Всегда казалось, что с молотком ничего не случиться, если им сильно ударять. В ходе наблюдений и практического опыта, сложилось представление о том, что молоток, как инструмент, обладающий значительной массой и жесткостью, способен выдерживать интенсивные ударные нагрузки без существенных повреждений. Это предположение основывается на многовековой практике использования молотков в различных областях человеческой деятельности, где они демонстрируют высокую степень надежности и долговечности. В контексте кузнечного дела, где требуется применение значительных механических усилий для обработки металлов, используются специализированные устройства — наковальни. Эти конструкции, обладающие высокой устойчивостью к деформациям и разрушениям, позволяют кузнецам эффективно использовать свойства металлов в нагретом состоянии, включая их пластичность и способность к формообразованию. Наковальни, как ключевые элементы кузнечного оборудования, играют важную роль в обеспечении качества и точности ковки. Они предоставляют необходимую опору и стабильность при нанесении ударов молотом, что позволяет достигать требуемых характеристик обрабатываемых изделий. Таким образом, наковальни и молотки, несмотря на кажущуюся простоту, представляют собой сложные технические системы, оптимизированные для выполнения специфических задач в области металлообработки.
Если посмотреть, то при ударе стального молотка о стальную плиту, происходит следующее превращение энергии: перед ударом молоток обладает кинетической энергией. В момент удара кинетическая энергия частично преобразуется в упругую деформацию молотка и плиты, а также в тепловую и звуковую энергию. Если молоток отскакивает, то часть энергии упругой деформации преобразуется обратно в кинетическую, позволяя молотку подняться на некоторую высоту. Однако, из-за потерь энергии на тепло и звук, кисть руки, высота отскока будет меньше первоначальной. Вроде все хорошо, так и должно быть. Однако во время Великой Отечественной войны нашими учеными были обнаружены при ударе снаряда по броне, около входного отверстия, изменение цвета металла. Изучая этот эффект взаимодействия бронебойного снаряда, изготовленного из высокопрочного материала с массой 4 килограмма и не содержащего взрывчатого вещества, с металлической плитой, было выявлено образование зоны цветов побежалости вокруг области пробоины. Данный феномен свидетельствует о наличии значительного термического воздействия, сопровождающего процесс проникновения снаряда.
Радужные цвета, образуются на гладкой поверхности металла из-за образования тонкой прозрачной поверхностной окисной плёнки (побежалости) и интерференции света в ней. Чаще всего эффект появляется от теплового воздействия. Иногда их видно около сварного шва, после работы сварщика. Проведенные расчеты показали, что количество выделившейся тепловой энергии существенно превысило кинетическую энергию снаряда, что привело к коэффициенту полезного действия (КПД) процесса, превышающему 400%. Это явление представляет собой значительный научный интерес, требующий дальнейшего изучения с целью понимания физических механизмов, лежащих в основе данного феномена.
Следовательно, если, как следует ударить молотком по наковальне, то мы их должны увидеть. В результате анализа кинетических и динамических параметров ударного воздействия молотка на наковальню можно предположить, что при достижении критической скорости удара, превышающей 2 км/с, произойдет эмиссия электронов. Однако, на практике кузнецы не наблюдали данного явления, что указывает на необходимость учета дополнительных факторов. Во-первых, скорость молотка должна быть не только достаточной, но и оптимальной. Согласно теоретическим расчетам и экспериментальным данным, скорость должна быть порядка 2 км/с. Достижение такой скорости ручным способом невозможно, что подчеркивает необходимость применения специализированных устройств или механизмов для генерации требуемого импульса. Во-вторых, материал молотка должен обладать определенными физико-химическими характеристиками. В частности, необходима высокая плотность материала и низкая энергия связи с кристаллической решеткой. Это позволяет минимизировать энергетические потери при ударе и повысить эффективность эмиссии электронов. Наиболее подходящим материалом для данной задачи является уран или его аналоги, обладающие высокой плотностью и низкой энергией связи электронов с атомами. Это обеспечивает оптимальные условия для генерации эмиссионного тока при ударном воздействии.
В результате анализа физических процессов, происходящих при воздействии на металлический объект, можно сделать вывод, что применение железного молотка, даже при использовании удлиненной рукоятки и достижении оптимальной скорости удара, не приведет к каким-либо значительным изменениям в структуре материала. Ионы, составляющие кристаллическую решетку железа, останутся на своих местах, что свидетельствует о сохранении целостности металлической матрицы. Это обстоятельство является важным фактором, обеспечивающим возможность восстановления эксплуатационных характеристик молотка после проведения восстановительных работ. Таким образом, несмотря на потенциальное повреждение поверхности, фундаментальные свойства материала остаются неизменными, что позволяет использовать молоток после соответствующего ремонта, поврежденного в таком простом опыте.