Текст книги "Юный техник, 2008 № 02"
Автор книги: Юный техник Журнал
Жанры:
Технические науки
,сообщить о нарушении
Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)
НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ
Дорогие друзья!
Мы продолжаем публикацию глав из книги Тома Тита «Научные забавы», выпущенной в свет «Издательским домом Мещерякова» (начало см. в «ЮТ» № 9 за 2007 г.).
СИЛА ДЫХАНИЯ
Приготовь для опыта: 2 толстые книги, полиэтиленовый пакет.
Силу, с которой ты выдуваешь воздух из легких, можно измерить специальными приборами. Но достаточно простого полиэтиленового пакета, чтобы убедиться в том, как велика эта сила.
Положи пакет на стол, открытым концом к себе, а на него – две толстые книги. Тебе не составит труда силой своего дыхания сбросить этот груз с пакета.
БУМАЖНАЯ КАСТРЮЛЯ
Приготовь для опыта: бумагу, проволоку, свечу, булавку, спички, спиртовку, нитки, воду.
Вырежи из бумаги круг 15 см в диаметре. Один конец толстой проволоки согни в кольцо 7 см в диаметре, другой конец оберни вокруг свечи, как на рисунке. Теперь придай бумаге вогнутую форму и помести эту бумажную чашечку на кольцо так, чтобы по крайней мере на 2 см бумага выступала над кольцом. Это даст возможность налить в чашечку столько воды, чтобы уровень ее был немного выше проволочного кольца.
Это – обязательное условие, иначе не выйдет опыт.
Зажги свечу и отрегулируй высоту кольца над огнем; пламя должно слегка лизать самое донышко нашей бумажной кастрюли. Укрепи проволочную спираль в нужном положении, воткнув в свечу под спиралью булавку. Через несколько минут вода в бумажной кастрюле закипит, а бумага не загорится, так как вода будет поглощать все тепло, отдаваемое пламенем свечи.
Можно сделать бумажную кастрюлю иначе: сложить из листа бумаги коробочку и подвесить ее над огнем на нитках.
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Сверхэкономичный индикатор
Этот материал я начал делать 8 декабря 2007 г., в Международный день борьбы с изменением климата, вызванным экономической деятельностью человечества. Сжигание огромной массы углеводородов – нефти, газа, угля – на тепловых электростанциях приводит к повышению концентрации СО 2в атмосфере, парниковому эффекту и глобальному потеплению, не говоря уж о том, что запасы углеводородов невосполнимы.
Стало совершенно очевидно, что электроэнергию надо экономить и, уж во всяком случае, не потреблять ее там, где без этого можно обойтись. В этот день, в 20 часов по среднеевропейскому времени, отключали освещение Бранденбургских ворот в Берлине, Эйфелевой башни в Париже, а многие жители разных стран, участвовавшие в акции, отключали в своих домах ненужные электроприборы. И я решил внести свой, пусть небольшой, вклад в решение общей проблемы.
Вы знаете: почти во всех электро– и радиоприборах есть индикаторы включения. Когда-то ими служили лампочки накаливания, потребляющие 1…2 Вт мощности (помножьте 6,3 В на 0,28 А для стандартной миниатюрной лампочки), потом появились светодиоды (СД), потребляющие меньше, всего 10…15 мА при напряжении зажигания около 2 В (20…30 мВт). Но эта мощность выделяется на самом СД, а сколько еще на гасящем резисторе R1 (см. рис. 1) в стандартной схеме включения?
При напряжении питания 9 В получается уже почти 100… 150 мВт, что для батарей питания довольно много. Действительно, батарея из «пальчиковых» элементов АА разряжается полностью таким током индикатора дня за четыре, батарея «Крона» еще быстрее, но ведь надо еще питать и сам аппарат, например, радиоприемник. А ведь элементы и батареи стоят денег, да и производство их требует намного больше энергии, чем они в себе содержат!
В основу предлагаемых индикаторов положены два принципа.
1. Постоянно горящий индикатор, хотя мы к нему и привыкли, неэффективен в выполнении своей основной функции – привлечения внимания к работающему аппарату. Мигающий свет и заметен лучше, и требует меньшей яркости. Вспомните, как мигает огнями самолет, идущий на взлет или посадку, и насколько он заметнее на фоне постоянно горящих звезд или огней ночного города.
Итак, если заставить индикатор светить короткими вспышками, скажем 0,05 с, разделенными относительно длинными промежутками (0,5 с), он будет и заметнее, и экономичнее раз в десять.
2. Необходимо избавиться от гасящего резистора R1 (рис. 1), бесполезно расходующего энергию.
Напомню, что прямо к батарее СД подключать ни в коем случае нельзя, поскольку ток через него при напряжениях больше напряжения зажигания (1,5…2,5 В, в зависимости от типа) растет неограниченно, ведь СД светит в режиме так называемого «лавинного пробоя» в толще полупроводника.
Мигалка на микросхеме (МС) – решение проблемы не думая, «в лоб». Она реализует только первый принцип, заставляя СД мигать и тем самым уменьшая потребляемый ток. Именно так и сделаны уже выпускаемые промышленностью мигающие светодиоды со встроенной МС.
Использована простейшая и самая дешевая цифровая МС K176ЛA7, содержащая четыре логических элемента (инвертора) структуры КМОП (Комплементарная, Металл – Окисел – Полупроводник). Подойдут также МС типа K176ЛA5 и аналогичные серий К561, К564.
В них использованы ключи – полевые транзисторы, – для управления которыми практически не требуется никакой мощности. Когда на входе инвертора высокий потенциал, на выходе – низкий, и наоборот. Но выходной ток может быть значительным – до нескольких миллиампер, что как раз достаточно для зажигания СД. Роль гасящего резистора выполняет сама МС.
Схема мигалки показана на рисунке 2.
Входы элементов, выполняющие логическую операцию 2И-НЕ, соединены вместе (логика не использована). Входы четвертого элемента DD1.4 следует соединить с общим проводом или с «плюсом» источника питания, чтобы он не работал и не потреблял лишнего тока. Если же надо увеличить яркость вспышек СД, входы и выход этого элемента допустимо подключить к аналогичным выводам DD1.3. Параллельно включенные элементы отдадут вдвое больший ток.
Работает устройство так: пусть при включении на входе DD1 низкий потенциал логического нуля (0). Тогда на его выходе (вывод 3) – высокий (лог. 1), и конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R1 и диод VD1. На выходе DD2 при этом 0, а на выходе DD3 – 1, и светодиод HL1 горит. Время его свечения определяет постоянная времени R1C1. Когда напряжение на выходе DD1 достигает порогового (около половины напряжения питания), все три элемента переключаются, светодиод гаснет, а конденсатор С1 разряжается через резистор R2 и диод VD2. Постоянная времени разряда R2C1 намного больше R1C1, поэтому пауза длиннее вспышки. Когда конденсатор С1 разрядится, элементы переключатся в исходное состояние, и процесс будет периодически повторяться.
При указанных на схеме номиналах деталей и напряжении питания 6 В период вспышек равен примерно 0,5 с, а потребляемый ток не превосходит 0,4 мА, что вдесятеро меньше, чем у обычного индикатора. Работоспособность устройства сохраняется при напряжении питания от 3 до 12 В.
В. ПОЛЯКОВ, профессор
* * *
Внимание конкурс!
Московский дом научно-технического и художественного творчества приглашает принять участие в Московском открытом конкурсе по изобретательству среди молодежи. Если вы можете предложить решение городских проблем в области промышленного производства, транспорта, коммунального хозяйства и экологии Москвы, загляните на сайты www.mosdomntht.ruи www.metodolog.ru, где опубликованы задачи по общегородским вопросам столицы.
Где бы вы ни жили, лучшие ваши решения будут представлены в экспозиции Всероссийской выставки научно-технического творчества «НТТМ-2008» на ВВЦ в Москве и отмечены призами.
Сделаем столицу лучше! Впишите свое имя в историю Москвы!
Телефон для справок: (495) 684-55-89
ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ
Вопрос – ответ
Главному редактору журнала «Юный техник» А.А. ФИНУ.
Уважаемый Александр Анатольевич!
Недавно увидел «Юный техник», журнал моей юности, в руках у подростка. Как хорошо, что журнал продолжает выходить!
В отличие от журналов с лакированными обложками, которые под лозунгом «дебилизация всей страны» заполонили нашу жизнь, «Юный техник» сеет только доброе.
Мы, мальчишки 60-х годов, зачитывались подобными изданиями. Подшивки «Юного техника» были во всех школьных и районных библиотеках. На его материалах воспитывались и учились многие выдающиеся ученые и инженеры нашей страны. Сколько талантливых идей воплощено в жизнь благодаря Вашему журналу! А сколько мальчишек из подворотен пришли в кружки, студии и станции под общим названием «ЮНЫЙ ТЕХНИК»!
Подобные кружки были почти в каждом микрорайоне. Я сам впервые взял в руки радиодетали и паяльник на Станции юных техников (кстати, ее содержало какое-то предприятие).
Прошу опубликовать мое письмо с обращением ко всем читателям. Давайте восстанавливать то, что было так бездарно растрачено! Давайте восстанавливать в стране детское творчество, в том числе и юных техников!
Призываю всех неравнодушных написать в журнал свои пожелания и предложения. А Вашу редакцию прошу объединить эти письма и напечатать открытое письмо-обращение к руководству России, регионов, районов, крупным предприятиям, испытывающим дефицит технических кадров, и просто меценатам.
С уважением Михаил Мальцев,
г. Уфа
Слышал, что в Москве разработан проект реконструкции так называемого «Золотого острова». Где это конкретно и в чем суть проекта?
Сергей Золотов,
г. Москва
«Золотым островом» называют зону между Москвой-рекой и Водоотводным каналом, где раньше располагались цеха кондитерской фабрики «Красный Октябрь». Но, кроме того, на «Золотом острове» много памятников мировой культуры – церковь Софии Премудрости Божией, палаты Аверкия Кириллова, храм Святителя Николая на Берсеневке… Все это великолепие затерялось среди ветхих зданий и промышленных объектов.
Программа «Золотой остров» включает в себя реставрацию исторических памятников, обновление инженерных коммуникаций, освоение подземного пространства, а также строительство новых зданий и сооружений.
Так, на участке между Большим Москворецким мостом и стрелкой у памятника Петру I будет построено около 1,2 млн. кв. метров жилых и офисных площадей (из них 500 тыс. кв. метров – под землей и под водой). Под Водоотводным каналом появится пятиэтажный комплекс «Водный мир» с круглогодичным катком, подводным театром, аквариумом и автостоянкой на 800 мест. На территории же бывшей кондитерской фабрики планируется построить элитное жилье.
Интересно, почему иногда нас называют «Иванами, не помнящими родства»?
Иван Переверзев,
г. Клин
Как показал недавний опрос Всероссийского центра изучения общественного мнения, из 1600 жителей 153 населенных пунктов России лишь 2 % смогли правильно ответить на вопросы ЕГЭ 2007 года по истории. Причем с одним из заданий не справились сразу 14 % наших сограждан. В целом же только 57 % россиян имеют представление о коллективизации и строительстве социализма. О событиях же более давних времен они осведомлены еще меньше.
ДАВНЫМ-ДАВНО
В мае 1913 года жители Лондона с удивлением смотрели, как движется по улице автомобиль на двух колесах. Вот он остановился и, казалось, сейчас упадет. Но автомобиль не упал. Лишь когда неспешно сошел один из четырех пассажиров, а его место занял другой, машина слегка покачнулась и снова двинулась в путь. Ее изобретателем и конструктором был граф Петр Петрович Шиловский.
Устойчивость автомобиля, весившего более двух тонн, обеспечивал механизм с маятником и маховиком-гироскопом, вращавшимся от электромотора. Автомобиль, как всякая новая машина, имел некоторые, впрочем, вполне устранимые недостатки, но началась война, и граф вернулся на родину.
После революции он продолжил начатые было дела, но решил все же не испытывать судьбу и бежал в Англию. Здесь он остался без средств и вплоть до своей кончины в 1939 году работал ведущим инженером на фирме «Сперри», занимавшейся автопилотами для самолетов.
Автомобиль Шиловского в 1932 г. был восстановлен и поставлен в один из музеев Англии, но по каким-то загадочным причинам в 1948 году этот ценнейший экспонат был отправлен на переплавку.
В 1961 году на фирме «Форд» инженер Суинни создал одноместный двухколесный автомобиль «гирон». В нем, как и в автомобиле Шиловского, применялся гироскоп. Но вращался он с большей скоростью и управлялся при помощи электромеханики. Это дало поразительно высокую устойчивость. На поворотах автомобиль не наклонялся совсем. При мощности мотора всего лишь 80 л.с. была достигнута скорость 200 км/ч. Но в серию машину не запустили. Есть сведения, что в нашей стране ведутся работы над гиромобилем с очень низким расходом топлива на базе автомобиля «Ока».
ПРИЗ НОМЕРА!
Наши традиционные три вопроса:
1. Почему ржавое железо легко разрушается?
2. Почему прыгун с вышки может сильно удариться, если упадет на воду плашмя?
3. Есть ли предел уменьшению объема газа при сжатии?
ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ
«ЮТ» № 9 – 2007 г.
1. Траектория движения астероида изменится, поскольку поменяется коэффициент отражения света поверхностью небесного тела, а значит, и световое давление.
2. С глубины 1 км стандартный шар-зонд запустить можно. Но вот со дна Марианской впадины зонд подняться не сумеет, так как его объем уменьшится в 1100 раз.
3. Оба будут качаться совершенно одинаково, если масса их равна.
* * *
А почему?Умеют ли петь… айсберги? Когда и где появился самый первый карандаш? Долго ли строили Великую китайскую стену? Почему автор книг о Томе Сойере и Геке Финне писал под псевдонимом? 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 в музей, где можно увидеть велосипеды, на которых катались российские императоры.
Разумеется, будут в номере вести «Со всего света», «100 тысяч «почему?», встреча с Настенькой и Данилой, «Игротека» и другие наши рубрики.
ЛЕВША– В следующем номере «Левши» мы расскажем об итальянском спортивном гидросамолете «Макки», бумажную модель которого вы сможете выклеить для своего «Музея на столе».
– Юные моделисты смогут удивить друзей, построив движущуюся модель аэроавтомобиля на вибровоздушной подушке.
– Молодые электронщики смонтируют систему радиоуправления для движущихся моделей.
– Любители интересных изобретательских идей ознакомятся с итогами предыдущего конкурса «Хотите стать изобретателем?» и получат новые задания.
– Любителей головоломок Владимир Красноухов озадачит новыми оригинальными разработками, и, как всегда, «Левша» даст несколько необходимых полезных советов.
* * *
