Текст книги "Юный техник, 2010 № 08"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)

ВЕСЕЛЫЕ САМОДЕЛКИ

ЗАДАЧА О ТРЕХ СПИЧКАХ

Приготовьте спички и нож.

Расколите слегка конец одной спички, заострите конец другой и соедините их между собой так, чтобы они образовали острый угол. Поставьте их углом вверх и подоприте третьей спичкой, как показано на рисунке.

Когда приготовления будут окончены, предложите кому-либо из присутствующих четвертую спичку и попросите его с помощью одной этой спички поднять сооруженную пирамиду из трех спичек.

Подсказка: для этого достаточно четвертой спичкой слегка подпереть две первые, чтобы третья могла упасть на ту, которую вы держите. Опустите руку, чтобы эта третья спичка могла проникнуть внутрь угла, образованного первыми двумя спичками. Теперь поднимите вверх спичку, которую вы держите в руках, и на ней, как верхом на лошади, будут держаться первая и вторая спички с одной стороны и третья – с другой.

Вся пирамида повиснет в воздухе.

КОНСТРУКЦИИ ИЗ КАРТОНА

Приготовьте: тонкий картон, стеклянный стаканчик, нож, ножницы.

Из тонкого картона можно вырезать и складывать очень изящные безделушки. Вот как сделать красивый бокал.

Вырежьте фигуры, изображенные на рисунке. Высота бокала – 10 см. Наружный диаметр верхнего кольца – 6 см, внутренний диаметр – 5 см. Диаметры нижнего кольца (рис. 4) – 35 и 25 мм. Диаметры основания бокала – 5 см и 13 мм. Колечко ножки – 13 и 5 мм. Расстояния между шестью кольцами бокала по 1 см. Размеры средних колец вы можете определить сами, так же как и профиль частей 1и 2, которые совершенно одинаковы, за исключением вертикальных прорезов ножки.

Все прорезы по ширине должны быть равны толщине картона, ширина стенок частей 1и 2, так же как ширина колец, – 5 мм, глубина надрезов – 2,5 мм.

Помните, что надрезы на верхнем кольце расположены на внутренней стороне, а на всех других кольцах – на внешней.

Кольцо ножки и кружок основания имеют косой поперечный прорез; толщина его определяется шириной лезвия ножа или ножниц. Когда все части вырезаны, можно приступить к сборке.

Сперва нужно соединить части 1и 2так, чтобы вертикальные прорезы вошли один в другой. Потом сложите их так, чтобы у них совпали надрезы на ножке и на основании. Вслед за тем наденьте на них кольца 5и 6(через косые прорезы этих колец) и разверните части 1и 2, чтобы они опять заняли взаимно перпендикулярное положение; тогда косые прорезы сожмутся и не будут заметны.

После этого примитесь за установку колец, начиная с самого маленького.

В готовый бокал можно вставить маленький стеклянный стаканчик для воды. В итоге у вас получится красивый бокал-ваза для цветов.

ЦЕПОЧКИ ИЗ ВИШНЕВЫХ КОСТОЧЕК

Приготовьте: косточки черешни или вишни, острый нож.

Эта работа требует большого терпения и умелых рук.

На рисунке 1 изображена хорошо вымытая косточка черешни. Узкое ребрышко разделяет косточку на две половинки. Косточка не так тверда, как кажется. Осторожно можно срезать у нее один бочок (рис. 2), потом второй (рис. 3) так, чтобы осталось узкое колечко с ребром посередине.

Когда вы приготовите несколько таких колец, положите одно из них на стол и концом ножа прорежьте в нем щелку. Косточка достаточно упруга для того, чтобы можно было, чуть-чуть раздвинув колечко, пропустить в него другое кольцо. И первое тотчас же сомкнется так плотно, что самый зоркий глаз не приметит щелки.

В одно расщепленное кольцо можно вдевать два целых.

Вы, скорее всего, испортите немало косточек и колец, прежде чем научитесь делать такие цепочки, но терпение и труд все перетрут!

БУМЕРАНГ

Приготовьте: тонкий картон, книгу, линейку, пробку, шпильку для волос или отрезок проволоки, нож, карандаш.

Бумеранг, как известно, – метательное оружие австралийских охотников. Запущенный умелой рукой, он возвращается к ногам охотника, вычертив в воздухе сложную кривую.

Мы сделаем сейчас маленький бумеранг из тонкого картона; он будет отлично нас слушаться.

Наш бумеранг должен иметь форму буквы Г, его углы мы слегка закруглим. Положим бумеранг на переплет книги так, чтобы один его конец чуть-чуть выступал, и, держа книгу под небольшим наклоном, резко ударим по ребру этого конца линейкой или просто дадим по нему сильный щелчок. Бумеранг взовьется, вращаясь, опишет почти замкнутый эллипс и упадет у наших ног.

Из пробки и шпильки для волос можно изготовить специальный прибор для метания бумеранга. Сделаем выемку в пробке, как показано на рисунке, в ней будет двигаться свободный конец шпильки. Другой конец укреплен в пробке крючком. Два-три оборота проволоки вокруг карандаша – и средняя часть шпильки завита в пружину. Согнем еще кусочек проволоки под прямым углом и воткнем его в пробку около выемки. Этот крючок будет придерживать короткий конец бумеранга.

Длинный конец, по которому должен прийтись удар, ляжет поперек выемки.

Держа пробку наклонно, оттянем свободный конец шпильки, потом сразу его отпустим. Бумеранг сорвется с пробки, пролетит 3–4 м и, вычертив плавную кривую, послушно вернется назад.

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Блоки питания

В переносных аппаратах блок питания – это отсек, куда вставляются батарейки или аккумуляторы. В сетевых приборах есть уже настоящий блок питания (БП). Он служит для преобразования сетевого напряжения (220 В, 50 Гц) в постоянное, подходящее для питания транзисторов и микросхем. В ряде случаев напряжения на отдельных выходах стабилизированы, то есть практически не изменяются при колебаниях напряжения сети и тока нагрузки.

Немаловажная функция БП – гальваническая изоляция питаемого аппарата от проводов электросети. Это необходимо для безопасности как людей, так и самого прибора. В то же время повышается помехоустойчивость аппаратуры, поскольку сеть является источником огромного количества помех, распространяющихся по ее проводам на большие расстояния.

В ламповую эру аппараты с питанием и от сети, и от батарей были редкостью. Теперь это становится правилом, и многие радиоприемники, например, могут работать и от сети, и от батарей. В связи с этим большое распространение получили «сетевые адаптеры» – те же БП, но оформленные в виде сетевой вилки и «висящие» прямо на сетевой розетке в стене. Их выход – уже постоянный ток низкого напряжения, служащий для питания приемника или плеера, подзарядки аккумуляторов сотового телефона.

Любопытно, что их часто выбрасывают, меняя, например, модель сотового телефона на более современную. Конечно, это непозволительное расточительство, и любой такой адаптер может еще отлично послужить в радиолюбительской практике.

Использование сетевых адаптеров.БП нам необходим, поскольку на любительскую экспериментальную работу «батареек не напасешься» – и дорого, и непрактично. Но вот вам в руки попал адаптер. Нужно прежде всего разобраться, что он может и каковы его параметры. Оказывается, совсем не обязательно для этого вскрывать корпус, да часто он и неразборный. Однако о типе устройства можно судить по его весу и форме корпуса. Бывают БП с малогабаритным сетевым трансформатором. Они довольно увесистые, кубической формы. Именно такой у меня и оказался.

Кое-что проясняет надпись на корпусе, например: АС/DC adapter 6V/ 150mA (преобразователь переменного тока в постоянный 6 В, 150 мА). Не спешите ей верить, лучше посмотрим упрощенную типовую схему подобных БП (см. рис. 1).

Трансформатор Т1 понижает сетевое напряжение обычно до 6… 15 В, его первичная обмотка содержит много витков тонкого провода, а вторичная – гораздо меньше, и более толстого. Коэффициент трансформации равен отношению чисел витков, то есть U ₂= U ₁∙n ₂/n ₁. Вторичное низкое напряжение поступает на выпрямитель (диоды VD1 – VD4), собранный по мостовой схеме. Реже применяют обычную двухполупериодную схему выпрямления. В ней средние два диода исключены, а «минусовый» вывод подключен к среднему выводу вторичной обмотки. Далее включен «сглаживающий» конденсатор С1 большой емкости (тысячи микрофарад). Он заряжается на пиках положительной и отрицательной полуволн переменного напряжения и разряжается на нагрузку при переходе переменного напряжения через нуль, когда диоды закрыты.

Имейте в виду: для переменных напряжений обычно приводят эффективное значение, а мгновенное напряжение на пиках в 1,4 раза больше. Поэтому без нагрузки постоянное выпрямленное напряжение больше напряжения на вторичной обмотке. Например, если последнее равно 10 В (эффективное значение), то на конденсаторе С1 получится около 13,5 В (примерно пол вольта «упадут» на диодах). Под нагрузкой, естественно, выходное напряжение будет снижаться. При этом возрастают пульсации выходного напряжения с удвоенной частотой сети 100 Гц.

Для устранения этих недостатков служит стабилизатор DA1. Теперь его чаще выполняют в виде одной микросхемы всего с тремя выводами, по виду он неотличим от обычного транзистора. Имейте это в виду! Напряжение на выходе стабилизатора существенно меньше, чем на входе, и часть мощности БП он просто переводит в тепло, снижая тем самым общий КПД. Стабилизатор чаще всего выходит из строя в сетевых адаптерах, но никто не мешает исключить его из схемы, замкнув выводы 1и 3и отсоединив вывод 2. Останется простой нестабилизированный БП.

Не всегда DA1 стабилизирует напряжение – в некоторых адаптерах, предназначенных для зарядки аккумуляторов, он стабилизирует зарядный ток.

Выяснить все эти вопросы помогает нагрузочная характеристика БП. Включив БП в сеть, замерьте выходное напряжение на холостом ходу. У меня оказалось более 20 В. Далее надо снять несколько точек характеристики, подключая разные нагрузки. Удобно использовать мощные резисторы и лампочки накаливания. С резисторами, сопротивление которых известно, можно обойтись одним вольтметром. Так, с резистором 180 Ом напряжение БП оказалось 16 В, следовательно, ток – около 90 мА.

С лампочкой (на напряжение, не меньше ожидаемого!) надо измерить напряжение, а затем, переключив тестер в режим амперметра и включив щупы последовательно с лампочкой, ток через нее. После снятия всех точек очень полезно построить график нагрузочной характеристики (синяя линия на рис. 2).

Из него сразу видно, что в данном БП вообще нет никакой стабилизации, а при номинальном токе 150 мА выходное напряжение составляет 12 В.

Вскрытие корпуса показало, что микросхема стабилизатора там есть, но выводы 1и 3замкнуты. Что ж, этот БП вполне годится как 12-вольтовый, для питания устройств с током до 0,15 А, а также для подзарядки 12-вольтовых аккумуляторов. Использовать его при меньших напряжениях и больших токах вряд ли следует, поскольку он будет сильно нагреваться.

Теперь проверим адаптер Siemens, 230V– 50/60Hz(это относится к сети и нам подходит), 5V = 0,4А (это относится к выходной цепи и вызывает некоторые сомнения, поскольку на корпусе стоит: made in China).

Эксперимент занял всего несколько минут: измеренное цифровым тестером напряжение на выходе без нагрузки оказалось 8,3 В. Нагружать БП удобно лампочками накаливания, разумеется, на напряжение большее или равное U _xx. Среди моих запасов нашлась пара на 12 V, 1,5 cd (cd – это кандел, свеча, единица силы света). Говорят, что 1 свеча примерно соответствует 1 Вт мощности, но это не так. Эта лампочка при номинальном напряжении 12 В потребляла 0,23 А, что дает 2,8 Вт. Подсоединенная к БП, эта лампочка горела не в полный накал и потребляла 0,17 А.

Напряжение при этом упало до 7,6 В. Две лампочки параллельно потребляли 0,3 А, напряжение стало 6,5 В. Вполне вероятно, что при токе 0,4 А напряжение упадет до указанных 5 В. Еще большим током нагружать БП не следует. Однако очень хотелось дать в статью исчерпывающую информацию, даже пожертвовав этим адаптером! Переключив тестер на предел 10 А, померил ток короткого замыкания (КЗ). Оказалось 0,5 А. Это немного, значит, БП имеет защиту от КЗ. Действительно, он остался жив, но держать его долго в режиме КЗ все-таки не следует.

(Окончание следует)

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос – ответ

Недавно ученые Европейского центра ядерных исследований (CERN), работающие на Большом адронном коллайдере (БАК), провели первый «полнометражный» эксперимент – разогнали встречные пучки протонов до энергий в 3,5 тераэлектронвольта (ТэВ). В итоге энергия столкновений достигла небывалых энергий – 7 ТэВ. И после этого тут же прекратили эксперимент, объявив о перерыве, по крайней мере, на год.

Что случилось? Чего опасаются исследователи?

Андрей Уткин ,

г. Новосибирск

По официальной информации, коллайдер остановлен для окончательной отладки оборудования. Ведь на нем все время происходят мелкие и крупные аварии: то случаются сбои в подаче электричества, то ломаются трансформаторы, то вытечет жидкий гелий из сверхпроводящего магнита… Все это дает повод в очередной раз вспомнить о мистике, в частности, о предупреждении, которое опубликовано в статье двух физиков-теоретиков. Японец Macao Ниномия и датчанин Хольгер Нильсен в мае 2007 года в публикации под названием «Модель законов природы с чудесами» предположили, что во Вселенной существуют некие силы, которые не дают происходить событиям, противоречащим законам природы.

К таким событиям Ниномия и Нильсен относят попытку обнаружения бозона Хиггса – частицы, которая наделяет вещество массой и, возможно, заключает в себе секрет антигравитации, а также имитацию Большого взрыва, которая, по мнению некоторых исследователей, может привести к образованию всепоглощающих черных дыр.

Так или иначе, эксперименты, от которых ждут новых открытий в физике, требуют энергии столкновений пучков протонов в 14 ТэВ, то есть вдвое больше нынешнего. Тогда-то, дескать, и будут воспроизведены условия, существовавшие в момент Большого взрыва. Причем исследователи честно признают: с такими энергиями никто еще не работал. И, стало быть, о том, что произойдет, можно судить лишь теоретически.

Так что к данному эксперименту необходимо как следует подготовиться. Как технически – выверив до последнего винтика все системы коллайдера, – так и теоретически, попытавшись все же рассчитать заранее, что при этом может произойти.

Пока БАК остановили, по крайней мере, на год. А там будет видно…

Помогите разобраться: насколько вредна микроволновая печь? Одни говорят, что лучше ее дома не иметь, другие полагают, что, если бы микроволновки на самом деле были вредны для здоровья, их выпуск бы запретили…

Наталья Капустина ,

г. Тверь

Споры вокруг микроволновки ведутся уже около 30 лет, но окончательного вывода так и нет. Первую экспертизу провел Институт радиационной гигиены в Германии еще в 1980 году. Тогда эксперты пришли к выводу, что микроволновое излучение вредно влияет на щитовидную железу, а также на глаза.

Несколько позже австралийские исследователи объявили, что быстрое оттаивание в микроволновке фруктов и овощей может привести к образованию в них вредных веществ. Однако вслед за тем американские исследователи выступили с опровержением. Дескать, широкое применение микроволновок в США не привело к ощутимому росту каких-либо заболеваний. А швейцарские диетологи прямо заявили, что при приготовлении пищи в микроволновке белок в продуктах разрушается меньше, чем при традиционной варке.

Микроволновка с исправным защитным экраном практически безопасна.

А проверить микроволновую печь можно просто. Отключите ее от сети и положите внутрь мобильный телефон. Если вам не удастся до него дозвониться – все в порядке, печь не пропускает излучение.

ДАВНЫМ-ДАВНО

Бильярд получил широкое распространение в мире к середине XIX века. Шары для этой игры тогда делали из слоновой кости, и стоили они очень дорого, а кроме того, нередко трескались. Нужен был новый материал. И в 1863 г. нью-йоркская фирма, поставлявшая биллиардные столы в различные клубы, пообещала награду тому, кто найдет замену.

На объявление обратил внимание изобретатель Джон Уэсли Хайятт.

После экспериментов с пылью слоновой кости, различными тканями и клеем, Хайятт решил использовать паркесин – материал, изобретенный английским инженером Александром Парксом. Это был раствор нитроцеллюлозы в смеси спирта и эфира, с помощью которого Паркс предложил делать одежду водонепроницаемой.

После семи лет экспериментов и отработки технологии Д. Хайятт получил первый в мире промышленный пластик, которому дал название целлулоид.

В 1870 г. Д. Хайятт получил патент на свое изобретение, а спустя два года построил первый завод для выпуска пластмассы. Газеты в те годы писали: «Целлулоид лучше, чем слоновая кость». Пластик стали к тому же использовать в качестве основы для кино– и фотопленки, делать из него пуговицы, гребенки и игрушки, а также небьющееся стекло.

А в начале XX века немецкие химики догадались заменить нитроклетчатку (эфир азотной кислоты) ацетатом целлюлозы (эфиром уксусной кислоты). И в 1907 г. в Германии был изготовлен целлон – невоспламеняющийся целлулоид.

Так в мире началась эра пластмасс. Вспомните об этом, когда будете играть в пинг-понг. Шарики для этой игры тоже изготовлены из целлулоида.

ПРИЗ НОМЕРА

Наши традиционные три вопроса:

1. Известно, что при прохождении двух судов близко друг к другу между ними возникает сила притяжения. Почему?

2. Теплый воздух, как известно, легче холодного. Потому им и заполняют оболочки аэростатов. Но почему все же он легче?

3. Почему краски на водной основе после высыхания не смываются дождями?

ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

«ЮТ» № 3 – 2010 г.

1. Для разгона облаков применяют порошок углекислоты, йодистое серебро и другие реагенты, а также ведут эксперименты по воздействию на тучи лазерными лучами, микроволновым и иным излучением.

2. При передаче энергии без проводов довольно низок КПД. Кроме того, микроволновое излучение поглощается молекулами воды. А поскольку в деревьях и животных влаги предостаточно, то передавать энергию с помощью СВЧ-луча очень опасно.

3. Вертушку вращает реактивная сила, возникающая при истечении струи. Если концы трубок начать сжимать, то скорость струи начнет увеличиваться. А значит, и вертушка станет вращаться быстрее. Но если концы трубок сжать чересчур сильно, то истечение струи уменьшится и вертушка начнет крутиться медленнее.

* * *

Поздравляем с победой Игоря ПОЛЯКОВАиз Калининграда.

Близок был к успеху Михаил Бахтиниз с. Елховка Самарской обл.

* * *

_{А почему?Откуда летят к нам космические лучи? Кто и когда изобрел качели и карусели? Для чего нужны скороговорки? Есть ли тайны у обыкновенного лимона? На эти и многие другие вопросы ответит очередной выпуск «А почему?».}

_{Школьник Тим и всезнайка из компьютера Бит продолжают свое путешествие в мир памятных дат. А читателей журнала приглашаем заглянуть во французский замок Кло-Люсе, где прошли последние годы жизни великого художника и ученого эпохи Возрождения Леонардо да Винчи.}

_{Разумеется, будут в номере вести «Со всего света», «100 тысяч «почему?», встреча с Настенькой и Данилой, «Игротека» и другие наши рубрики.}

_{ЛЕВШАОдин из самых интересных и необычных европейских автомобилей Renault Laguna был создан в 1993 году. Подробнее с этим автомобилем вы познакомитесь в очередном номере «Левши» и, конечно, найдете развертки для самостоятельной сборки модели.}

_{Любители электроники, собрав несложную схему, смогут оснастить любые бытовые электроприборы автоматом выключения питания.}

_{Юные механики смогут собрать безопасный стартовый механизм для запуска моделей ракет. А в плохую погоду занять себя помогут задачи всемирно известного мастера головоломок Владимира Красноухова.}

_{И как всегда, читатели найдут в «Левше» полезные советы.}

* * *