Суперамортизатор может сохранить здания и мосты

В Университете штата Нью-Йорк (State University of New York at Buffalo) группа ученых под руководством Сурачит Сен (Surajit Sen) предложила новый амортизатор, предназначенный для использования прежде всего в строительстве зданий и мостов. Он способен поглощать и, как показали результаты компьютерного моделирования, превращать в тепло до 98% энергии удара. Подобные устройства могли бы помочь ученым в разработке новых способов использования всевозможных "природных ударов", например прибоя (Surajit Sen et al., 2001 Physica A 299 551).

Долгое время для поглощения энергии ударов использовались зернистые (гранулированные) вещества, в том числе песок и почва. Однако, если все гранулы приблизительно одного размера, то ударную волну не всегда удается достаточно эффективно рассеять.

Вместо однородных по размерам частиц в компьютерном эксперименте Сен использовалась цепочка из нескольких сотен расположенных по убыванию размеров упругих бусин. Самые крупные звенья цепочки составляли около десяти сантиметров в диаметре.

По мере прохождения от крупного шарика к следующему, более мелкому, ударная волна (вследствие закона сохранения энергии) должна ускоряться. При этом передний ее фронт все больше отрывается от заднего с каждой пройденной бусиной (цепочка представляет собой среду с дисперсией волн). Чем дальше волна удаляется от начала цепочки, тем меньше энергии она несет и тем меньшую кинетическую энергию приобретает в результате каждое следующее звено.

Было показано, что последнее звено цепи - самая маленькая бусинка - получает в результате мощного начального удара лишь растянутый по времени ряд слабых толчков. Амплитуда их не превышает 10% от амплитуды начального импульса. "Эта простейшая система показывает, что теоретически любой удар можно самортизировать соответствующей комбинацией равномерно сужающихся цепочек," - утверждает Сурачит Сен. По его словам, этот вид нелинейного распространения волн до сих пор плохо изучен, однако, он выражает оптимизм относительно того, что демонстрация, созданная его группой, могла бы однажды быть использована для того, чтобы, образно говоря, "перековать мечи на орала", то есть использовать в мирных целях энергию нежелательных "антропогенных" механических вибраций и даже землетрясений.
[PhysicsWeb, Октябрь 2001]