Tài liệu: Hiệu ứng tập trung định hướng

Tài liệu

Tóm tắt nội dung

Trong một thí nghiệm không mấy phức tạp, có thể tái tạo được hiện tượng va chạm thủy lực.
Hiệu ứng tập trung định hướng

Nội dung

HIỆU ỨNG TẬP TRUNG ĐỊNH HƯỚNG (NỔ LÕM)

 

Trong một thí nghiệm không mấy phức tạp, có thể tái tạo được hiện tượng va chạm thủy lực. Muốn vậy ta cần một ống nghiệm chứa nước và một bề mặt cứng. Điều gì sẽ xảy ra nếu từ độ cao nào đó ta làm đổ một ống nghiệm đựng nước ở vị trí thẳng đứng xuống bàn? Vì trong thí nghiệm này ống nghiệm có thể vỡ, ta cần có các biện pháp phòng ngừa. Để tránh làm hỏng thí nghiệm ta nên cho ống đổ ở độ cao nhỏ: 1 - 2 cm. Va chạm thuỷ lực bắt đầu diễn ra khi ống nghiệm va vào mặt bàn, chỉ lúc này đây ống nghiệm mới đóng vai trò chiếc van điều tiết, chặn nước chuyển động theo chiều thẳng đứng. Áp suất trong khối nước bị chặn lại đột ngột sẽ tăng lên song đương nhiên là tăng không nhiều như khi nước chuyển động trong một ống kim loại bền ít bị biến dạng so với ống nghiệm làm bằng thủy tinh. Sẽ chẳng có gì lý thú xảy ra nếu mặt nước trong ống nghiệm là - nằm ngang - chẳng hạn khi ống nghiệm được phủ một lớp paraphin mỏng từ phía trong. Tuy nhiên nước vẫn ''leo lên'' thành thủy tinh tinh khiết thông thường, tạo ra mặt lõm một hình bán nguyệt mà ta có thể thấy được khi nhìn ống nghiệm từ phía bên. Dạng mặt cong này phù hợp với sự cân bằng giữa trọng lực và các sức căng mặt ngoài. Khi ống nghiệm rơi tự do trọng lực thôi không chống lại sức căng bề mặt và chất lỏng bắt đầu toả lên phía trên theo thành ống làm cho mặt bán nguyệt cong thêm. Ở thời điểm va đập vào bàn, thì ngược lại thêm vào trọng lục có lực quán tính trong chuyển động của chất lỏng, khiến cho các sức căng mặt ngoài không thể ngăn cản được sự uốn thẳng chớp nhoáng của một nước trong ống nghiệm. Do sự chảy xuất hiện, mà nước sẽ chuyển động từ mép thành ống của mặt bán nguyệt xuống phần dưới nằm trên trục đối xứng của ống nghiệm và kết quả là một tia nước mảnh sẽ bắn tóe lên phía trên. Độ cao của tia nước vượt xa độ cao mà từ đó ống nghiệm rơi xuống. Nếu chấp nhận mạo hiểm ống nghiệm bị vỡ, ta cho nó rơi từ độ cao nhiều xăngtimet, tia nước hoàn toàn có thể bắn lên đến trần nhà. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng hay hiệu ứng tập trung định hướng trong quân sự gọi là hiệu ứng nổ lõm (tiếng Anh: cumulative effect nghĩa là hiệu ứng tích tụ gốc từ tiếng Latinh cumulatio = tích tụ)

Quả bóng đàn hồi khi va đập vào một mặt cứng không thể nảy lên cao hơn mức được thả xuống nếu không cho nó vận tốc ban đầu điều đó được suy ra từ định luật bảo toàn năng lượng. Chất lỏng được bắn lên khá cao, thoạt nhìn có vẻ như mâu thuẫn với định luật bảo toàn năng lượng. Trên thực tế đương nhiên năng lượng vẫn được bảo toàn. Đơn giản chỉ là khi chất lỏng chuyển động một phần đáng kể năng lượng của toàn khối chất lỏng được truyền (tích tụ) cho một bộ phận rất nhỏ của nó, nhờ vậy mà tia nước kia mới có được vận tốc chuyển động lớn.

Hiệu ứng tích tụ xuất hiện khi hai dòng tia chất lỏng gặp nhau hay các dòng tia chảy ngược chiều nhau (chẳng hạn dòng chảy hình nón). Cho dù góc rơi của tia chất lỏng có nhỏ đến mấy đi nữa thì khi tràn ra ngoài tia chính ra, còn hình thành một tia ngược chiều có thể đạt vận tốc lớn. Đặc biệt, những tia như thế thường xuất hiện khi va nổ bong bóng trong quá trình tạo hốc và dễ dàng phá hỏng cả những tấm kim loại khá vững chắc.

Nhà toán học và cơ học Nga, viện sĩ hàn lâm Mikhail Alekseyevich Lavrentiev (1900-1980) đã viết: ''Năm 1941, người Đức đã nghĩ ra được một loại đạn pháo chống tăng kiểu nổ lõm. Ở đầu hình nón của đạn pháo này gắn ngòi nổ. Khi va đập, nó tạo ra sự kích nổ và đốt cháy toàn bộ khối chất nổ. Đầu đạn đâm thủng được cả lớp vỏ xe thiết giáp. Năm 1944, những quả đạn pháo này của Đức đã rơi vào tay chúng ta và các nước Đồng minh. Một cuộc thí nghiệm sâu rộng được tiến hành. Khi đó người ta đã phát hiện ra nhiều hiệu ứng phụ và cả những nghịch lý nữa. Người ta bắt tay vào việc làm rõ xem cái gì bay, cái gì xuyên thủng? Mới đầu người ta nghĩ rằng đó là đạn pháo đốt cháy xe tăng rằng dòng khí nóng đã đâm thủng vỏ giáp. Nhưng không, hóa ra là chính dòng kim loại đã bay mà bay một cách không thể giải thích được: trước tấm giáp với vận tốc 8 km/s, trong tấm giáp 4 km/s, ra khỏi vỏ xe lại là 8 km/s.

Ở các vận tốc như thế kim loại có hành trạng như một chất lỏng. Sau khi kích nổ viên dạng chính phễu kim loại hình nón trong quả đạn bắt đầu vọt đi. Đồng thời dọc theo trục đối xứng có hai tia tích tụ được truyền theo các hướng khác nhau, hơn nữa, vận tốc của tia bên trong phễu lớn hơn vận tốc của tia bên ngoài phễu rất nhiều. Các dòng tia có vận tốc cao như thế, khi gặp vật cản kim loại, sẽ đi được trong kim loại một khoảng cách bằng một nửa chiều dài của dòng tia (gấp 2 - 3 lần đường kính viên đạn).

Phễu kim loại trong đạn pháo càng dài, thì dòng tia công phá hình thành trong quá trình tích tụ năng lượng nổ càng xuyên sâu vào vỏ kim loại của xe tăng.

Nguyên lý đạn lõm mô tả ở trên đã được Nha quân giới nước Việt Nam Dân chủ Cộng hoà vận dụng để sáng chế súng không giật SKZ. Từ năm 1947, SKZ là thứ vũ khí gây kinh hoàng cho quân viễn chinh Pháp, đóng góp xuất sắc cho sự nghiệp chống ngoại xâm. Năm 1997, bằng Quyết định số 991 /CTN, Nhà nước CHXHCN Việt Nam đã tặng giải thưởng Hồ Chí Minh về khoa học công nghệ cho sáng chế đó, tôn vinh những nhà bác học - nhà sáng chế tài ba Tạ Quang Bửu, Trần Đại Nghĩa, Nguyễn Trinh Tiếp, Lê Tâm...

Nổi tiếng nhất trong loạt vũ khí đó là súng SKZ – 60, gồm nòng súng cỡ 60,8 mm, chiều dài 60cm bằng ống thép dày 2 mm, thêm một ít chi tiết đồng và gỗ, để phóng đầu đạn 2,2kg thuốc nổ nhồi hốc lõm, 120 mm m đuôi bằng gỗ 80 mm. Tổng cộng nặng 9 kg. Đạn có sơ tốc 75 - 80 m/s; tầm bắn hiệu quả 50 - 60 m, có sức công phá mạnh, như xuyên thủng chiến xa (vỏ thép 40 mm) và công sự (tường gạch dày l m). Thứ vũ khí rất Việt Nam này đã tỏ rõ ưu thế so với các phương án đạn lõm thời Đại chiến II, như súng Pomgerfaust của Đức, súng Svmen - 50 của Mỹ... và so sánh được với B - 40 của Liên Xô thời Chiến tranh lạnh sau này.




Nguồn: bachkhoatrithuc.vn/encyclopedia/1165-02-633398116647031250/Nhung-hien-tuong-la-thuong-cua-co-hoc-thu...


Chưa có phản hồi
Bạn vui lòng Đăng nhập để bình luận