Kryminalistyka brzmi poważnie. Przypomina to coś rodem z dramatu kryminalnego, w którym dobry bohater wydobywa prawdę z jednej kropli dowodu. Samo słowo pochodzi od łacińskiego forensis – „odnoszący się do forum”. W starożytnym Rzymie sprawy były rozpatrywane publicznie. Zwycięzcą nie zawsze był ten, kto podał więcej faktów, ale ten, który przedstawił je ostrzej i logicznie.
Obecnie „kryminalistyka” zwykle odnosi się do medycyny sądowej. Jest to każda dyscyplina stosowana w systemie sądowniczym. Zadanie kryminologa? Zachowaj bezstronność. Przestudiuj dowody. Znajdź prawdę. To nie tylko biologia czy patologia. To jest inżynieria, chemia i, tak, fizyka.
Weźmy analizę siniaków (rozprysku krwi). To wąska dziedzina kryminologii. Badacze przyglądają się średnicy plam krwi, aby określić wysokość, z której spadła kropla. To proste zadanie z fizyki. Grawitacja przyspiesza upadek. Prędkość wzrasta. Zwiększa się energia uderzenia. Ale czy rozmiar ma wzór liniowy? A może osiąga plateau? Nie można tego sprawdzić na prawdziwej krwi. Dlatego symulujemy ten proces.
W tym eksperymencie wykorzystano sztuczną krew domowej roboty do zbadania jak wielkość plamy krwi koreluje z odległością kropli. Eksperyment jest niedrogi. Zajmuje mniej niż jeden dzień. I demonstruje podstawową zasadę dynamiki płynów i uderzenia.
Nauka o sprayach
Aby zrozumieć dane, należy zrozumieć kontekst. Kryminalistyka jest rozległa. Patolodzy badają biologiczne przyczyny śmierci. Inżynierowie budowlani mogą analizować przyczyny zawalenia się mostu podczas dochodzenia. Ale analityk siniaków bada trajektorie.
Kiedy kropla spada, nabiera prędkości. Od tej prędkości zależy energia kinetyczna w momencie uderzenia. Po uderzeniu w powierzchnię energia ulega rozproszeniu, tworząc rozpryski. Średnica powstałej plamki jest funkcją tej energii.
„Medycyna sądowa obejmuje wiele dziedzin nauki… Jeśli sportowiec nagle umrze, wezwany zostanie kryminalista specjalizujący się w patofizjologii.”
Zależność pomiędzy wysokością plamki a jej wielkością nie jest jedynie kwestią akademicką. Pomaga rekonstruować zdarzenia. Czy ofiara spadła z wysokości? Czy została rzucona z jakiejś wysokości? Pomiary mają znaczenie.
Tworzenie symulatora krwi
Nie można użyć prawdziwej krwi. To zagrożenie biologiczne. Ona się brudzi. Wymaga specjalnej utylizacji. Zamiast tego tworzysz mimikę reologiczną. Potrzebujesz płynu, który zachowuje się podobnie do krwi pod względem lepkości i napięcia powierzchniowego.
Oto przepis na symulator. Zachowaj dokładność. Nierówna lepkość spowoduje niespójne rozpryski.
- Skrobia kukurydziana : 17 g (około 2 łyżki)
- Woda : 30 ml (2 łyżki)
- Syrop kukurydziany : 60 ml (4 łyżki)
- Czerwony barwnik spożywczy : 5 ml (1 łyżeczka)
- Tektura : 7 sztuk, pociętych na wymiar 30 x 30 cm
Mieszanie krok po kroku
- Odważyć w misce skrobię kukurydzianą.
- Wymieszaj z wodą, aż będzie gładka. Żadnych grudek. Grudki zmieniają gęstość.
- Dodaj syrop kukurydziany. Dokładnie wymieszaj. Syrop dodaje niezbędną lepkość, aby spowolnić odpływ wody z sieci skrobiowej.
- Dodaj czerwony barwnik spożywczy i mieszaj, aż uzyska równomierny kolor.
- Jeśli nie użyjesz od razu, przykryj folią spożywczą.
Bądź ostrożny. Ta mieszanina plami dywany. Pracuj na linoleum lub betonie. Jako środek ostrożności wyłóż powierzchnię papierem rzeźniczym lub gazetą. Przygotuj asystenta. Będziesz go potrzebować do wyższych spadków.
Konfiguracja eksperymentalna
Przetestujesz siedem różnych wysokości. Wynoszą one od 30 cm (bezpośrednio nad stołem) do 210 cm (na poziomie sufitu).
| Wysokość testowa | System metryczny | System imperialny |
|---|---|---|
| Wysokość 1 | 30 cm | 12 cali |
| Wysokość 2 | 60 cm | 24 cale |
| Wysokość 3 | 90 cm | 36 cali |
| Wysokość 4 | 120 cm | 48 cali |
| Wysokość 5 | 150 cm | 60 cali |
| Wysokość 6 | 180 cm | 72 cale |
| Wysokość 7 | 210 cm | 84 cale |
Wytnij kwadraty z kartonu. Oznacz każdy z nich odpowiednią wysokością. Upewnij się, że leżą płasko. Żadnych zagnieceń. Zagniecenia chłoną ciecz inaczej niż gładkie powierzchnie, co będzie zaburzać pomiar średnicy.
Przesyłanie danych
Użyj pipety medycznej. Wypełnij to. Trzymaj się ściśle pionowo. Kąt padania ma znaczenie. Nachylona kropla tworzy kształt eliptyczny, a nie okrągły. Aby dokładnie zmierzyć średnicę, potrzebne są okrągłe plamki.
- Umieść pipetę 30 cm nad pierwszym arkuszem tektury. Aby sprawdzić wysokość, użyj pomocnika i miarki.
- Uwolnij jedną kroplę.
- Powtórz tę czynność dziesięć razy dla każdego arkusza tektury.
- Wyrzuć krople, które łączą się z innymi lub wpadają w załamanie. Powtórz je.
- Pozwól kroplom całkowicie wyschnąć. Mogą wyglądać na błyszczące nawet po wyschnięciu. Aby się upewnić, dotknij zapasowej kropli.
W przypadku wzrostu powyżej 150 cm stań na drabinie lub krześle. Bądź ostrożny. Poślizg oznacza uszkodzenie danych i pęknięcie.
Pomiary i analiza
Gdy krople wyschną, zmierz średnicę każdej z 10 kropli na kwadracie. Zapisz w milimetrach. Aby uzyskać dokładność, użyj linijki mierniczej z podziałką milimetrową. Nawet niewielkie różnice mają tutaj znaczenie.
Oblicz średnią średnicę dla każdej wysokości.
Przykład:
Jeśli dziesięć kropli na wysokości 90 cm ma wymiary 12,5, 12,0, 12,5, 13,0, 12,5, 13,0, 12,5, 12,0, 13,5 i 12,0 mm, suma wynosi 125,5 mm. Podziel przez 10. Średnia wynosi 12,55 mm, zaokrąglona do 12,6 mm.
Wykres wyników. Na osi X narysuj wysokość upadku. Oś Y to średnia średnica.
Zwróć uwagę na nachylenie. Czy linia rośnie równomiernie? Czy ona się pochyla? Czy istnieje punkt, w którym zyski maleją?
Interpretacja wyników
Wykres opowiada historię. Jeśli średnica rośnie liniowo wraz z wysokością, sugeruje to bezpośrednią korelację pomiędzy energią potencjalną (z wysokości) a energią kinetyczną uderzenia, przy założeniu stałych właściwości płynu. Jeżeli krzywa się wypłaszcza, napięcie powierzchniowe lub lepkość mogą uniemożliwić dalsze rozprzestrzenianie się.
W jaki sposób może to pomóc kryminologowi?
Jeśli badacz mierzy punkt na podłodze o średnicy 15 mm, może skorzystać ze swojego wykresu, aby oszacować wysokość źródła. Jeżeli na wykresie widać wzrost liniowy, to prawdopodobnie z wysokości około 180–200 cm spadła kropla o średnicy 15 mm. Dzięki temu można odróżnić uderzenie nożem od upadku lub upadek z okna drugiego piętra od upadku z pierwszego piętra.
Pamiętaj jednak, że prawdziwe miejsca zbrodni są brudne. Krew miesza się z potem, brudem i gruzami z podłogi. Porowatość powierzchni jest różna. Ten eksperyment kontroluje te zmienne. Izoluje wzrost jako jedyną zmienną niezależną.
Wniosek
Kryminalistyka to nie magia. To fizyka zastosowana do ludzkiej tragedii. Mierząc jak zmienia się rozmiar fałszywej plamy krwi w zależności od wysokości upadku, symulujesz kluczowe narzędzie w pracy dochodzeniowej.
Zależność jest oczywista: wyższe kropelki mają tendencję do tworzenia większych plam, ale dokładny charakter tej zależności zależy od właściwości cieczy. Zebrałeś dowody. Przeliczyłeś liczby. A co twoje dane mówią na temat roli grawitacji na sali sądowej?
Tajemnica pozostaje częściowo nierozwiązana, w zależności od wybranej powierzchni i płynu, który stworzysz. Ale zasady są solidne. Grawitacja ściąga w dół. Cios się rozprzestrzenia. Prawda w pomiarze.
