Bị vợ hỏi khó: Vì sao bao cát lại chặn được viên đạn đang bay?

18/01/17, 08:28 Tri thức

Đã bao giờ bạn tự hỏi: Tại sao viên đạn có thể phá được bê tông, đá, thép lại không đâm được qua bao cát? Vì sao khi ta dùng ngón tay ấn vào cát thì thấy rất dễ dàng, còn viên đạn đâm vào thì lại chẳng thể xuyên qua?

Cát là vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền và vô cùng hữu dụng trong quân sự. 

Bao cát là một trong những thành phần thiết yếu phải có khi xây dựng công sự, hầm hào quân sự hoặc làm những bức tường ngăn nước, chống sạt lở. Những bao cát khi được xếp hợp lý, đúng kỹ thuật sẽ tạo thành nơi trú ẩn rất vững chắc, thậm chí có thể bảo vệ con người khỏi bức xạ.

Từ trước thế kỷ thứ 18, lịch sử quân sự thế giới đã ghi nhận về việc sử dụng bao cát trong công sự để chắn đạn, thế nhưng thật ngạc nhiên là tới nay lại có không nhiều thông tin giải thích về khả năng chống đạn kỳ diệu của bao cát.

Có lẽ mọi người đều thấy việc dùng bao cát để chắn đạn là điều quá ư hiển nhiên, chẳng có gì lạ cả. Thế nhưng một lần khi mình đang xem tivi thì vợ hỏi: “Tại sao viên đạn có thể phá được bê tông, đá, thép mà lại không đâm được qua bao cát? Vì sao khi dùng ngón tay ấn vào cát thì thấy rất dễ dàng, còn viên đạn đâm vào cát thì lại chẳng thể xuyên nổi?”.

Ừ, quả thật ngay lúc đó mình cũng chưa thể nào trả lời ngay để làm cho vợ thấy thuyết phục được, vì xưa nay vốn chẳng bao giờ thắc mắc “vì sao cát nó lại giỏi thế”.

Xe tăng M4A3 Sherman với lớp chống đạn bằng những bao cát xếp quanh.

Và bây giờ thì hy vọng lời giải thích như thế này sẽ là hợp lý:

Cát là một loại vật liệu đặc biệt mà người ta vẫn gọi là “phi Newton” (Non-Newtonian fluid). Thuộc tính của nó thay đổi tùy thuộc vào đặc điểm của lực tác dụng lên nó. Khi ta tác động một lực nhỏ, ví dụ như ấn ngón tay vào cát thì cát lúc này sẽ giống như một chất rắn có mật độ thấp (hoặc chất lỏng) và từng hạt cát nhỏ bé sẽ từ từ nhích ra để “nhường đường” cho ngón tay đi qua.

Thế nhưng nếu lực tác động có độ lớn và gia tốc đáng kể (viên đạn đang bay) thì các hạt cát không xô nhau ra kịp khiến cát bị nén lại. Khi đó cát lại phản ứng như một chất rắn – cản trở chuyển động của viên đạn và giữ nó lại.

Các phân tử sẽ liên kết chặt với nhau khi có lực tác động, và tách nhau ra khi ở trạng thái bình thường.

Một thí nghiệm đơn giản mà các bạn có thể tự làm tại nhà: đổ bột ngô vào nước và khuấy lên. Nếu chỉ khuấy nhẹ, bột ngô và nước sẽ chuyển động giống như chất lỏng bình thường, nhưng khi khuấy mạnh lên thì chất lỏng ấy sẽ đặc sệt lại và mất nhiều sức hơn để khuấy. Thậm chí bạn còn có thể nặn khối dung dịch ấy thành một quả bóng bột ngô nếu tay bạn xoay đủ nhanh.

Chắc hẳn các bạn đã từng nghe qua về áo giáp chống đạn bằng chất lỏng STF – Shear Thickening Fluid? Bản chất của nó cũng giống như cát và dung dịch bột ngô vậy: Trong điều kiện thường STF có trạng thái lỏng, thế nhưng khi bị khuấy động hay có lực tác dụng vào thì nó sẽ lập tức trở nên cứng lại chỉ trong vài mili giây.

Vật lý cấp 3 có nhiều bài về viên đạn bắn bao cát nhưng toàn chỉ hỏi về va chạm mềm như góc lệch, khi nào đứt dây,… còn không thấy lý giải vụ vì sao bao cát chắn được đạn. Hãy cùng nhau nhớ lại định luật 3 Newton: Đối với mỗi lực tác động bao giờ cũng có một phản lực cùng độ lớn, nói cách khác, các lực tương tác giữa hai vật bao giờ cũng là những cặp lực cùng độ lớn, cùng phương, ngược chiều và khác điểm đặt.giây.

Hiểu một cách nôm na thì khi hai vật, A và B, tương tác, thì lực do A tác dụng lên B bằng về độ lớn với lực do B tác dụng lên A, nhưng hai lực tác dụng ngược chiều nhau. Suy rộng ra: Trong tương tác, A làm thay đổi động lượng của B bao nhiêu thì động lượng của A cũng bị thay đổi bấy nhiêu theo chiều ngược lại.

Thí nghiệm bắn đạn vào bao cát.

Viên đạn bắn trúng bao cát, và bao cát cũng sinh ra một lực tương đương tác động lên viên đạn để ngăn nó lại. Nếu không có bao bên ngoài thì cát sẽ bay theo mọi hướng. Chính chiếc bao có tác dụng giữ cho cát không bị rời nhau ra, và mỗi khi một viên đạn xuyên vào thì lập tức cát lại lấp luôn lỗ đạn, khiến cho hàng rào bao cát tồn tại được lâu. Và cát đã biến cơ năng của viên đạn gần như hoàn toàn thành nhiệt, đó là lý do tại sao chúng ta thấy những chỗ trúng đạn trên bao cát lại nóng lên.

Ngón tay ta có thể đâm qua cát là bởi vì chuyển động của ngón tay không sinh ra nhiều năng lượng, do đó lực phản hồi do cát sinh ra cũng không lớn. Giả thử bạn luyện được thần công Nhất Dương Chỉ như Nhất Đăng Đại Sư chẳng hạn, khi đó hãy thử chọc ngón tay vào bao cát ở vận tốc 300 m/s – lúc này ngón tay của bạn sẽ chẳng thể xuyên qua bao cát được nữa đâu.

Còn nếu ta dùng tay ấn một viên đạn vào bao cát thì liệu nó có xuyên qua không? Có, chắc chắn là có. Bởi vì lực ấn của tay ta cũng không khác nhiều so với khi ta ấn ngón tay, và do đó cát cũng ít gây ra lực cản hơn.

Điều tương tự cũng xảy ra đối với nước. Bạn nhảy xuống nước từ con thuyền hoặc trên thành bể bơi thì cả người sẽ chìm trong nước dễ dàng, và nước sẽ bắn tung tóe lên. Mọi việc sẽ tồi tệ hơn rất nhiều khi bạn rơi xuống nước từ độ cao lớn: nước không kịp xô nhau ra để “tránh” bạn, và bạn sẽ bị thương không khác gì bị rơi lên mặt bê tông cứng.

Từ từ đi mới được, còn chạy thì không thể thoát khỏi đám đông này.

Còn nếu tới đây mà vợ vẫn còn thấy lăn tăn thì xin mạn phép lấy ví dụ: Nếu ai đã từng đi xe buýt giờ cao điểm hay ở trong biển người đêm Noel nơi Bờ Hồ Hoàn Kiếm thì cũng dễ hình dung ra: Bạn có thể chầm chậm len lỏi, lách người này, tránh người kia để thoát khỏi đám đông chứ không thể cứ hùng hùng hổ hổ cắm đầu cắm cổ mà chạy.

 Theo Tri Thức Trẻ

Vì nó là bạn cháu!

Vì nó là bạn cháu!

Quà tặng cuộc sống 2019-06-01 09:28:27
Tội ác này đã gây diệt vong cả một thành phố cổ đại

Tội ác này đã gây diệt vong cả một thành phố cổ đại

Văn hóa Thần truyền 2019-05-31 15:18:00
Cậu bé thiên tài 12 tuổi muốn chứng minh “Thiên Chúa thật sự tồn tại”

Cậu bé thiên tài 12 tuổi muốn chứng minh “Thiên Chúa thật sự tồn tại”

Bí ẩn nhân loại 2019-05-31 14:03:32
Sự biến mất 13 hộp sọ kì dị nhất thế giới

Sự biến mất 13 hộp sọ kì dị nhất thế giới

Bí ẩn nhân loại 2019-05-31 14:22:15
12 quả báo của tội tà dâm, ai xem cũng sợ

12 quả báo của tội tà dâm, ai xem cũng sợ

Chuyện tâm linh có thật 2019-06-01 10:46:39
Tổ chức “Áo đen” bí mật - MIB chuyên xóa dấu vết về UFO

Tổ chức “Áo đen” bí mật - MIB chuyên xóa dấu vết về UFO

Bí ẩn nhân loại 2019-08-01 13:28:18
Ad will display in 09 seconds

Những quan niệm sai lầm khi lễ Phật đầu năm

Văn hóa Thần truyền 2019-06-01 08:05:25
4 thủ đoạn ma quỷ hóa tôn giáo trong lịch sử nhân loại

4 thủ đoạn ma quỷ hóa tôn giáo trong lịch sử nhân loại

Góc khuất 2019-05-31 15:29:01
Phát hiện chấn động Thế giới trong lòng đất

Phát hiện chấn động Thế giới trong lòng đất

Bí ẩn nhân loại 2019-06-10 15:59:48
Người sống thọ có 4 cái lười

Người sống thọ có 4 cái lười

Quà tặng cuộc sống 2019-06-01 08:56:51
  • Vì nó là bạn cháu!

    Vì nó là bạn cháu!

  • Tội ác này đã gây diệt vong cả một thành phố cổ đại

    Tội ác này đã gây diệt vong cả một thành phố cổ đại

  • Cậu bé thiên tài 12 tuổi muốn chứng minh “Thiên Chúa thật sự tồn tại”

    Cậu bé thiên tài 12 tuổi muốn chứng minh “Thiên Chúa thật sự tồn tại”

  • Sự biến mất 13 hộp sọ kì dị nhất thế giới

    Sự biến mất 13 hộp sọ kì dị nhất thế giới

  • 12 quả báo của tội tà dâm, ai xem cũng sợ

    12 quả báo của tội tà dâm, ai xem cũng sợ

  • Tổ chức “Áo đen” bí mật - MIB chuyên xóa dấu vết về UFO

    Tổ chức “Áo đen” bí mật - MIB chuyên xóa dấu vết về UFO

  • Những quan niệm sai lầm khi lễ Phật đầu năm

    Những quan niệm sai lầm khi lễ Phật đầu năm

  • 4 thủ đoạn ma quỷ hóa tôn giáo trong lịch sử nhân loại

    4 thủ đoạn ma quỷ hóa tôn giáo trong lịch sử nhân loại

  • Phát hiện chấn động Thế giới trong lòng đất

    Phát hiện chấn động Thế giới trong lòng đất

  • Người sống thọ có 4 cái lười

    Người sống thọ có 4 cái lười