותה בזמן ולמנוע בלאי מוקדם של חלקים.

מערכת החיישנים הסיבים האופטיים פותחה כדי להקל על תחזוקת רכבי הרכבת ולהפחית את עלויות התיקון. כבר עכשיו ברור שהמערכת מאפשרת לחברות הרכבות לחסוך לפחות 250 אלף דולר בשנה. חשוב לציין, רשת חיישני הסיבים האופטיים עצמה עולה בשליש פחות ממערכות ניטור אחרות המשמשות ברכבת מהירה.

מערכת החיישנים הסיבים האופטיים החדשה הותקנה כעת בכל נתיבי רכבת הנוסעים בהונג קונג, ובקרוב תופעל לרכבות בסינגפור ובאוסטרליה.

נכון להיום, תעשיית הרכבות ברחבי העולם פורחת: מהירות הרכבות גדלה, זמן הנסיעה פוחת והדבר הופך את סוג התחבורה הזה ליותר ויותר פופולרי. כך למשל, בסין ובמדינות אחרות, מהירותן של רכבות רבות היא כבר מעל 300 קמ"ש, מה שאומר שנדרשים צעדים נוספים להבטחת בטיחות הנוסעים, המטען והתחבורה. ומערכת חיישני הסיבים האופטיים החדשה היא דרך זולה ויעילה יחסית לספק את האבטחה הזו.

הבסיס של מערכת החיישנים החדשה הוא טכנולוגיה שפותחה עוד בשנות ה-70 וה-80, וידועה כ-fiber Bragg grating. סוג זה של חיישן משקף ספקטרום צר של אור אשר אורכי הגל שלו משתנים עקב שינויים בטמפרטורה/מתח. חיבור של סיב בראג עם מתמרים מכניים מאפשר למדוד לחץ, תאוצה ופרמטרים נוספים.

חיישנים ממוקמים בתאי רכבת או לאורך פסי רכבת. במקרה של הפרעה פתאומית על המסילות או רטט מוגזם, ספקטרום ההשתקפות של הסורגים משתנה. ומכיוון שהמערכת פועלת אך ורק על ידי זיהוי אופטי, אין בעיות בהפרעות אלקטרומגנטיות מקווי חשמל העוברים במקביל לקווי רכבת מודרניים רבים.

עוד חדשות מעניינות:

▪ דרייברים של ISSATA LED לגופי תאורה של ארמסטרונג

▪ רקמה שהורגת וירוסים

▪ ננו-צינור היבריד וזהב

▪ Ultrabook Lenovo Yoga 2 Pro עם מסך IPS 3200x1800

▪ חוטב עצים מתחת למים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר מכשירי חשמל ביתיים. בחירת מאמרים

▪ מאמר התיק מדיף ריח של נפט. ביטוי עממי

▪ מאמר באיזה חלק בגוף האדם נמצאות הצנרת, המקור, התולעת ואצבעות הרגליים של סוס הים? תשובה מפורטת

▪ מאמר עזרה עם כוויות קור. בריאות

▪ מאמר מחוון LED במתג. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר ספק כוח ללא שנאי במגבר כוח. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר