В Интернете появился видеоролик с демонстрацией ружья, которое некоторые юзеры сравнили с оружием инопланетян из фильма «Район 9». Автор признался, что потратил на свое изобретение, названное им 1.25kJ Coilgun, около двух лет жизни. На каком принципе работает это оружие и можно ли его использовать в военном деле?
Виктор Сумароков, г. Новосибирск.
На первый взгляд детище самодельщика выглядит весьма внушительно. На ложе надписи: «Опасность! Высокое напряжение! Не дотрагиваться!..» Возможно, установленный внутри конденсатор и в самом деле может ударить током. На испытании от выстрелов электромагнитного ружья скалываются стаканы, разбивается игрушечный самолет…
А если говорить о сути, подобное устройство демонстрировал нам в кабинете физики еще 40 лет назад наш школьный учитель Иван Тимофеевич. Правда, называлось оно тогда не инопланетным оружием, а куда проще — соленоидом. Да и работает он проще некуда.
Если внутрь катушки индуктивности заложить металлический стержень — например, гвоздь, а потом подать на катушку импульс тока, то наведенное в обмотке электромагнитное поле с силой швырнет сердечник на несколько метров.
Вспомнил я и рассказ учителя. Оказывается, еще в 30-е годы прошлого века с такой «игрушкой» ходил по кабинетам высокого начальства инженер Александр Казанцев, ставший впоследствии известным писателем-фантастом. Он силой электромагнитного импульса эффектно вгонял гвозди в двери высокопоставленных кабинетов, а потом рассказывал, что на таком же принципе можно построить пушку, которая будет посылать снаряды на десятки километров.
Кое-кого изобретатель впечатлил школьным опытом настолько, что ему даже дали возможность осуществить свою мечту на практике, предоставили лабораторию. Но, проработав несколько лет, А.П. Казанцев электромагнитную пушку так и не сделал, лишь описал ее потом в фантастическом романе «Пылающий остров». Воплотить изобретение на бумаге оказалось куда проще, чем в «железе».
Так получилось потому, что ни Казанцеву, ни десяткам изобретателей до и после него не удалось преодолеть главную трудность: быстро накапливать электрический заряд необходимой мощности. Ну а если электромагнитное орудие будет способно стрелять лишь один раз в сутки, какой от него толк на поле боя?
Нет таких пушек и по сей день, хотя за прошедшие десятилетия электротехника продвинулась далеко вперед и сейчас есть суперконденсаторы, способные двигать даже автобусы.
Так что создать свое электромагнитное ружье можете и вы. Но упражняться с высоковольтными конденсаторами мы бы вам не рекомендовали. С электричеством шутки плохи, а тут опасность примерно такая же, как если бы кому-то вдруг взбрела в голову блажь лезть с отверткой внутрь работающего телевизора. К тому же, уверяем, такое ружье в соревновании уступит обыкновенной рогатке.
Подобные электромагнитные ускорители масс, если и будут использовать на практике, то, наверное, не на Земле, а на Луне или в космосе (см. статью «По рельсам — на Луну?» в этом номере). Во всяком случае, еще лет сорок тому назад, когда американцы высадились на Луне, такую идею подал американский профессор физики Герард О'Нейл. По его мнению, электромагнитные катапульты окажутся эффективными для переброски контейнеров с грузами — например, с концентратами полезных ископаемых — с поверхности Луны на околоземную орбиту.
А российский изобретатель из Тюмени Владимир Золотухин предлагает использовать электромагнитные ускорители для перемещения межпланетных зондов внутри Солнечной системы.
Первые эксперименты, проведенные в лабораториях США и некоторых других стран, показывают, что такие конструкции и в самом деле могут оказаться вполне рентабельными.
С. ЗИГУНЕНКО
НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ
Физика без приборов
ВОДОЛАЗ ИЗ СПИЧКИ
Для эксперимента запаситесь: пустой стеклянной бутылкой, спичкой, водой и карандашом.
Наполните бутылку водой почти по самое горлышко. Сломайте спичку, и часть ее с серной головкой опустите в бутылку. Посмотрите, утонет ли кусочек спички? Теперь закупорьте горлышко бутылки большим пальцем и несколько раз нажмите им на горлышко. Что при этом произойдет?
Давайте разберемся в том, что видели. Дерево — пористый материал, в котором содержится воздух. Поэтому его удельная масса невелика и дерево не тонет. Даже если серная головка выступает как дополнительный груз, спичка все равно будет держаться на воде.
Нажатием пальца на горлышко вы увеличиваете давление воздушной прослойки в бутылке, и спичка нырнет в глубину. Регулируя пальцем давление, можно заставить спичку плавать и нырять.
Совет: длина кусочка спички с серной головкой должна быть 3–5 сантиметров.
Можно провести эксперимент и с оставшейся частью спички, сначала завернув ее во влажную ткань и оставив так на час. При этом может оказаться, что спичка станет хуже нырять. Почему?
Вы сообразили правильно. Если завернуть спичку во влажную ткань, в поры дерева проникнет вода, спичка набухнет и станет тяжелее.
Продолжим эксперимент. Замените стеклянную бутылку на пластиковую. Вместо спички киньте в бутылку небольшой карандаш. Посмотрите, что при этом получится. И тут вы увидите, что карандаш перемещается хуже, чем спичка с головкой. Дело в том, что стенки пластиковой бутылки эластичные, они раздаются при увеличении давления, а сам карандаш имеет куда больший объем, чем спичка, а потому опять-таки реагирует на изменение давления слабее.
САМОДЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ
Запаситесь мотком изолированной проволоки, батарейкой, гвоздем, скрепкой, а также клейкой лентой — скотчем.
Обмотайте тонкую изолированную проволоку вокруг гвоздя не менее 50 раз так, чтобы концы проволоки остались свободными. Зачистите концы провода от изоляции. Прикрепите скотчем один конец проволоки к положительному полюсу батарейки, другой — к отрицательному. Поднесите к конструкции из батарейки, проволоки и гвоздя скрепку, и вы увидите, как она притянется, прилипнет к проволочной спирали.
Дело в том, что, когда электрический ток проходит через проволоку, возникает магнитное поле. Булавка (или скрепка) начнет двигаться к гвоздю. Большое значение имеют толщина проволоки и количество ее витков вокруг гвоздя. Чем толще проволока и больше витков, тем сильнее электромагнит, который сможет притянуть более тяжелый предмет, например другой гвоздь. Но чем сильнее электромагнит, тем быстрее разрядится батарейка.
Впервые подобные опыты проводил еще в XIX веке замечательный английский ученый-самоучка Майкл Фарадей — основатель учения об электромагнетизме.
Внимание: не пытайтесь использовать в качестве источника напряжения квартирную электрическую розетку. Напряжение в 220 В смертельно опасно для жизни!
«УМЕНЬШАЮЩАЯСЯ» МОНЕТА
Для опыта вам необходимы две монеты (5 рублей и 2 рубля), бумага, ножницы и ручка.
Положите монету в 2 рубля на лист бумаги и обведите ее ручкой. Вырежите обведенный кружочек ножницами. Попытайтесь просунуть пятирублевую монетку через полученное отверстие так, чтобы бумага не порвалась.
Если вы будете действовать аккуратно, то к вашему удивлению монета как бы уменьшится и пройдет через отверстие. Почему? Получится ли такой «фокус», если точно такое же отверстие прорезать в плотном картоне?
Ответы на эти вопросы таковы. Бумага довольно эластична. Если сложить ее по диаметру вырезанного отверстия, образуется прямая линия. Теперь растяните бумагу, и пятирублевая монетка вполне протиснется в отверстие.