Чем хороши вдумчивые отзывы оппонентов? Да тем, что они заставляют ознакомиться с другим мнением на затронутый вопрос и взглянуть на собственную аргументацию под новым углом зрения. И если ты не ослеплен непогрешимостью своих взглядов на проблему, то путь к истине станет чуть прямее и понятнее читающей аудитории. Поэтому я начну с благодарности Борису Лапутько за анализ моих представлений о внутренней баллистике выстрела из гладкоствольного ружья, изложенный в помещенной выше статье.
Конечно же, я согласен далеко не со всеми аргументами автора. К примеру, отказывая в упругости пыжу и приравнивая его к «абсолютно неупругому телу», он фактически исключает возможность самого выстрела. Представьте себе на месте пыжа пластилиновый вкладыш. Думается, что кроме «пшика» ничего не произойдет. Некорректность моего сравнения пыжа с шаром-битком, осужденная автором, тоже весьма сомнительна, поскольку предварительный разгон совсем необязательное условие – даже при соприкосновении с группой шаров он обнаружит те же свойства: шары разлетятся, а биток покатится с меньшей скоростью или останется на месте в зависимости от силы и направления удара. К тому же трудно рассчитывать на надежную обтюрацию канала ствола «абсолютно неупругим телом». И уж совсем неправомерно сравнение с креслом автомобиля при «резком троганьи» с места. Что понимает автор под этим? Водителя «вдавливает» в сиденье разность сил преодоления инерции покоя его и автомобиля. Приведу пример, более приближенный к выстрелу. Представьте себе, что в спинку кресла сзади въехал на полном ходу товарный состав, когда на сиденье лежал мешок с картошкой (не дай Бог, человек), и притормозил. За счет разности масс автомобиля и мешка последний вылетит в лобовое стекло, предварительно «вдавившись» в спинку кресла.
Давайте сразу определимся в понятии «нормальный выстрел». Дробовой снаряд вылетает из ствола под действием аэродинамического удара от мгновенного сгорания пороховой навески. Он должен оторваться от пыжа сразу же за раскрытием закрутки (завальцовки, звездочки). Давление пороховых газов за пыжом уже не окажет ни малейшего влияния на дальнейший полет дроби. А пыж в стволе может ускоряться только до создания максимального давления, которое по умолчанию происходит до дульного среза. Сила трения пыжа, зависящая (при больших скоростях) от площади соприкосновения его со стенкой ствола, значительно превосходит таковую даже пристенных слоев дроби. Если пыж догоняет дробовой снаряд, будь это в стволе или за дульным срезом, значит, произошел прорыв пороховых газов, вследствие которого случилось непредсказуемое и неподдающееся расчету торможение хвоста дробового снопа. Такое может произойти при явно прослабленном пыже, то есть в отсутствии его трения о внутреннюю поверхность ствола. Но это не входит в понятие «нормальный выстрел». Мы же говорим только о нем.
Всем читателям, разделяющим уверенность моего оппонента, что пыж не обладает упругостью и сопровождает дробовой снаряд вплоть до дульного среза, предлагаю очень простой, скорее даже примитивный опыт. При всей его простоте он даст качественное представление о картине выстрела, естественно, в меньшем масштабе по энергетике и геометрии. Для него вам потребуются гильза, войлочный пыж того же калибра, навойник и дробь (чем крупнее, тем лучше) в количестве, достаточном для одного слоя на пыже. Отрежьте головку гильзы сразу за металлом, вставьте в получившуюся трубку пыж, обратным торцом наденьте трубку на навойник. Заполните полость над пыжом дробью в один слой, отрегулировав соответствующим образом положение пыжа от края гильзы. Да, чуть не забыл, поставьте все устройство на крышку от обувной коробки, чтобы не ползать по полу в поисках разлетевшихся дробин. Придерживая одной рукой навойник, другой приподнимите гильзу и легким ударом опустите ее на торец навойника. Проделав этот опыт несколько раз (меняя размеры А и Б и усилие Р, см. рис.), вы сможете убедиться, во-первых, что дробь вылетает из гильзы, а пыж остается на месте или незаметно для глаза продвигается (чем не биток?!), а во-вторых, что центральные дробины подлетают заметно выше пристенных. Повторите опыт, положив на пыж лепешечку пластилина высотой в диаметр дробины. Есть разница? Мне только остается предложить самим читателям сделать выводы и об упругости пыжа, и вероятности сопровождения пыжом дробового снаряда, и о разнице трения у приосевых и пристенных дробин.
Полностью принимаю упрек по поводу неудачности примера «с краном и водой». Мною двигало желание наглядности образов и сравнений в ущерб научному обоснованию происходящих процессов. Я ориентировался на неподготовленного читателя, о чем и предупреждал в своей статье. Прекрасно понимаю, что примитивизм, по большому счету, до добра не доводит. Однако силы поверхностного натяжения, зависящие от вязкости жидкости, не отменяют трения ее пристенных слоев. Как сейчас, вижу эпюру скоростей водного потока из учебника Перышкина, по которому мое поколение учили физике в средней школе. Принципиально она ничем не отличается от эпюры скоростей дроби в стволе, приведенной мною в статье. Скорее всего, мне нужно было бы сослаться на песочные часы, где воронка в центре указывает на большую скорость приосевых слоев, или на кузов самосвала при разгрузке сыпучих грузов, когда центр потока опережает пристенные слои. Но ведь не у каждого под рукой песочные часы, а под окном разгружающийся самосвал. Зато любой читатель, ознакомившись со статьей, при желании мог подойти к умывальнику.
К сожалению, уже к своему, я ничего не могу ответить на ту часть статьи г. Лапутько, где он сожалеет о повторении мною «распространенной ошибки, основанной на том, что направление движения тела принимают совпадающим с направлением действующей на тело силы», забыв хотя бы подкрепить свое утверждение цитатой из моего текста. Я подобного никогда не утверждал.
Тело, в общем случае, движется в направлении равнодействующей всех сил, действующих на него, если, конечно же, направление движения не задано конструктивно (рельсы поезда, тяги качелей, те же чоки в нашем случае). Опять же пример из бильярда. Шары разлетаются по направлениям равнодействующих от силы удара (направление кия) и реакции шаров. И в этой связи дальнейшие рассуждения автора мне совершенно непонятны. В качестве «главной» силы он определяет реакцию стенки ствола. Но под реакцией в механике понимается ответная на какое-то воздействие сила. Самостоятельно из ничего она появиться не может. То есть, употребив слово «реакция», следует сказать на что, на воздействие какой силы. Автор почему-то «пренебрег» этим правилом, возведя непонятную «реакцию» в ранг «главной» силы. Согласимся, что объяснять бессознательное состояние боксера, получившего нокаут на ринге, реакцией его собственного черепа, забыв при этом удар его противника, несколько странно. Или утверждать, что кусок металла превращается в клинок под действием реакции, умолчав об усилиях кузнеца. Но с точки зрения физики и то, и другое правомочно. Но г. Лапутько не указал эту, вызвавшую реакцию, силу и на схеме сил, действующих на дробину. А если принять эту схему на веру и мысленно провести равнодействующую реакции и трения, то дробина по всем законам должна полететь в сторону казенника.
В нашем случае реакция стенки ствола возникает на воздействие силы инерции дробины, и она тем больше, чем строже чок. При гипотетическом угле чока 90 градусов она будет равна силе инерции, а при угле 0 градусов (цилиндр) ее можно принять равной нулю. Об этом, кроме численных примеров, я писал в статье «Не все просто» «РОГ» №8, 2007 г., назвав эту силу вертикальной составляющей, что не противоречит истине. Конечно же, на любой криволинейной поверхности, реакция направлена перпендикулярно касательной в данной точке и с «некоторым приближением», как справедливо заметил г. Лапутько, может рассматриваться как центростремительная. Опять же все это для подготовленного читателя, но для общего понимания вполне достаточно разложения сил на образующей конуса.
Согласен с моим оппонентом, что после вылета из чока дробинки направятся внутрь дробового снопа, т.е. к его оси, но как они при этом образуют рубашку для резко увеличившегося в диаметре снопа – я не понимаю. Однако предметно рассуждать о процессах, происходящих с дробовым снопом за дульным срезом можно, лишь имея перед глазами кадры скоростной съемки, выполненной по научно поставленной программе.
Я не стал бы определять силу трения через «реакцию», поскольку, как уже говорилось, она вторична, хоть и пропорциональна тем же массе и ускорению. К тому же неподготовленному читателю трудно понять, почему векторы реакции и силы трения направлены под прямым углом друг к другу. Имея перед глазами вектор составляющей силы инерции вдоль образующей чока, все встало бы на свои места. Людям моего поколения припомнился бы урок физики, на котором учительница тащила по столу брусок за прицепленный к нему динамометр, а потом рисовала разнонаправленные вектора сил тяги и трения. И, говоря о силе трения, совершенно необходимо сказать о прямо влияющем на нее коэффициенте трения, зависящем от состояния внутренней поверхности стенки ствола. То есть дать ей опять же школьное определение: сила трения равна силе тяжести (весу – по-старому), умноженной на коэффициент трения. Сила трения будет тем больше, чем изношеннее ствол, чем больше в нем раковин, чем больше «проплешин» и «струпьев» на хромовом покрытии, наконец, чем дольше ружье пролежало нечищеным, т.е. чем больше этот самый коэффициент трения.
P.S. Мне особенно приятно было заочно пообщаться с автором из Дзержинска. Значительная часть моей молодости связана с командировочной работой на химических комбинатах этого города – Чернореченском, «Капролактаме», «Рулоне». И любое, даже косвенное, напоминание о той поре согревает и радует.