فیزیکدانان دانشگاه دوک تکنیک‌هایی ارائه داده‌اند که آن‌ها را قادر ساخته در آزمایشگاه برخوردهای پرسرعت مانند برخورد شهاب‌سنگ یا موشک با زمین را در خاک و شن مصنوعی شبیه‌سازی کنند و آنچه را که در زیر زمین رخ می‌دهد، از نزدیک و با سرعت فوق‌آهسته تماشا کنند.
به گزارش سرویس علمی ایسنا، زمانی که موشک یا شهاب‌سنگی به زمین برخورد می‌کند، فاجعه ناشی از آن در سطح زمین آشکار است اما جزئیات آنچه در زیر زمین رخ می‌دهد، دشوار است. دانشمندان در تحقیق جدید اعلام کرده‌اند موادی مانند شن و خاک هر چه بیشتر مورد اصابت واقع شوند، محکم‌تر می‌شوند.
جزئیات این یافته‌ها توضیح می‌دهد چرا تلاش‌ها برای ساخت موشک‌های نفوذکننده در زمین با پرتاب‌کردن سریع‌تر آن‌ها، موفقیت‌های محدودی داشته‌اند. دلیل این موضوع آن است که زمانی که سرعت برخورد پرتابه‌ها افزایش می‌یابد، آن‌ها مقاومت بیشتری را تجربه می‌کنند.
این تحقیق می‌تواند در نهایت منجر به کنترل بهتر موشک‌هایی شود که هدف‌هایی مانند دشمن یا تسلیحات زیرزمینی که در عمق زمین پنهان شده‌اند، را نابود کنند.
به منظور شبیه‌سازی برخورد یک موشک یا شهاب‌سنگ به خاک یا شن، محققان پرتابه فلزی دارای نوک گردی را از سقفی به ارتفاع 2.134 متری به درون گودالی از مهره‌ها انداختند. در طول این اصابت، انرژی حرکتی پرتابه به مهره‌ها منتقل می‌شود و زمانی که مهره‌ها در زیر سطح به یکدیگر برخورد می‌کنند، این انرژی پخش می‌شود و نیروی برخورد را جذب می‌کند.
به منظور تجسم‌بخشی این نیروها هنگام فاصله‌گرفتن آن‌ها از نقطه برخورد، محققان از مهره‌های ساخته‌شده از پلاستیک شفاف استفاده کردند که هنگام فشرده‌شدن، نور را به صورت متفاوتی انتقال می‌دهند.
زمانی که دانشمندان این صحنه را تماشا می‌کردند، نواحی تحت بالاترین فشار به عنوان زنجیره‌های خوشه‌بندی نور موسوم به «زنجیره‌های نیرو» مشاهده شدند که در طول برخورد از مهره‌ای به مهره دیگر حرکت می‌کنند.
پرتابه فلزی به کاررفته در این آزمایش، با سرعت شش متر در ثانیه به مهره‌ها برخورد کرد اما با استفاده از مهره‌های دارای سختی متغیر، محققان توانستند پالس‌هایی تولید کنند که با سرعت از 67 تا 670 مایل در ساعت، از میان مهره‌ها عبور کردند.
هر برخورد به حدی سریع بود که با چشم غیرمسلح قابل‌رویت نبود بنابراین دانشمندان آن را با دوربین ویدیویی پرسرعتی ضبط کردند که تا 40 هزار فریم را در ثانیه ضبط می‌کند.
زمانی که محققان این صحنه را در حرکت آهسته مشاهده کردند، دریافتند شبکه خوشه‌بندی زنجیره‌های نیروی پنهان‌شده در مهره‌ها، در سرعت‌های برخورد متفاوت تا حد زیادی متغیر بود.
در سرعت‌های پایین‌تر، شبکه کم‌تعدادی از مهره‌ها برخورد نیرو را حمل می‌کنند اما در سرعت‌های بالاتر، زنجیره‌های نیرو شدیدتر می‌شوند و این موضوع موجب فاصله‌گرفتن بسیار سریع‌تر انرژی برخورد از نقطه برخورد در مقایسه با سرعتی می‌شود که مدل‌های پیشین پیش‌بینی کرده بودند.
در سرعت‌های بالاتر، زمانی که مهره‌ها فشرده می‌شوند، تماس‌های جدیدی بین آن‌ها شکل می‌گیرند و این موضوع آن‌ها را قوی‌تر می‌کند.
جزئیات این دستاورد علمی در مجله Physical Review Letters ارائه شد.
انتهای پیام
نظرات