Отверстия от пуль, камней и металлических шариков

На стеклах домов, независимо от этажа, встречаются отверстия неизвестной природы и характерной формы. Очень часто, если стекол несколько, пробитым оказывается только одно. При этом внутренняя честь стекла обычно повреждена больше, чем внешняя. Эти отверстия часто связывают с феноменом полтергейста, а само явление называют "призрачный стекольщик" или "призрачный снайпер".

На самом деле такие отверстия получаются в результате воздействия на стекло шариков от подшипников, пулек от пневматики и просто мелких камешков.

Очень хорошее объяснение этому феномену дал С.Д. Варламов (Кафедра физики МИОО) еще в 2008 году:

Часто встречающаяся для дырок форма, которая начинается небольшим круглым отверстием, а продолжается своеобразным "конусом", запечатлена на многочисленных фотографиях. Одна из них приведена ниже. Рядом с фотографией приведен схематический типичный разрез дырки поперёк стекла.

otverstie.jpg

Проза жизни состоит в том, что это след удара по стеклу маленького камушка или (что случается гораздо чаще) маленького стального шарика, выпущенного из рогатки или из пневматического пистолета. Камень или стальной шарик (в дальнейшем будем говорить о камне) остаются по ту сторону стекла, с которой произошел удар, а отколовшееся стекло улетает в противоположную сторону.

На фотографиях и на схематическом "профиле" скола стекла заметно, что "в профиль" дырка вовсе не конус, а фигура, образованная тремя осесимметричными поверхностями. Опишем качественно последовательность возникновения этих поверхностей.

Первая – это боковая поверхность маленькой дырочки, которая имеет форму цилиндра с относительно большим диаметром и совсем маленькой "высотой". Здесь стекло было основательно разрушено в результате деформации неизотропного сжатия в течение времени контакта с камнем. Растрескавшееся стекло из этой области превратилось после отскока камня в мелкую крошку.

За ней следует вторая поверхность с небольшим радиусом кривизны. Она ограничивает область стекла, которая сразу после "толчка" отрывается от массива стекла, прилегающего к месту удара. Отрыв связан с большой относительной деформацией сдвига стекла в месте удара. Стекло имеет "на разрыв" меньшую прочность, чем "на сжатие", поэтому поверхность "первого" отрыва простирается внутрь стекла на расстояния, большие, чем область разрушения стекла в результате сильного неизотропного сжатия (имевшего место в области маленькой круглой дырочки). Материал стекла из этой области приобрел импульс в то время, когда камень касался стекла. Затем камень отскочил от стекла, а в материале стекла возникли волны, распространяющиеся от места удара. Поскольку с увеличением расстояния от места удара амплитуда смещения частиц от положения равновесия уменьшается, на некотором расстоянии от места удара сдвиг материала становится недостаточным, чтобы возник "отрыв", и в результате первая поверхность отрыва с малым радиусом кривизны "останавливается" внутри массива стекла и не проходит стекло насквозь.

И, наконец, третья кривая поверхность имеет большой "средний" радиус кривизны и не является гладкой. Она образуется после того, как волна сжатия и сдвига в стекле достигнет поверхности стекла, противоположной той, о которую ударился камень, отразится от неё, и, превратившись теперь в волну растяжения, достигнет самых удаленных от места удара камня точек первой границы "отрыва". В этих местах при наличии мелких трещин внутри объема стекла требуется совсем небольшое напряжение растяжения, чтобы стекло разорвалось. Трещины быстро разрастаются внутри области, в которой в данный момент имеется напряжение растяжения. Поскольку эта область имеет конечную толщину (она определяется временем взаимодействия стекла с камнем и скоростью распространения волн в стекле), да еще и границы её движутся, то форма поверхности отрыва не гладкая. "Волнистость" этой поверхности отрыва определяется наличием в стекле внутренних микронапряжений, которые возникли в стекле при его остывании и в дальнейшем только усиливались при постепенной кристаллизации стекла. Растущие трещины выходят на поверхность на разных расстояниях от "эпицентра" удара, поэтому граница скола на поверхности стекла противоположной месту удара вовсе не представляют собой правильной окружности.

*Интересно, что иногда от подобных специальных или случайных действий получаются просто отверстия практически идеальной круглой формы. Их появление также пытаются объяснить полтергейстом или шаровой молнией.