Криміналістика звучить серйозно. Вона здається чимось із кримінальної драми, де добрий герой збирає правду з єдиної краплі доказів. Саме слово походить від латинського “forensis” – “що відноситься до форуму”. У Стародавньому Римі відносини розглядалися публічно. Переможцем ставав не завжди той, хто мав більше фактів, а той, хто володів гострішою подачею та логікою.
Сьогодні «криміналістичний» зазвичай належить до криміналістичної науки. Це будь-яка дисципліна, яка використовується у судовій системі. Завдання криміналіста? Зберігати неупередженість. Вивчати докази. Знаходити істину. Це не лише біологія чи патологія. Це інженерія, хімія і так – фізика.
Візьмемо аналіз синців (розпорошення крові). Це вузька область криміналістики. Слідчі дивляться на діаметр плям крові, щоб визначити висоту, з якої впала крапля. Це просте завдання з фізики. Гравітація пришвидшує краплю. Швидкість зростає. Енергія удару зростає. Але чи слід розмір лінійно? Чи він виходить на плато? Протестувати це на справжній крові не можна. Тому ми симулюємо процес.
У цьому експерименті використовується домашня фальшива кров, щоб вивчити, як розмір плями від крові корелює з відстанню падіння. Експеримент недорогий. Займає менше одного дня. І демонструє фундаментальний принцип гідродинаміки та удару.
Наука про розпилення
Щоб зрозуміти дані, потрібно розуміти контекст. Криміналістика велика. Патологи вивчають біологічні причини смерті. Інженери-будівельники можуть аналізувати, чому міст звалився під час розслідування злочину. Але аналітик синців вивчає траєкторії.
Коли крапля падає, вона набирає швидкість. Кінетична енергія на момент удару залежить від цієї швидкості. Вдарившись об поверхню, енергія розсіюється, створюючи бризки. Діаметр результату плями є функцією цієї енергії.
«Криміналістична наука включає безліч областей вивчення… Якщо спортсмен раптово помре, викличуть криміналіста, який спеціалізується на патофізіології».
Співвідношення між висотою та розміром плями – це не просто академічне питання. Воно допомагає поновити події. Жертва впала з висоти зросту? Її кинули з якоїсь висоти? Вимірювання мають значення.
Створення імітатора крові
Використовувати справжню кров не можна. Це біологічна небезпека. Вона забруднює. Потребує спеціальної утилізації. Натомість ви створюєте реологічного мімікра. Вам потрібна рідина, яка веде себе аналогічно крові з погляду в’язкості та поверхневого натягу.
Ось рецепт симулянту. Дотримуйтесь точності. Непослідовна в’язкість призведе до непослідовних бризок.
- Кукурудзяний крохмаль : 17 г (приблизно 2 ст. ложки)
- Вода : 30 мл (2 ст. ложки)
- Кукурудзяний сироп : 60 мл (4 ст. ложки)
- Червоний харчовий барвник : 5 мл (1 ч. ложка)
- Картон : 7 шматків, вирізаних розміром 30 х 30 см
Покрокове змішування
- Зважте кукурудзяний крохмаль у мисці.
- Змішайте з водою до одержання гладкої маси. Без грудок. Грудки змінюють щільність.
- Додайте кукурудзяний сироп. Ретельно перемішайте. Сироп додає необхідну в’язкість, щоб уповільнити стікання води із крохмальної сітки.
- Додайте червоний харчовий барвник та перемішуйте до рівномірного кольору.
- Якщо не використовуєте одразу, накрийте харчовою плівкою.
Будьте обережні. Ця суміш забруднює килими. Працюйте на лінолеумі чи бетоні. Як обережність застелите поверхню папером для м’ясника або газетами. Підготуйте помічника. Він знадобиться для більш високих падінь.
Експериментальна установка
Ви протестуєте сім різних висот. Вони варіюються від 30 см (прямо над столом) до 210 см (на рівні стелі).
| Висота випробування Метрична система Імперська система
| :— | :— | :— |
| Висота 1 | 30 см | 12 дюймів |
| Висота 2 | 60 см | 24 дюйми |
| Висота 3 | 90 см | 36 дюймів |
| Висота 4 | 120 см | 48 дюймів |
| Висота 5 | 150 см | 60 дюймів |
| Висота 6 | 180 см | 72 дюйми |
| Висота 7 | 210 см | 84 дюйми |
Виріжте з картону квадрати. Підпишіть кожен із них відповідною висотою. Впевніться, що вони лежать рівно. Без заломів. Заломи поглинають рідину інакше, ніж гладкі поверхні, що спотворить вимірювання діаметра.
Закидаємо дані
Використовуйте медичну піпетку. Наповніть її. Тримайте вертикально. Кут падіння має значення. Похила крапля створює еліптичну форму, а не круглу. Вам потрібні круглі плями для точного вимірювання діаметра.
- Розташуйте піпетку на висоті 30 см над першим листом картону. Використовуйте помічника та рулетку, щоб перевірити висоту.
- Відпустіть одну краплю.
- Повторіть це десять разів для кожного аркуша картону.
- Відкиньте краплі, які злилися з іншими або потрапили на складку. Повторіть їх.
- Дайте краплям повністю висохнути. Вони можуть виглядати глянсовими навіть після висихання. Доторкніться до запасної краплі, щоб переконатися.
Встаньте на драбину або стілець для висот понад 150 см. Будьте обережні. Ковзання означає зіпсовані дані та перелом.
Вимірювання та аналіз
Коли краплі висохнуть, виміряйте діаметр кожної з 10 крапель на квадраті. Записуйте у міліметрах. Використовуйте метрову лінійку з поділками у міліметрах для точності. Тут важливими є навіть маленькі відмінності.
Обчисліть середній діаметр кожної висоти.
Приклад:
Якщо десять крапель на висоті 90 см мають розміри 12,5, 12,0, 12,5, 13,0, 12,5, 13,0, 12,5, 12,0, 13,5 та 12,0 мм, сума становить 125,5 мм. Розділіть на 10. Середнє значення – 12,55 мм, округляємо до 12,6 мм.
Побудуйте графік результатів. По осі X відкладіть висоту падіння. По осі Y – середній діаметр.
Зверніть увагу на нахил. Лінія росте поступово? Вона згинається? Чи є точка спадання віддачі?
Інтерпретація результатів
Графік розповідає історію. Якщо діаметр збільшується лінійно з висотою, це передбачає пряму кореляцію між потенційною енергією (від висоти) та кінетичною енергією за удару, за умови постійних властивостей рідини. Якщо крива вирівнюється, поверхневий натяг або в’язкість можуть перешкоджати подальшому розтіканню.
Як це допомагає криміналісту?
Якщо слідчий вимірює пляму діаметром 15 мм на підлозі, може звернутися до свого графіку, щоб оцінити висоту джерела. Якщо графік показує лінійне збільшення, крапля діаметром 15 мм, ймовірно, впала з висоти приблизно 180-200 см. Це дозволяє відрізнити удар ножем від падіння або падіння з вікна другого поверху від падіння з першого поверху.
Але пам’ятайте, що реальні місця злочинів неакуратні. Кров змішується з потом, брудом та залишками підлоги. Пористість поверхонь відрізняється. Цей експеримент контролює ці змінні. Він ізолює висоту як єдину незалежну змінну.
Висновок
Криміналістика – це не магія. Це фізика, застосована до людської трагедії. Вимірюючи, як змінюється розмір плями від фальшивої крові залежно від висоти падіння, ви симулюєте критичний інструмент у слідчій роботі.
Зв’язок очевидний: вищі краплі, зазвичай, створюють великі плями, але точний характер зв’язку залежить від властивостей рідини. Ви зібрали докази. Ви опрацювали цифри. Тепер що ваші дані говорять про роль гравітації в залі суду?
Загадка залишається частково нерозкритою, залежно від поверхні, яку ви оберете, та рідини, яку створите. Але принципи є solidny. Гравітація тягнеться вниз. Удар розтікає. Істина у вимірі.
