Текст книги "Юный техник, 2006 № 08"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 6 страниц)

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

В США ОБЪЯВЛЕНА ВОЙНА… ФИ3ИКЕ.Это не шутка. Некоторые американцы, в рядах которых, например, сенатор штата Канзас Бил Бланчард, президент христианской коалиции Ральф Рид и некоторые другие религиозные и общественные деятели, подали в суд на… второй закон термодинамики.

«Я бы не хотел, чтоб мой ребенок рос в мире, идущем к тепловой смерти и растворению в вакууме, – объяснил свою позицию сенатор. – И меня поддерживают многие избиратели…»

За отмену физического закона, из которого следует, что в замкнутых системах, которые не обмениваются энергией с внешней средой, возможны только процессы распада, регулярно выступают демонстранты Канзаса, Теннесси, Оклахомы, Миссури, Джорджии, Миссисипи и других, преимущественно южных штатов. В общем, судя по всему, война против второго закона термодинамики идет весьма серьезная. Забавно только, что даже если американцы и добьются нужного им судебного постановления, физические процессы не остановятся.

МЫСЛЕННАЯ НАКАЧКА МУСКУЛОВ?Возможность этого еще недавно казалась невероятной. Но ныне такая методика подтверждена экспериментами, и уже начато производство специальных электродов и электростимуляторов, позволяющих выборочно тренировать ту или иную группу мышц, не прибегая к физическим упражнениям.

Впрочем, как утверждает физиолог Ганг Йе из Кливлендского клинического фонда (штат Огайо, США), каждый человек может увеличить силу своих мускулов без помощи электростимуляторов, посылая сигналы от своего мозга к «моторным» нейронам.

Методика уже проверена на практике. Сначала исследователи с помощью «воображаемой» гимнастики добились небольшого, но реального эффекта: «мысленное» движение мизинца из стороны в сторону заметно усилило у испытуемого мышцу, управляющую этим пальцем. Затем экспериментаторы перешли к бицепсам.

Группа добровольцев из 10 человек в возрасте от 20 до 35 лет пять раз в неделю «мысленно» тренировала эти мышцы. Через несколько недель сила бицепсов увеличилась на 13,5 % и сохранялась на этом уровне даже после прекращения тренировок в течение трех месяцев!

КОГДА БАСТУЕТ… МАМА. Именно такую форму протеста избрала жительница американского штата Колорадо, мать пятерых детей в возрасте от 11 до 17 лет. Когда она поняла, что все ее попытки уговорами или угрозами заставить своих детей помочь ей по хозяйству тщетны, она предприняла сидячую забастовку. Выставила шезлонг на лужайку возле дома и сидела в нем несколько дней, пока отчаявшееся семейство, оставшись без еды, чистых рубашек и носков, не взмолилось о пощаде.

В результате договора обе стороны пришли к соглашению: мама прекращает забастовку, а ее дети начинают помогать ей по хозяйству. А ваша мама не собирается бастовать?..

ПОДРОБНОСТИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ
Чудеса воды, или тайны капающего крана

В «ЮТ» № 10 за 2005 г, мы рассказали о том, на какие чудеса способен струйный принтер. Однако он только называется струйным. На самом деле, из него вылетает рой капелек. И чем точнее мы будем управлять их поведением, тем большие возможности будем иметь, говорят специалисты. И стараются изучить поведение капель до тонкостей. Причем начали они с простейшего случая – изучения капель, падающих из-под крана.

«Теперь мы можем предсказать поведение сотен падающих друг за дружкой капель, – говорит профессор Осман Базеран из Университета Пардью, штат Индиана, США. – Ранее же поведение воды можно было рассчитать, только когда ее струя ограничена какими-то «рамками»: например, когда она бежит по трубе. И нам пришлось проделать тысячи экспериментов, чтобы понять, по каким законам капли воды стекают из крана, что определяет их ритм…»

В своей работе Осман Базеран отталкивается от наблюдения, которое сделал Джен Эггер из Чикагского университета: капля, зависшая на кончике крана, связана тонкой нитью со следующей. Но вот капля падает, нить рвется и скрывается внутри крана.

Это навело Эггера на следующую идею: он сравнил каплю воды с грузом, подвешенным на резиновой ленте. Если вес груза увеличивается, как и вес капли, то лента, в конце концов, рвется и конец ее подтягивается вверх. Этот процесс можно рассчитать.

Эггер описал поведение ленты с помощью уравнения и попробовал применить его к каплям воды. «Результаты, полученные Эггером, приближенно отражают подлинное поведение капель воды», – поясняет Базеран.

Он не только использовал модель, созданную Эггером, но усовершенствовал ее, описав еще и то, что происходит внутри самой капли. Ученый словно разъял каплю на множество частей, чтобы понять, как они перетекают внутри ее, чтобы выяснить, что бывает после того, как водяная нить разорвется, и как это влияет на дальнейшую динамику капель.

Компьютерная модель позволила пристальнее заглянуть в глубь происходящего: как только капля срывается вниз, то нить, на которой она висела, не сразу оттягивается назад; сперва она сама скручивается в крохотную капельку – так называемую капельку-сателлит. С ее поверхности тут же срываются крохотные частички воды – субсателлиты; они всплывают из глубины этой капельки, как мяч – из воды.

Именно из-за их появления струйные принтеры оставляют нечеткий, чуть размытый оттиск. Теперь, зная, что за микроскопические процессы протекают внутри каждой капли, можно изготовить струйный принтер, работающий гораздо четче.

С такими выводами согласны и европейские физики. Причем, анализируя работу того же струйного принтера, им недавно удалось обнаружить и еще один ранее неизвестный феномен. В момент столкновения водяной капли с бумагой или иной твердой гидрофобной поверхностью от нее, от капли, отделяется тончайшая струйка. Причем скорость этой струйки в 40 раз превосходит скорость падения самой капли!

Это наблюдение Денис Бартоло из французской Ecole Normal Superieureи его коллеги из Нидерландов задокументировали высокоскоростной видеосъемкой и рассчитали, что при начальной скорости капли, равной 50 см в секунду, скорость отделяющейся от нее тонкой струйки равна 20 м в секунду. Однако такого уже не происходит при скорости капли больше 70 см в секунду. Почему? Предполагается, что микроскопический поток воды возникает от столкновения друг с другом и «взрыва» заключенных в капле пузырьков воздуха при деформации капли в результате удара о поверхность. А при увеличении скорости падения капли пузырькам воздуха в капле удержаться уже не удается, и «взрывы» не происходят.

«Полученные результаты важны для понимания практически всех процессов, при которых происходит столкновение капель с поверхностью, – утверждают исследователи. – Речь вдет и о струйной печати, и о капельном орошении, а также опрыскивании пестицидами в агрономии, не говоря уже о применении аэрозолей в современном изобразительном искусстве»…

Александр ВОЛКОВ

Кстати…

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ИЗ ПРОТОЧНОЙ ВОДЫ

Канадские ученые из Университета провинции Альберта разработали новый способ получения небольших количеств электрической энергии из проточной воды. Принцип действия устройства, получившего название электрокинетической батарейки, состоит в пропускании воды через керамический или стеклянный «фильтр», помещенный в сосуд с электродами. Оказывается, при прохождении молекул Н ₂О через тысячи мельчайших каналов происходит поляризация положительно и отрицательно заряженных ионов воды. «Благодаря этому естественному разделению и накапливается электрический потенциал», – пояснил профессор Дэниел Квок.

В первых опытах, прогнав небольшое количество воды через 450 000 микроканалов, ученым удалось получить достаточно энергии для того, чтобы зажечь светодиод. И это только начало.

По словам ученых, их изобретение может быть использовано, например, для обеспечения работы сотовых телефонов или калькуляторов. Пользователям таких устройств, чтобы «подзарядить» их, понадобится лишь десяток раз нажать на рукоять миниатюрного насоса для перекачки воды внутри электрокинетической батарейки.

Кроме того, хотя количество энергии, получаемой в результате прохождения воды через один микроканал, очень мало – 30-сантиметровый столбик жидкости даст всего 1–2 микроампера, ученые не исключают возможности создания «фильтра» с миллионами каналов. А это позволит получать на выходе электрические мощности, сравнимые с возможностями, например, автомобильного аккумулятора.

С ПОЛКИ АРХИВАРИУСА
Правдивая история о том, как грузовики согревали дома и ездили, не тратя ни грамма бензина

В начале XX века в Англии часто можно было наблюдать, как, по вечерам, когда стемнеет, к домам подъезжали грузовые автомобили и подключались к системе отопления. Зачем?

Климат Англии не сравнить с нашим среднерусским. В Лондоне растут даже пальмы. Но все же – почитайте классиков – промозглый туман, часто моросящий дождь заставляют людей дрожать от холода, особенно по ночам. Потому отоплению домов англичане всегда уделяли много внимания. Им мы обязаны, в частности, изобретением камина. Сидеть у камина уютно, но топлива он пожирает несметное количество, а в комнату попадает лишь сотая часть полученного тепла.

Обычные печи гораздо выгоднее. И в конце XIX века, когда в Англии начали строить огромные кварталы дешевых типовых домов, какое-то время пользовались печным отоплением. Но печь пожароопасна, требует постоянного присмотра и очень не экономична.

Хорошим решением вопроса стало центральное паровое отопление. Топливо сжигали в специальном котле, и почти вся его энергия шла на нагревание воды и получение пара, который по трубам поступал в батареи домов.

Устройство парового грузовика:

_{1– паровая машина; 2– котел; 3– карданный вал.}

Котлы были дороги, нуждались в грамотном обслуживании. При несоблюдении правил могли и взорваться. Поэтому старались делать один котел на несколько домов, а пар подавать по трубам порою за несколько километров. Тепло по дороге терялось, строительство котельных и прокладка труб обходились недешево. И тогда англичан неожиданно выручили автомобили. Паровые автомобили, которых было великое множество, стоили очень дешево и работали на угле.

Если запуск бензинового двигателя внутреннего сгорания занимал всего несколько секунд, то для растопки парового котла на каменном угле требовалось около двух часов. И потому домовладельцы и владельцы автомобилей вступили в неожиданный взаимовыгодный союз. Подключение автомобильного парового котла для обогрева дома избавляло от необходимости тушить его на ночь. Бросит водитель в котел несколько лопат угля, он будет до утра работать без всякого присмотра. Утром, стоит лишь отсоединить котел от прогретого дома, и автомобиль готов к работе.

Что же это были за грузовики с паровыми котлами на борту? Отвечать на этот вопрос волей-неволей придется издалека.

Паровой грузовик « Сентинел».

Все современные автомобили оснащены двигателем внутреннего сгорания. Но многие инженеры в конце XIX века полагали, что для работы на автомобиле он не пригоден. Вот как они рассуждали. Непосредственно соединить его с колесом нельзя, хотя бы потому, что он вращается слишком быстро. Если поставить замедляющую передачу, редуктор, то он сможет двигать автомобиль, но только в определенном диапазоне скоростей. Стоит выйти за его пределы – и двигатель заглохнет. А если хотите ездить с такими скоростями – подключайте другой редуктор…

Так ныне и сделано. Автомобильный мотор оснащен коробкой передач, которая позволяет получить от него нужную скорость вращения и крутящий момент для любых дорожных условий.

Но в те далекие времена такой путь казался очень сложным. Тем более что существовал двигатель, который можно присоединять непосредственно к колесам. Он сам приспосабливается к дорожным условиям, увеличивал крутящий момент на подъеме, а на хорошей дороге вращался максимально быстро.

В Англии широко распространились паровые грузовики, работавшие на угле. Благодаря очень низкой стоимости топлива они успешно конкурировали с автомобилями обычного типа вплоть до 1930 года, а впоследствии, вплоть до 50 х годов XX века, англичане строили их для Бразилии и Аргентины, не имевших тогда собственной нефти в достаточных количествах.

В кабине такого автомобиля стоял паровой котел, дававший в час около 800 кг пара с температурой 450 °C при давлении 20 атм. Пар поступал в паровую машину, стоявшую на шасси, в непосредственной близости от заднего моста, и соединявшуюся с ним цепной передачей. Мощность машины достигала 100 л.с. С грузом в 6 т машина развивала скорость 35 км/ч, что вполне отвечало нормам того времени. Расход угля в этом случае достигал 150 кг на 100 км пути. Бензиновый грузовик расходовал бы около 50 литров бензина, но стоимость затраченного угля была в шесть раз ниже, чем бензина.

Применение угля в качестве топлива для автомобиля кажется привлекательным и сегодня, поскольку цены на нефть растут значительно быстрее, чем на уголь. И это давно поняли промышленники. В конце 1980-х годов одна американская фирма попыталась сжигать уголь в цилиндре обычного автомобильного двигателя, что сулило десятикратную экономию в стоимости топлива. Однако под влиянием шлаков, остающихся от сжигания угля, поршневые кольца полностью изнашивались за 20–30 часов.

Известно о проводимых в Австралии работах над паросиловыми установками, которые расходуют на единицу мощности в 3 раза меньше угля, чем прежние. Что же касается времени на растопку котла, то сегодня его удается сократить в десятки раз.

Подробности для любознательных

В XIX веке придумали особые печи, которые ставили прямо в комнате без дымохода. Но ни дыма, ни запаха печи эти не давали. В них горел газ, а порою и спирт, вся теплота сгорания полностью попадала в комнату. Надо сказать, что такие печи тогда применялись и в России. Отказались от них потому, что при таком отоплении в комнате выгорал кислород и накапливался углекислый газ.

ВЕСТИ С ПЯТИ МАТЕРИКОВ

ДЕТКИ В КЛЕТКЕ, а точнее – под куполом, в то время как зверюшки свободно разгуливают по отведенной для них территории. Такую оригинальную конструкцию для наблюдений за экзотическими зверьками сурикатами предложили английские школьники из г. Сассекса, что на юге Великобритании. Владельцы местного зоопарка Друсиллы взяли эту идею на вооружение, и теперь каждый желающий может увидеть зверьков совсем рядом. Правда, лишь через пластик купола…

СВЕРХТОНКИЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫсозданы в Японии. Основу их составляет монохромный дисплей, который легко изгибается и может быть даже свернут в трубочку. К нему прикреплен металлический браслет, охватывающий руку. Основу дисплея составляет так называемая «электронная бумага» – тонкая пленка, состоящая из множества микрокапсул диаметром в тысячную долю миллиметра. В каждой из них находятся мельчайшие частицы красочного пигмента белого и черного цветов. Под воздействием электрических полей частицы перемещаются, создавая на поверхности дисплея изображение. Причем это могут быть не только цифры, показывающие время с точностью до секунды, но и буквы или даже картинки. Так что новые часы могут выполнять еще и функцию пейджера.

СИЯНИЕ ГАЗА В ГАЛАКТИКЕобнаружила космическая обсерватория XMM-Newton, принадлежащая Европейскому космическому агентству. Ученые предсказывали подобные явления теоретически, но увидеть их до сих пор не удавалось. Открытие позволит лучше понять процесс эволюции галактик, а также определить скорость формирования звезд.

«УМНЫЙ» ВИБРАТОР. Японская фирма Toshibaзапатентовала свое новое изобретение – вибратор для сотовых телефонов-раскладушек. Суть технологии заключается в том, что между двумя половинками корпуса располагается датчик, который реагирует на усилие их сжатия. Если телефон лежит в тесном кармане джинсов, сила вибровызова будет небольшой. А вот в кармане куртки свободно болтающийся телефон будет вибрировать во всю силу, чтобы его почувствовали.

БУКВА ЗА БУКВОЙ. Инженеры фирмы IBM из исследовательского центра в г. Альмадене (Испания) разработали новый способ ввода текста для клавиатуры мобильных устройств. Разработчики использовали принцип обычного сенсорного экрана, однако для ввода символов не нужно тыкать стилусом в нарисованные кнопочки, как обычно, а достаточно просто соединить нужные буквы сплошной непрерывной линией. Система поддается обучению и по истечении некоторого времени начинает «угадывать» окончания вводимых слов. Исследователи утверждают, что в принципе выводимые «узоры» можно заучить и со временем освоить слепой метод ввода текста.

КАРТОШКА КАК ЛЕКАРСТВО. Всеобщая любимица, о качествах которой, казалось, мы знаем все, преподнесла приятный сюрприз. Британские ученые выяснили, что этот овощ содержит кокоамины – вещества, способствующие снижению кровяного давления. Однако поклонникам чипсов не стоит радоваться, поскольку в жареной картошке кокоаминов меньше всего. Чтобы «второй хлеб» принес максимальную пользу, его нужно отваривать или готовить на пару.

ЧАСЫ В РУЛОНЕ. Японская компания Citizen Wafchготовится выпустить первые стенные часы, которые можно будет свернуть в рулон. При толщине всего 3 мм часы будут представлять собой гибкое полотнище размером 53 х 130 см. Помимо поразительной способности сгибаться, они еще и потребляют в 20 раз меньше электроэнергии, чем обычные часы.

ПОЕЗД С «УШАМИ»создан в Стране восходящего солнца. Он уже побил прежний рекорд, принадлежавший французам (350 км/ч), превысив его на 10 км/ч. И это еще не предел, обещают создатели поезда. По их расчетам, максимальная скорость состава – 405 км/ч! Новый поезд создали не просто ради установления очередного мирового достижения. Ожидается, что после прохождения всесторонних испытаний он начнет курсировать между Токио и городом Аомори на севере острова Хонсю со средней скоростью 360 км/ч.

Интересная деталь: помимо обычных тормозов новый состав оснащен еще и воздушными. Внешне они напоминают кошачьи уши гигантских размеров и обычно плотно прижаты к крыше вагона. Но при чрезвычайной ситуации сразу оттопыриваются и помогают быстрее сбросить скорость.

ФАНТАСТИЧЕСКИЙ РАССКАЗ

Александр АБАЛИХИН

Из цикла рассказов « Земные истории»

«Цветок»

Лето подходило к концу. Все дни дети проводили на свежем воздухе. Днем, когда еще грело солнце, купались в реке. Вот и в тот день брат с сестрой, накупавшись, попрощались с друзьями и отправились домой.

– Явились, – как обычно проворчала бабушка, накрывая на стол. – Не завтракали как следует, не обедали…

– Мне есть не хочется, – сказал Игорь. – Я лучше полежу.

Бабушка потрогала его лоб.

– Так я и думала. Горячий! Быстро в кровать.

Она вскипятила чайник, достала из буфета банку с малиновым вареньем, но время шло, а жар не спадал.

– Игорек, тебе что-нибудь нужно? – спросила старшая сестра Оля.

– Нет, – ответил брат и отвернулся лицом к стене. Телевизор смотреть не хотелось. Оля накинула куртку и пошла прогуляться. Уже за калиткой она вспомнила про странный цветок возле реки. Его заметили все ребята. Цветок был ярко-сиреневый и напоминал колокольчик, только размером был с крупный подсолнух. Когда вся компания шла домой, Оля оглянулась, и ей показалось, что цветок повернул свою голову-колокол в их сторону и смотрел вслед, будто не хотел отпускать.

Оля пошла к реке. Вот он, этот странный колокольчик! Его головка раскачивалась» хотя ветра не было. Оля дотронулась до цветка. Рука наткнулась на большую коробочку, внутри которой застучали семена. Такие коробочки, только намного меньше, бывают у мака.

Жалко: цветок отцвел всего за несколько часов! Девочка потрясла коробочку, и семена посыпались на землю. Они были круглыми, размером с крупную фасоль. Десяток семян Оля подняла и сунула в карман куртки.

– Что так долго. Я уже начала беспокоиться, – сказала бабушка. – Игорек у нас совсем скис. И до врача я не дозвонилась: связи с городом нет.

Ночью Оля проснулась от негромкого мелодичного звона. В комнате словно звенели десятки маленьких колокольчиков. Звук шел от столика, куда вечером Оля выложила семена странного цветка. Они нежно светились в темноте сиреневым светом. Потом над поверхностью столика всплыло розовое облачко и медленно двинулось к лицу спящего Игоря. Свечение, исходившее от семян, постепенно ослабло, и Оля провалилась в сон.

Утром бабушка недоверчиво смотрела на выздоровевшего внука.

– Так что, тебе точно не нужен врач? Ты уверен?

– Все в порядке, – уверенно ответил Игорь и вскоре улизнул куда-то по своим делам. А Оля, вымыв после завтрака посуду, не удержалась и рассказала все бабушке.

Та серьезно выслушала ее рассказ и не удивилась.

– Когда я была маленькой, – сказала она, – мама рассказывала, что во время войны, когда людям было совсем плохо, начали расти такие цветы. Если к человеку никто не приходит на помощь, они берут на себя его боль. Потом их долго не было, а вот теперь снова почему-то появились. Наверное, люди друг другу перестали помогать.

На следующее утро Игорь и Оля заметили на улице, что возле кучи песка у забора плачет соседский мальчуган. Они прошли было мимо, но потом переглянулись и решили вернуться.

Оле на миг показалось, что из бурьяна приподнялся странный розовый колокольчик, а потом словно передумал расти и нырнул назад, в густую траву.