10 мин
14 августа 2018 г.

Взрываем унитаз по науке

Самый х̶у̶л̶и̶г̶а̶н̶с̶к̶и̶й̶ эффектный способ понять закон Паскаля
Автор: Вадим Куликов

Задумывались когда-нибудь о том, что будет, если бросить зажженную петарду в унитаз? Мы задумались и решили проверить. Спойлер — заполненная водой сантехника этого не переживет. Всему виной закон Паскаля и гидроудар.

Закон Паскаля гласит, что давление, которое оказывают на жидкость или газ в каком-либо одном месте, передается в любую их точку во всех направлениях без изменений. То есть с какой бы стороны мы ни давили на жидкость, это усилие будет передаваться во всех направлениях равномерно. В опыте мы такое давление создали взрывом петарды. Взрыв вызывает резкий скачок давления, и так как вода несжимаема — гидравлический удар.

Итак, жидкость давит во все стороны равномерно. Со дна и с боков ее сдерживают стенки вазы. В итоге вода разрывает их. Пустая ваза осталась бы целой. Воздух амортизирует взрыв как пружина.

Гидроудар и закон Паскаля работают и в опыте большего масштаба. Взрыв петарды в унитазе резко повышает давление воды, и она раскалывает сантехнику. Именно в том месте, где была вода.

Гидроудар может быть разрушительным. С ним сталкиваются, когда резко закрывают кран или задвижку в системе водоснабжения. Вода по инерции течет по трубам, сталкивается с препятствием и отражается. Поскольку система водоснабжения герметична, обратная волна сталкивается с водной массой, идущей навстречу. В результате получается удар, который ищет выход в окружающую среду, разрывая трубы.

Однако эту силу можно использовать себе на пользу. На основе закона Паскаля работают гидравлические системы. В них давление создается главным поршнем и передается в другую часть системы, где приводит в действие движущиеся механизмы. В этом случае гидравлическая система действует как рычаг: малым усилием и большим перемещением механизма с одной стороны мы вызываем большое усилие и малое перемещение механизма с другой стороны. Гидравлические машины дают в выигрыш в силе. Это, например, позволяет нам остановить автомобиль нажатием педали тормоза, а с помощью гидравлического пресса — создавать давление в тысячи тонн.

Автор и ведущий курса «Физика дома» - Алексей Иванченко, штатный физик-экспериментатор Laba.Media, заведующий лабораторией физики Политехнического музея, соведущий и автор большинства экспериментов в программе «Галилео» на СТС, автор лучшего в России научного шоу.

Если вы хотите увидеть другие неожиданные (и иногда взрывоопасные) эксперименты с самыми обыкновенными бытовыми приборами, - смотрите весь видеокурс: