Физические эффекты присутствуют в нашей жизни повсюду; иногда они заметны невооруженному глазу, а порой их можно обнаружить лишь с помощью специального оборудования. «Лента.ру» уже рассматривала наиболее интересные явления, с которыми сталкиваются военные пилоты и моряки. Теперь настала очередь сухопутных войск.

Деривация

При подготовке снайперов бойцам объясняют, что после выстрела пуля отклоняется не только вниз под действием силы тяжести, но и в сторону. Причем способствует этому, помимо возможного бокового ветра, так называемая деривация. После выстрела из нарезного оружия на пулю действуют силы вращательного движения и сопротивления воздуха. При этом вращающаяся пуля или снаряд представляют собой гироскоп, который под действием набегающего потока воздуха начинает отклоняться перпендикулярно его плоскости. При этом поворот происходит в сторону вращения.

Это означает, что направление смещения траектории пули совпадает с направлением нарезки ствола; в большинстве стран нарезка выполнена по часовой стрелке по спирали ─ значит, пуля отклоняется вправо. Такое отклонение и называется деривацией.

Рис. 1. Деривационное отклонение пули. (Изображение: ada.ru).

При стрельбе на большие дистанции, на которых деривация становится наиболее заметной (для снайперской винтовки СВД этот параметр составляет до 60 сантиметров при стрельбе по цели на дистанции в 1 километр), стрелков учат учитывать отклонение пули. Многие современные прицелы для стрелкового оружия конструктивно учитывают деривацию.

В частности, ПСО-1 для СВД специально монтируется так, чтобы после выстрела пуля уходила несколько левее. В артиллерии же это явление либо закладывается в таблицы стрельбы, либо также учитывается конструктивно.

Эффект Магнуса

Непосредственно с вращением пули или снаряда связано еще одно физическое явление, которое называется эффект Магнуса. Этот эффект проявляется при ведении огня при боковом ветре. Его особенность заключается в том, что с той стороны пули, где вращение совпадает с направлением обтекающего потока воздуха, скорость движения воздуха возрастает, а с противоположной — уменьшается.

В итоге возникает разница давлений с разных сторон пули, из-за чего появляется сила, направленная перпендикулярно движению газового потока и отклоняющая боеприпас в сторону.

На практике это означает, что при боковом ветре слева пулю начинает сносить несколько вверх, и наоборот. Поскольку на небольших дистанциях эффект Магнуса заметного влияния на траекторию полета пули не оказывает, его как правило не учитывают.

Однако, стрелки, подготовленные для поражения целей на значительных дистанциях, как правило пользуются специальным прибором — анемометром, измеряющим скорость ветра.

В начале января 2013 года американская компания Tracking Point представила компьютеризованный снайперский комплекс PGF, оборудованный цифровым прицелом. Комплекс работает на базе операционной системы Linux и оборудован модулем Wi-Fi. Снайперская система позволяет значительно повысить точность стрельбы за счет автоматического слежения за перемещением цели, а также учета деривации и эффекта Магнуса. При нажатии спускового крючка выстрел производится не сразу. Сначала компьютер перейдет в боевую готовность и потребует вручную скорректировать прицел. Выстрел будет произведен, когда перекрестие прицела совпадет с целью.

Акустический удар

Иногда на поле боя бойцам доводится слышать громкий хлопок. Это означает, что мимо прошла пуля, которая летит на скорости, превышающей скорость звука. Бывает, что и после того, как над головой пролетит самолет, боец вдруг слышит звук, напоминающий взрыв. Это явление называется акустическим ударом. Суть его заключается в том, что летящий объект создает впереди и позади себя серию волн.

При полете на сверхзвуковой скорости эти волны сталкиваются друг с другом, сжимаясь в одну ударную волну, движущуюся на скорости звука.

Образование акустической волны происходит постоянно — это означает, что объект, летящий быстрее скорости звука, оставляет за собой конусообразный акустический след. Размеры конуса зависят от высоты и скорости полета объекта — пули или самолета. Поскольку объект летит быстрее звука, а ударная волна движется со скоростью звука, боец на земле слышит хлопок или взрыв уже тогда, когда пуля или самолет отлетели от него на значительное расстояние. Хлопок происходит из-за резкой смены давления на фронте акустической волны.

В среднем давление акустического удара составляет около пяти тысяч паскалей. В начале 1970-х годов во время военного конфликта с Сирией и Египтом Израиль использовал акустический удар в качестве одного из методов психологического воздействия. В 1969 году ВВС Израиля получили от США истребители F-4 Phantom II, способные совершать полеты на скорости, в два раза превышающей скорость звука. На этих машинах израильские летчики выполняли сверхзвуковые полеты над вражескими городами на малых высотах.

Свисток Гальтона

Современные военные научились использовать для своих целей и другие виды звуковых колебаний. Например, не слышимый для человеческого уха ультразвук, с помощью которого можно дрессировать животных и отдавать им различные команды. Для получения ультразвука используется так называемый свисток Гальтона — акустическое устройство, которое способно генерировать звуковые колебания.

Частота колебаний, как правило, составляет 170 килогерц, однако существуют и свистки, позволяющие получать инфразвук с частотой колебаний от 0,001 до 16 герц.

Конструкция свистка Гальтона может различаться. Обычно он представляет собой полый цилиндр со встроенным клином и расположенным рядом с ним акустическим резонатором. Воздушный поток в этом устройстве рассекается клином-«губой», в результате чего возникают колебания, частота которых зависит от размера «губы» и сопла.

Как правило, военные кинологи используют свистки Гальтона при проведении боевых операций, когда собакам необходимо отдавать «неслышные» приказы, чтобы не выдать свое местоположение. Военные кавалеристы также иногда используют такие свистки.

Рис. 2. Схема свистка Гальтона с изменяемой частотой звука (изображение: Ciszewski W / wikipedia.org). Конструкция свистка Гальтона с кольцевым соплом и регулируемым объемом резонатора. 1 ─ сопло; 2 ─ кольцевая щель сопла; 3 ─ резонатор; 4 ─ регулировочный поршень.

Рис. 3. Свисток Гальтона (фото: dogsupplyplanet.com).

Гидродинамический клин

Военным водителям, как и обычным гражданским автомобилистам, знаком эффект потери управления машиной на мокрой поверхности при езде на большой скорости. Речь идет об аквапланировании — явлении, при котором при проезде автомобиля по луже возникает так называемый гидродинамический клин между твердой поверхностью и шиной.

Фактически это означает, что на скорости колеса автомобиля в луже начинают буквально всплывать.

При попадании быстро едущего автомобиля в лужу под колесами резко увеличивается давление воды и сопротивление движению. Шина в этом случае не успевает вовремя удалять воду из под колеса, в результате чего под ним образуется водяная пленка толщиной в несколько миллиметров. Машина при этом теряет управление. В среднем, эффект аквапланирования проявляется на мокрых участках дороги при движении на скорости в 70–100 километров в час.

Для борьбы с аквапланированием используются шины с особым глубоким рисунком протектора.

Рис. 4. Процесс образования гидродинамического клина. Изображение: koleso-razmer.ru.

Автор: Василий Сычев.