Текст книги "Юный техник (35 самодельных приборов и моделей для школы, пионерского отряда и дома по оптике, фото, радио, электротехнике и паротехнике.)"

Автор книги: Александр Абрамов

Соавторы: Василий Куличенко
сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 10 страниц)

ЮНЫЙ ТЕХНИК
35 самодельных приборов и моделей
для школы, пионерского отряда и дома
по оптике, фото, радио, электротехнике
и паротехнике

К юным техникам-моделистам

Многие пионеры и школьники называют себя юными техниками. Дома, в школах, на станциях юных техников, во дворцах и домах пионеров они строят модели, изготовляют самодельные приборы, делают много полезных вещей.

Когда юный техник строит свою модель, он знакомится с устройством и действием настоящей машины, учится работать разными инструментами, пользоваться разными материалами. Все это пригодится пионеру и школьнику, когда он будет учиться в ремесленном училище или в школе фабрично-заводского обучения. Трудовые навыки необходимы пионеру и школьнику дома. Привычка с малых лет к мастерству, к работе с чертежами поможет учиться в высшем учебном заведении. Умение обращаться с инструментами нужно каждому рабочему, технику, инженеру. Знание техники, «привычка» к ней, уменье обращаться с инструментами нужны каждому бойцу Красной армии. Ведь наша Красная армия глубоко насыщена техникой, Красной армии нужны радисты, электрики, оптики, фотографы, мотористы, и к тому, чтобы быть отличным бойцом, надо готовиться с малых лет.

Часто пионер, школьник хочет построить какую-нибудь модель или сделать полезную для дома и школы вещь, но не знает, как приступить к работе. Каждый день в Москву на Центральную станцию юных техников, в Детиздат, в редакции пионерских газет и журналов поступают сотни писем от ребят с просьбой: «Пришлите чертежи и описания моделей».

Вот для таких ребят и выпускается эта книга. Здесь собраны разнообразные модели и вещи. Некоторые из них можно использовать в пионерских походах и военных играх, многие будут весьма полезны в школе при изучении физики, многие пригодятся дома. Описанными здесь самодельными фотоаппаратами можно делать настоящие снимки, на самодельные радиоприемники можно принимать радиопередачи. Ребята, умеющие мастерить, могут помочь юным натуралистам сделать микроскоп, телескоп, могут помочь преподавателям биологии, построив для школы микропроектор.

В 1911 году в Киеве пятнадцатилетний Шура Микулин построил летающую модель самолета. Это было через три года после первого полета аэроплана братьев Райт в Париже, когда странные сооружения из жердочек и материн, «летающие этажерки», как их называли, только-только учились летать. Микулин отдал свою модель в физический кабинет реального училища, в котором учился, чтобы помочь всем ребятам ознакомиться с рождающейся авиацией. Сейчас А. А. Микулин – знаменитый конструктор авиационных моторов, Герой Социалистического Труда. И в биографиях других замечательных людей нашей родины нетрудно найти такие факты. Связь со школой помощь школе – очень важное дело.

Все модели, описанные в этой книге, в разделе паротехники, могут занять место в любом школьном физическом кабинете. Насколько легче будет всем школьникам, пользуясь моделями, изготовленными юными техниками, проходить раздел теплоты по курсу физики! А электромотор и динамомашина, действие которых иногда трудно понять только по рисунку! Значительно легче будет учащимся освоиться с принципом действия и устройством этих машин, пользуясь построенными моделями. Работа для школьного кабинета – почетнейшее дело юных техников.

В наш сборник не включены авиамодели. Сделано это потому, что книг и статей по авиамоделизму довольно много. Мы даем только те модели, в описаниях которых ощущается особенная нужда.

Все модели тщательно проверены, многие были описаны уже в журнале «Знание – сила» и изготовлялись юными техниками. Новые, нигде еще не описанные модели также были построены и проверены.

Большой интерес представляет описанный в этой книге паровой котел с керосиновой топкой. Обычно в горелках котлов для самодельных паровых машин сжигают денатурированный спирт. Керосиновая горелка, сконструированная А. Меньшиковым, значительно расширяет для массы юных техников возможность постройки котлов.

Интересен маленький компактный электромотор, сконструированный юным техником Б. Мальковым. Благодаря применению набивного якоря и удачному расположению частей моторчик этот при небольших размерах развивает большую мощность.

Интересен реактивный катер А. Горбунова. Это первая удавшаяся попытка осуществить силами юных техников лодочку, которая продается в магазинах игрушек и пользуется большим успехом. Много других интересных и полезных вещей описано в этой книге.

Давая описание устройства точного электробудильника из ходиков, мы включили в раздел электротехники и механический будильник. Ведь будильник – вещь нужная, а не везде есть электричество.

Все рисунки в этом сборнике сделаны по-новому. Вместо множества отдельных рисунков, разбросанных по разным местам книги, как делается обычно, здесь рисунки объединяются в таблицы. На некоторых таблицах детали, имеющие сложные контуры, даны на сетке. Сетка рассчитана так, чтобы начерченные фигуры можно было срисовать в натуральную величину на клетчатую бумагу школьной тетради. Клеточка этой бумаги имеет размер 5X5 миллиметров. Обозначения размеров на всех других рисунках даны в миллиметрах.

Нам было бы очень важно получить побольше отзывов об этой книге. Какие модели хорошо удаются, какие плохо описаны, какие рисунки непонятны, чем еще нужно было бы дополнить книгу? Все эти замечания помогут улучшить книгу для следующего издания. Письма пишите по адресу: Москва 12, Малый Черкасский пер., д. 1, Детиздат, Массовый отдел.

Раздел первый
ЮНЫМ ЛЮБИТЕЛЯМ ОПТИКИ И ФОТО

1. Перископ

Глаз человека – очень сложный и совершенный аппарат, однако в ряде случаев ему нужны различные оптические помощники. Техника дала помощников человеческому глазу. Один из них – перископ.

Невооруженным глазом человек может видеть большие предметы при нормальном освещении не далее 2 км. А как же артиллеристу-наводчику брать прицел на 15–20 км? Обычно он пользуется биноклем. Но в бинокль из-за прикрытия не увидишь объекта прицела. И командиру подводной лодки, находящейся под водой, не видна поверхность моря. Снайперу из окопа или траншеи тоже не увидеть объекта прицела. Для всех этих случаев необходим особый инструмент – зеркальный или призматический перископ.

Перископ дает возможность как бы поднять глаз на большую высоту. Это очень интересный прибор, который можно прекрасно использовать в военной игре. Пионер-разведчик, сделавший себе перископ, сможет скрытно, только выставив из-за прикрытия кончик перископа, наблюдать за передвижением «противника».

Зеркальный перископ состоит из двух параллельных зеркал, помещенных по концам трубы и расположенных под углом в 45° к горизонту. К нему можно присоединить бинокль для наблюдения отдаленных предметов. Вместо зеркал можно воспользоваться призмами, которые дают лучшее качество изображения.

Простой зеркальный или призматический перископ сделать нетрудно. Для призматического перископа нужно купить в магазине оптических приборов дешевые бракованные призмы Порро или использовать призмы от старого призматического бинокля. Ход лучей в призматическом перископе показан на таблице 1, справа.

Таблица 1. Перископ.

Таков же ход лучей и в зеркальном перископе. Для самодельного перископа нам нужны две призмы.

Устройство кожуха перископа дано в деталях на рисунке. Детали кожуха делаются из тонкой фанеры; внутренние стенки их окрашиваются черной тушью, чтобы проходящие лучи не отсвечивали. Размеры стенок кожуха зависят от размеров призм. Надо, чтобы призмы вплотную входили в концы готового кожуха.

Над отверстием верхней призмы делают козырек, прикрывающий призму от прямых солнечных лучей. Кожух перископа нужно оклеить снаружи черной бумагой, чтобы закрыть боковые щели. На таблице слева показан готовый самодельный перископ.

В этой же конструкции призмы с успехом можно заменить маленькими зеркалами.

2. Микроскоп

Выпускаемые заводами сложные микроскопы дают увеличение в несколько тысяч раз. Конечно, такой микроскоп построить самому невозможно. Наш микроскоп будет проще, с гораздо меньшей силой увеличения, однако и он позволит производить очень интересные наблюдения.

Уже обыкновенное увеличительное стекло, или так называемая лупа, может служить простейшим микроскопом. С помощью лупы можно видеть предметы увеличенными в несколько раз. В более сложном микроскопе увеличенное изображение, даваемое лупой, рассматривается не просто глазом, а с помощью второй лупы, которая вторично увеличивает уже увеличенное изображение. Таким образом, в сложных микроскопах имеется не одно, а два увеличительных стекла, заключенных в одну общую трубку на некотором расстоянии друг от друга. Схема такого микроскопа показана на таблице 2 (в кружке). Лупа Об, направленная к рассматриваемому предмету, называется объективом, а лупа Ок, через которую производится наблюдение, – окуляром.

Таблица 2. Микроскоп.

Схема действия микроскопа

С помощью объектива изображение предмета увеличивается до размеров АВ. Это изображение рассматривается через окуляр и вновь увеличивается.

На таблице показана упрощенная схема микроскопа. В действительности объектив и окуляр состоят обычно из нескольких стекол. Чтобы построить микроскоп с заранее заданной силой, или степенью увеличения, нужно проделать предварительный математический расчет. Но расчет этот очень сложен; мы обойдемся без него и рассчитаем наш микроскоп опытным путем.

Для получения сильно увеличивающего микроскопа следует взять для окуляра и объектива сильно увеличивающие линзы. Однако при этом нужно помнить, что, по законам оптики, чем сильнее будут увеличивать линзы, тем меньшее поле будет видно в микроскоп. Поэтому не следует добиваться особенно сильного увеличения, так как в такой микроскоп будет виден слишком маленький участок и наблюдать будет неинтересно.

Это особенно относится к окуляру. Ведь окуляр предназначен для рассматривания уже увеличенного изображения предмета, и если поле, видимое через окуляр, будет очень маленьким, то, хотя увеличение будет большим, мы увидим лишь часть наблюдаемого предмета и, следовательно, не сможем составить о нем полного представления. Иное дело – объектив. Он направляется на очень мелкие предметы, поэтому для объектива можно взять более сильную линзу. Кроме того, для объектива можно взять маленькую линзу, а для окуляра следует брать сравнительно большую.

Опытный расчет микроскопа

Раздобыв две линзы – одну для окуляра, другую для объектива, нам нужно установить их на определенном расстоянии одну от другой.

Чтобы точно измерить это расстояние, можно воспользоваться несложным прибором, показанным на таблице (справа). Он состоит из миллиметровой линейки и двух движков, сделанных из жести. К каждому движку прикрепляются язычки с кольцами на концах, которые также можно сделать из жести. На нижнее кольцо кладется объектив, на верхнее – окуляр, и прибор ставится вертикально. На дощечку под объектив кладется кусочек тонкой материи, например шелка.

Установив объектив на небольшом расстоянии от предмета и приставив окуляр вплотную к глазу, будем очень плавно и медленно увеличивать расстояние между окуляром и объективом. Проделывая этот опыт, мы найдем такой момент, когда сильно увеличенное изображение предмета будет довольно хорошо видно. Тогда, не сдвигая объектива и не смещая головы, чуть отодвинем окуляр от глаза, приблизив его к объективу. Изображение станет вполне четким. Это и есть нужное положение.

Проведя наблюдение, легко сосчитать по линейке расстояние между окуляром и объективом. Запомнив или записав найденное расстояние, продолжим опыт. Осторожно приближая объектив к предмету, будем тем же путем – перемещением окуляра – искать положение наиболее ясного видения.

Проделывая это, мы заметим, что с приближением объектива к предмету степень увеличения будет возрастать, однако при этом расстояние между объективом и окуляром будет быстро увеличиваться и может достигнуть слишком больших размеров. Видимое в микроскопе поле при этом будет уменьшаться.

Наконец, когда расстояние между объективом и предметом станет слишком коротким, изображение в микроскопе получить будет невозможно; поэтому приближать слишком сильно объектив к предмету не следует.

На этом опыте мы убедились в том, что, изменяя расстояние между объективом и предметом, можно изменять (правда, в небольших пределах) степень увеличения, даваемого микроскопом. Значит, лучше сделать микроскоп так, чтобы расстояние между предметом и объективом можно было в некоторых небольших пределах менять. Соответственно этому и окуляр нужно вмонтировать в трубку так, чтобы расстояние между ним и объективом также можно было изменять в некоторых пределах. Такое устройство необходимо также и для наводки на резкость, или на фокус.

Если при измерении расстояний будет допущена небольшая ошибка, это не беда. Такая ошибка не страшна, так как трубки для окуляра и объектива можно сделать чуть подлиннее – это даст необходимый запас для передвижения объектива и окуляра.

Какие нужны линзы

Какие же линзы более всего подходят для самодельного микроскопа?

Для объектива нужно постараться достать сильно увеличивающую линзу – с очень коротким фокусным расстоянием. У совершенных, дорогих микроскопов фокусное расстояние объектива не превышает 2 Такие объективы состоят иногда из десяти линз; одну линзу с таким фокусным расстоянием подобрать очень трудно, и работать она будет плохо; мы возьмем линзу с фокусным расстоянием в 20–25 мм. Диаметр этой линзы может быть не больше 6–7 мм. Если линза большего диаметра, края ее можно закрыть диафрагмой – черным бумажным или картонным кружком с отверстием в середине диаметром 6–7 мм.

Для окуляра нужно взять линзу с фокусным расстоянием в 75–80 мм и диаметром не меньше 20 мм. Микроскоп, построенный из таких линз, дает увеличение в тридцать-сорок раз и будет при этом не очень велик – длина трубки получится примерно 15–20 см. Раздобыв нужные линзы, картон, клей, тушь, приступим к постройке.

Конструкция микроскопа

Детали самодельного микроскопа даны на таблице, слева, а общий вид – в верхнем углу, справа. Микроскоп состоит из двух плотно вдвигающихся друг в друга трубок 1 и 2.Трубки эти лучше всего склеить из плотной бумаги, свернув ее в три четыре слоя. Внутренние поверхности трубок надо покрыть черной тушью.

Наружная трубка имеет донышко с круглым отверстием 3 в центре. Перед этим отверстием укреплена небольшая трубка 4, на конце которой укрепляется объектив 5. Внутренняя трубка 2 в верхней части имеет кольцо 6 с укрепленным в ней окуляром 7.

Так будет выглядеть наш микроскоп, если его линзы будут небольшого диаметра (примерно такими, как было указано выше).

Для укрепления линз нужно вырезать из картона два узких кольца по диаметру линзы. Одно кольцо вклеивается внутрь трубки, а когда клей подсохнет, на кольцо кладется линза и поверх нее вклеивается второе кольцо. Укрепленные таким образом линзы держатся очень прочно.

С помощью держателя 8, изготовленного из жести и плотно обнимающего трубку эта трубка скрепляется с вертикально стоящим круглым деревянным стержнем Муфта 10 держателя, надевающаяся на стержень 9, должна легко передвигаться вдоль стержня, но по возможности не качаться на нем. Для этого стержень и муфту нужно сделать гладкими, правильной цилиндрической формы. Сбоку этой муфты укрепляется крепящий винт с помощью которого трубку микроскопа можно закреплять на любом расстоянии от предметного столика 12. Для ввинчивания крепящего винта в муфте нужно сделать отверстие, а перед отверстием припаять гайку. Предметный столик делается из фанеры. Это просто небольшая дощечка с отверстием 13, которое должно быть расположено точно под объективом.

Отверстие в столике нужно для тех случаев, когда рассматриваются прозрачные предметы. Такие предметы (например крыло мухи) обычно зажимают между двумя тонкими стеклами. Для скрепления предметного столика со стержнем 9 в нем делается пропил по толщине столика и столик на клею укрепляется в пропиле. Наконец, чтобы микроскоп был устойчив, стержень 9 нижним концом укрепляется в подковообразной подставке 14, Сделанной из толстой доски.

Вот и все несложное устройство микроскопа. Пользоваться им очень легко: предмет помещают на стекле или на картонке под объективом; затем приближают объектив к предмету и, укрепив муфту, начинают перемещать окуляр вверх и вниз, передвигая внутреннюю трубку до тех пор, пока не будет достигнуто ясное видение.

Как пользоваться микроскопом

Для точной наводки объектива, что с помощью держателя производить трудно, лучше объектив, так же как и окуляр, вклеить в отдельную небольшую трубочку, плотно вдвигающуюся в трубку 4, и производить точную наводку с помощью этой добавочной трубки.

Очень важно при постройке микроскопа соблюдать аккуратность и точность. Нужно следить за тем, чтобы окуляр, объектив и предметный столик располагались точно друг против друга.

Изображение в нашем микроскопе, как и во всех микроскопах, получается перевернутым, но это не имеет никакого значения, так как рассматриваемый предмет можно расположить на предметном столике как угодно.

Видимость в микроскопе сильно зависит от освещения предмета. Свет должен быть ярким, сильным; микроскоп нужно ставить по отношению к свету (окну или лампе) так, чтобы тень от трубки объектива не падала на предмет.

Лучше, конечно, пользоваться не дневным светом, а электрической лампой. Ее можно поместить очень близко к микроскопу и достаточно ярко осветить предмет. Если предмет прозрачен, то под предметным столиком помещается листок белого картона или, еще лучше, небольшое карманное зеркальце. В таких случаях нужно добиваться, чтобы свет не падал на предмет сверху. Для этого микроскоп ставится так, чтобы тень от стержня или трубки закрывала предметный столик.

Зеркало можно укрепить и на самом микроскопе, под предметным столиком. Удобнее всего сделать это с помощью держателя от радионаушников. Такое устройство позволит придавать зеркалу любой наклон и отражать свет на рассматриваемый предмет независимо от того, где находится лампа.

Пользуясь этим микроскопом, можно рассмотреть строение крыла мухи, листа, срезов стебля, увидеть клеточное строение растения, грибницу, плесень. В капле болотной воды можно увидеть наиболее крупных простейших: инфузорий, мелких рачков, водоросль вольвокс и т. п.

3. Микропроектор-приставка к микроскопу

На экране появляются и исчезают гигантские туфельки и амебы. Причудливые живые существа извиваются, носятся по освещенному сзади матовому стеклу, нападают друг на друга. Можно подумать, что проходят кадры какого-то фантастического фильма. Но нет, это двигаются и сражаются настоящие, живые туфельки и амебы. Ими кишит любая капля стоячей воды. С помощью несложного приспособления можно показать их сильно увеличенные изображения на экране.

Изготовить такое приспособление – микропроектор – нетрудно. Нужно взять микроскоп, имеющийся почти в каждой школе, и к нему пристроить специальную приставку для проектирования на экран. Общий вид прибора показан на таблице 3.

Таблица 3. Микропроектор-приставка к микроскопу.

Действие его основано на том, что увеличенное изображение, полученное в микроскопе, при помощи зеркальца отбрасывается на матовое стекло – экран микропроектора. Круг поля микроскопа на матовом стекле достигает размеров блюдечка, и в темной комнате изображение могут сразу рассматривать несколько человек.

Для хорошей работы прибора необходимо, чтобы препарат на стеклышке микроскопа был очень сильно освещен, а зеркало проектора помещалось точно над окуляром микроскопа под углом в 45°. Чтобы ярче осветить препарат в микроскопе, надо устроить осветитель.

Осветитель состоит из электрической лампочки не менее 60 ватт, жестяной банки с отверстием на боковой стороне (диаметр отверстия – 60 мм) и колбы с водой. Лампа в патроне устанавливается вертикально на квадратной дощечке и закрывается опрокинутой вверх дном пустой жестяной банкой из-под консервов, без крышки. Отверстие сбоку банки вырезается так, чтобы светящаяся нить лампы была на 3–4 см выше центра отверстия. По нижнему и верхнему краям банки пробейте несколько маленьких отверстий для охлаждения.

Чтобы собрать свет лампы на зеркальце микроскопа, перед лампой надо установить короткофокусную увеличительную линзу. В качестве линзы воспользуйтесь колбой, наполненной водой. Колба устанавливается на дощечке против отверстия в банке, закрывающей лампу. Она должна закрыть боковое отверстие в банке. Поднимая и опуская колбу и передвигая микроскоп, добейтесь, чтобы лучи от лампы, пройдя через отверстие и колбу, собрались в яркое пятно на зеркальце под микроскопом.

Микроскоп берется любой. Наша приставка рассчитана на стандартный школьный микроскоп.

Экран приставки – матовое стекло размером 13X18 см. Рядом с микроскопом устанавливается горизонтально четырехгранная картонная пирамида, у которой вершина срезана. Получившееся отверстие закрывается прямоугольной дощечкой с отверстием посредине. Основание пирамиды – деревянная рамка с матовым стеклом – экраном. Если не найдете стекла, натяните на раму папиросную бумагу.

Пирамида-колпак с экраном должна быть установлена так, чтобы окуляр микроскопа (верхняя линза) приходился немного ниже середины отверстия в дощечке, закрывающей срезанную вершину пирамиды.

Теперь нужно сколотить или склеить из тоненьких дощечек небольшой ящичек (он показан в черном кружке на таблице). Ящичек должен быть без дна и одной из боковых стенок. Внутри ящичка, против открытой боковой стороны, укрепите два деревянных угольничка так, чтобы они дали наклон в 45°. К угольничкам приклейте стеклом наружу маленькое тоненькое зеркальце, дающее правильное, не искаженное отражение.

Ящичек укрепите на дощечке вершины пирамиды. Зеркальце должно приходиться точно против отверстия.

Установите осветитель с колбой и поверните зеркало микроскопа так, чтобы оно отбросило яркий пучок света от осветителя на предметное стекло и препарат.

Тщательно наведите микроскоп на препарат, поставьте над окуляром микроскопа приставку, потушите свет в комнате и взгляните на матовое стекло. Если зеркальце в коробочке пирамиды установлено точно под углом в 45°, матовое стекло расположено вертикально, а препарат ярко освещен, то на матовом стекле появится большое и четкое изображение