Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Hva skjer under jorden når et missil eller meteor treffer

Anonim

Når et missil eller meteor rammer jorden, er kaoset over bakken åpenbart, men detaljene for hva som skjer under bakken er vanskeligere å se.

annonse


Duke University fysikere har utviklet teknikker som gjør dem i stand til å simulere høyhastighetseffekter i kunstig jord og sand i laboratoriet, og deretter se hva som skjer underjordisk nærbilde, i super slow motion.

I en studie planlagt å vises denne uken i journalen Physical Review Letters, rapporterer de at materialer som jord og sand faktisk blir sterkere når de blir slått hardere.

Funnene bidrar til å forklare hvorfor forsøk på å gjøre jordbaserte missiler gå dypere ved bare å skyte dem hardere og raskere har hatt begrenset suksess, sier forskerne. Projektiler opplever faktisk mer motstand og stopper raskere etter hvert som streikhastigheten øker.

Finansiert av Forsvarsreduksjonsagenturet, kan undersøkelsen til slutt føre til bedre kontroll over jordinntrengende missiler designet for å ødelegge dypt begravet mål som fiendens bunkere eller lagre av underjordiske våpen.

For å simulere en missil eller meteor slamming i jord eller sand, dro forskerne en metallprojektil med en avrundet spiss fra et syv fots høyt tak inn i en pit av perler.

Under kollisjon blir prosjektilens kinetiske energi overført til perlene og forsvinner når de støter inn i hverandre under overflaten og absorberer kollisjonens kraft.

For å visualisere disse styrkene når de beveger seg vekk fra punktet, brukte forskerne perler laget av en klar plast som overfører lys forskjellig når de komprimeres. Når man ser på gjennom polariserende filtre som de som brukes i solbriller, vises de største stressområdene som forgreningskilder av lys kalt "kraftkjeder" som beveger seg fra en perle til den neste under påvirkning, som lynbjelker snakker seg over himmelen.

Metallprojektilet falt inn i perlene med en hastighet på seks meter per sekund, eller nesten 15 miles per time. Men ved å bruke perler med varierende hardhet, kunne forskerne generere impulser som økte gjennom perlene ved hastigheter fra 67 til 670 miles per time.

Hver innvirkning var for rask til å se med det blotte øye, så de registrerte det med et høyhastighets videokamera som skyter opp til 40.000 bilder per sekund. Når de spilte den i sakte bevegelse, fant de ut at forgreningsnettverket av kraftkjeder begravet i perlene varierte mye over forskjellige slaghastigheter.

Ved lave hastigheter bærer et sparsomt nettverk av perler styrken av kraften, sa studien medforfatter Robert Behringer, en professor i fysikk ved Duke.

Men ved høyere hastigheter vokser kraftkjedene mer omfattende, noe som fører til at virkningsenergien beveger seg vekk fra punktet for innflytelse mye raskere enn antatt av tidligere modeller.

Nye kontakter danner mellom perlene med høye hastigheter når de presses sammen, og det styrker materialet.

"Tenk deg at du prøver å presse deg gjennom et overfylt rom, " sa studieforfatteren Abram Clark, for tiden en postdoktoral forsker innen maskinteknikk ved Yale University. "Hvis du prøver å løpe og skyve deg gjennom rommet raskere enn folkene kan omorganisere for å komme seg ut av veien, kommer du til å ende opp med å bruke mye press og ramming inn i mange sint folk."

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Duke University . Opprinnelig skrevet av Robin A. Smith. Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Abram H. Clark, Alec J. Petersen, Lou Kondic, Robert P. Behringer. Nonlinear Force Propagation Under Granular Impact . Fysisk gjennomgangstavler, 2015; 114 (14) DOI: 10.1103 / PhysRevLett.114.144502