Текст книги "Юный техник, 2009 № 03"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)

НАУЧНЫЕ ЗАБАВЫ

СНЕЖНЫЕ ЦВЕТЫ

Приготовь для опыта: соломинку и мыльный раствор.

Когда облако образуется при очень низкой температуре, вместо дождевых капель пары воды сгущаются в крошечные иголочки льда; иголочки слипаются вместе, и на землю падает снег. Хлопья снега состоят из маленьких кристалликов, расположенных в форме звездочек удивительной правильности и разнообразия.

Каждая звездочка делится на 3, на 6, на 12 частей, симметрично расположенных вокруг одной оси или точки. Нам нет нужды забираться в облака, чтобы видеть, как образуются эти снежные звездочки. Нужно только в сильный мороз выйти из дома и выдуть мыльный пузырь. Тотчас же в тонкой пленке воды появятся ледяные иголочки; они будут у нас на глазах собираться в чудесные снежные звездочки и цветы.

ЧУР, НЕ УРОНИ!

Приготовь для опыта: полоску бумаги, монету, шашки, линейку и картон.

На краю ровного стола положи полоску бумаги так, чтобы она свисала с края стола. На эту полоску поставь на ребро монету.

Ну-ка, вытащи теперь из-под монеты полоску бумаги – только, чур, не урони монету!

Это сделать совсем нетрудно. Придерживая левой рукой конец полоски, резко ударь по ней указательным пальцем правой руки. Бумага выскользнет из-под монетки, а монетка останется на месте.

Точно так же можно быстрым ударом линейки выбить одну шашку из столбика, не свалив тех шашек, что стояли на ней.

А вот фокус потруднее. Положи на указательный палец левой руки квадратик плотной бумаги или тонкого картона, а сверху положи монету. Если ты резко щелкнешь по краю квадратика, он вылетит прочь, а монетка останется у тебя на пальце.

ЛОВКАЯ МОНЕТА

Приготовь для опыта: маленькую и большую монеты, рюмку.

Возьми рюмку конической формы, такую, как на рисунке. Положи на дно маленькую монетку, а сверху – побольше; большая монета должна лежать горизонтально чуть пониже края рюмки, точно крышка. Можешь объявить, что, не дотрагиваясь ни до рюмки, ни до большой монеты, ты выгонишь из рюмки нижнюю монету.

Для этого достаточно с силой подуть на край большой монеты; она повернется вокруг своего диаметра и займет вертикальное положение; в этот момент сжатый твоим дуновением воздух выбросит из стакана маленькую монетку, а затем большая монета снова займет горизонтальное положение.

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Микрофон без проводов

Интерес к простейшим беспроводным устройствам для передачи звука, например, от микрофона к звукоусилительной или записывающей аппаратуре, у радиолюбителей не ослабевает. Обычно для этой цели используют радиомикрофоны, но промышленные модели дороги и малодоступны. В литературе и Интернете довольно много описаний самодельных устройств, но большинство из них грешит различными недостатками. Поэтому предлагаем конструкцию еще одного радиомикрофона в одном корпусе вместе с антенной и элементом питания и без каких-либо выходящих из него проводов. Он может работать также в составе простого переговорного устройства, содержащего еще и радиоприемник, обеспечивая, таким образом, одностороннюю радиосвязь.

Радиомикрофон представляет собой однокаскадный микромощный передатчик с частотной модуляцией, работающий на свободных частотах или вблизи радиовещательного УКВ-диапазона. Для радиомикрофонов отведена специальная частота на нижнем краю FM-диапазона 87,9 МГц. Сигнал микрофона принимают любые радиовещательные приемники, однако ввиду небольшой мощности и малоэффективной антенны радиус действия не превосходит нескольких десятков метров.

Принципиальная схема радиомикрофона показана на рисунке 1.

Колебательный контур высокочастотного генератора образован катушкой L3 и конденсатором С1. Он включен в коллекторную цепь транзистора VT1. Сигнал положительной обратной связи, необходимой для возбуждения колебаний, создается катушкой L4 и через конденсатор С4 подается на базу транзистора.

Транзистор VT2 служит для усиления колебаний ЗЧ, снимаемых с микрофона. Этот каскад собран по обычной схеме усилителя напряжения на сопротивлениях. С его нагрузки R2 усиленный сигнал ЗЧ через резистор R1 подается на базу генераторного транзистора VT1. При таком способе модуляции изменяются емкости переходов и время прохождения высокочастотного сигнала через транзистор, а это приводит, в первую очередь, к изменению частоты колебаний, а во вторую – амплитуды. Для такого способа частотной модуляции необходимо, чтобы граничная частота транзистора ненамного превосходила рабочую. Если же применить хороший высокочастотный транзистор, слабо связанный с контуром, как это обычно делается в генераторах с повышенной стабильностью частоты, то значительной частотной модуляции не получится.

Антенной радиомикрофона служит сам электретный микрофон МК1 и подходящие к нему провода. Они подключены к катушкам L1 и L2, имеющим очень сильную связь с контурной катушкой L3. Для высоких частот все три катушки представляют как бы одну, на нижнем по схеме выводе которой высокочастотного напряжения нет, а на верхнем, подсоединенном к коллектору транзистора VT1, развивается максимальное высокочастотное напряжение. Оно и возбуждает все три провода, сложенные параллельно и образующие антенну с емкостной нагрузкой, которой служит корпус микрофона.

Катушки намотаны на одном каркасе диаметром 5,5 мм и подстраиваются латунным сердечником М4. Изготавливают катушки так: складывают вместе 3 провода ПЭЛШО 0,2…0,3 и наматывают ими 4 витка, чтобы получилась сплошная однослойная обмотка. Выводы закрепляют ниткой и/или клеем. Катушки L1 – L3 готовы. Поверх них наматывают катушку связи L4, содержащую 3 витка.

С такими катушками при вывинченном сердечнике частота генерации получилась 64 МГц. Латунный сердечник ее значительно повышает, однако для работы в диапазоне УКВ-2 катушки L1 – L3 и L4 должны содержать 3 и 2 витка соответственно.

Конструкция радиомикрофона ясна из рис. 2.

Все устройство собрано внутри пластиковой трубки с диаметром, достаточным, чтобы в нее входил микрофон и элемент питания. Транзисторы, катушки и прочие детали вместе с выключателем питания монтируются на небольшой плате, лучше печатной, которая размещается в нижней части трубки, над элементом питания. Три вывода микрофона наращиваются проводниками длиной около 30 см для увеличения эффективной длины антенны. Емкостная нагрузка еще увеличивает эту длину.

Проводники свертываются в свободную спираль и укладываются внутри трубки.

Элемент питания типа 316 или АА вставляется снизу и закрывается полиэтиленовой крышкой, на которой имеется упругий контакт отрицательного полюса (пружинка). Проводник от него к общему проводу платы проходит вдоль элемента. Контакт положительного полюса припаивается к выводу выключателя SA1. Таким образом, элемент питания служит как бы второй емкостной нагрузкой диполя Герца и так же, как и микрофон, увеличивает эффективность короткой антенны. Той же цели служит и рука человека, держащего трубку радиомикрофона за нижнюю часть. Впрочем, конструкция радиомикрофона может быть и другой, разработанной самостоятельно с учетом изложенных здесь соображений.

Как было отмечено, принимать сигнал можно на любой приемник с FM-диапазоном, в том числе и на миниатюрный самодельный. Поскольку вся система отнюдь не самого высшего класса, целесообразно использовать «ширпотребовские» микросхемы TDA7000, TDA7021, К174ХА34 и им подобные. Они содержат все элементы супергетеродинного ЧМ-приемника с низкой ПЧ (70 кГц), кроме контуров и блокировочных конденсаторов. Минский радиозавод выпускал микросборку КХА058, содержащую, кроме чипа микросхемы, еще и конденсаторы и потому почти не требующую «обвески» – навесными остаются только контуры.

На базе микросхемы КХА058 очень удобно строить миниатюрные приемники, работающие на наушники и успешно заменяющие плеер. Схема такого приемника приведена на рисунке 3.

Внешние элементы – входной контур L1, контур гетеродина L2C1 и резистор нагрузки R1. Блокировочный конденсатор С3 стабилизирует работу при сильно разряженной батарее. Приемник собран в небольшой пластмассовой коробочке размерами примерно 20x40x80 мм вместе с батареей питания «Крона». Потребляемый ток составляет 10–14 мА.

Антенна телескопическая длиной всего около 0,3…0,4 м. С успехом вместо антенны можно использовать отрезок любого мягкого изолированного провода.

Катушки приемника намотаны на каркасах диаметром 5,5 мм, изготовленных из пластмассы или оргстекла. В каркасах нарезана резьба М4. Катушка входного контура L1 подстраивается латунным сердечником с такой же резьбой и содержит 8 витков провода ПЭЛ 0,3.

Настраивается приемник индуктивностью гетеродинного контура L2. С этой целью в каркас завинчивается латунный винт М4, удлиненный пластмассовой надставкой с ручкой настройки, выведенной сквозь торцевую стенку корпуса приемника. Настройка получается очень плавной и удобной, весь механизм занимает мало места, и его единственный недостаток – отсутствие шкалы. Впрочем, и здесь можно что-нибудь изобрести. Гетеродинная катушка L2 содержит 6 витков такого же провода.

Выходное напряжение ЗЧ на выводе 15 микросхемы достигает на пиках 0,1…0,2 В, этого вполне достаточно для работы телефонов, а вот ток ЗЧ надо усилить. Этой цели служит УЗЧ – составной эмиттерный повторитель, собранный на транзисторах VT1 и VT2. Режим работы транзисторов задается резистором смещения R2. Его сопротивление следует подобрать таким, чтобы ток транзисторов не превышал 3–5 мА. Резистор R3 – токоограничивающий, он не позволяет протекать слишком большому току при случайном замыкании выводов телефонов. Его сопротивление также полезно подобрать по наилучшему звучанию используемых телефонов.

Они могут быть как высокоомными, так и низкоомными, скажем от плеера. При подборе режима УЗЧ обязательно контролируйте потребляемый ток, не допуская его чрезмерного увеличения.

В. ПОЛЯКОВ, профессор

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос – ответ

В свое время писали, будто космическая станция «Мир» в конце своего существования превратилась в настоящий питомник бактерий – их насчитали более 200 разных видов. Откуда они взялись? Есть ли среди них опасные для человека? Как обстоят дела с бактериологической обстановкой на МКС?

Алексей Краснов,

г. Новосибирск

По словам исследователей из Института биохимии имени Баха, коллекция бактерий и грибков на МКС еще богаче прежней – там теперь обитают около 300 видов микроорганизмов.

Попадают микробы на орбиту вместе с грузами, а также с людьми во время смены экипажей. Не все из них так уж безвредны; некоторые, например, способны разрушать полимерные материалы и ускорять коррозию металлов, а также образовывать токсины, вызывающие аллергию и легочные заболевания. Однако в целом космонавты вместе с микробиологами держат ситуацию под контролем, регулярно проводя санобработку внутренних поверхностей станции.

Почему-то считается, что мужчины умнее женщин. Доказывая это, представители сильного пола обычно ссылаются на то, что их мозг весит на 10 % больше женского. И что, это так важно?

Наташа Коровина,

г. Луганск

Сама по себе масса головного мозга ровным счетом ничего не значит. К примеру, мозг русского писателя И.С. Тургенева весил 2012 г, а мозг французского литератора Анатоля Франса был на килограмм легче, но никто не может сказать, что Тургенев писал вдвое лучше. А самым большим в мире мозгом массой в 2222 г обладал человек, которого окружающие всю жизнь единодушно считали глупцом.

Кроме того, недавно американские ученые установили, что у женского мозга есть немаловажное преимущество перед мужским: в тех его участках, которые отвечают за память и осознание собственной личности, содержится на 15 % больше клеток. А значит, женский мозг обладает большими функциональными возможностями, гибче мужского. Правда, мужчины, как правило, более склонны рассуждать логически, лучше решают абстрактные задачи.

Так что некорректно говорить, будто одна половина человечества умнее другой. У каждой свои сильные и слабые стороны.

Я слышал, что математики ищут самое большое из простых чисел Мерсенна. Что это за число? Зачем оно понадобилось?

Андрей Калашников,

г. Дубна

Самое большое на сегодняшний день простое число Мерсенна удалось найти в августе 2008 года международной группе математиков под руководством сотрудника Карлтонского университета в Оттаве Джеффа Гилкрайста. Для этого они использовали подключенные к Интернету 100 тыс. компьютеров.

Простое число – это, как известно, то, которое делится только само на себя или единицу. Например, 3, 5, 7, 11, 13… Простое же число Мерсенна, названное так по имени придумавшего его французского ученого Марена Мерсенна, определяется по формуле «2 в степени N минус единица», где «N» – простое число.

Предыдущее самое большое простое число было найдено в ноябрю 2003 года и выглядело так: 2 в степени 20996011 минус единица. Теперь же самое большое из известных простых чисел – 2 в степени 43112609 минус единица. Оно состоит из 12,9 млн. цифр. Если читать это число со скоростью 200 цифр в минуту, то на полное прочтение потребуется 45 дней.

По словам адъюнкт-профессора математики канадского Университета Ватерлоо Кевина Хейра, открытие это представляет собой «невероятное достижение».

Поиски самого большого простого числа Мерсенна имеют и практическое значение – при составлении компьютерных программ и в криптографии.

ДАВНЫМ-ДАВНО

Самолеты, способные надежно держаться в воздухе, появились в начале прошлого века. Но как ими управлять? На первые из них ставили рулевое колесо, как на автомобиль. Повороты удавались прекрасно. Но ведь самолет нужно еще наклонять влево и вправо, менять высоту, да, кроме того, управлять мощностью двигателя.

Пытались на каждый случай ставить отдельный рычаг, педаль и штурвал. Но случалось, что в самый ответственный момент летчику не хватало рук или ног. Происходили катастрофы.

В 1912 г. французскому авиаконструктору Роберу Эсно-Пельтри (1881–1957) пришла в голову счастливая мысль главные функции управления (подъем-спуск, наклон фюзеляжа вперед-назад и вбок) сосредоточить на одной рукоятке, соединив ее с рулями высоты и элеронами.

Получилось очень удобно. Все страны подхватили идею, а англичане даже дали такой ручке название « joy-stik». Между тем изобретатель ее запатентовал. Началась мировая война, производство самолетов резко возросло, и Р.Эсно-Пельтри потребовал от фирм, применявших joy-stik, вознаграждение, положенное по закону. Отчисление самолетостроительных фирм всего земного шара составили 120 миллионов франков. Если вы думаете, что это много, то ошибаетесь. Это была огромная сумма. Если бы авиакомпании ее выплатили, то, по крайней мере в Европе, строительство самолетов пришлось прекратить на долгие годы.

Начался суд. Эсно-Пельтри – он был известен как прекрасный авиаконструктор – продал свои авиазаводы и нанял самых умелых адвокатов. В 1923 г. верховный суд Франции присудил выплатить Роберу Эсно-Пельтри гонорар в размере 7 млн. 237 тыс. 425 франков. Изобретатель победил, но путь в авиацию отныне ему был закрыт. В наши дни Эсно-Пельтри более известен как теоретик космического полета. А джойстик не забыт. Он стоит не только в каждом самолете, но есть почти в каждой квартире, где играют на компьютере.

ПРИЗ НОМЕРА!

Наши традиционные три вопроса:

1. Почему вода в океане холоднее в глубине, чем на поверхности?

2. Можно ли теоретически разогнать снаряд электромагнитной пушки до скорости света?

3. Можно ли свести все основные органы управления автомобиля к одному джойстику?

ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

«ЮТ» № 10 – 2008 г.

1. Выдуть мыльный пузырь в форме идеального шара ни на Земле, ни на другой планете нельзя – мешает гравитация.

2. Светодиод лучше тем, что у него КПД выше, чем у лампочки накаливания, больше срок службы и меньше габариты. Причем в фонаре располагают обычно несколько светодиодов, что повышает надежность.

3. Чем меньше сила тяжести, тем ниже устойчивость гиромобиля. Поэтому на Луне, где гравитация в 6 раз ниже, использовать его не имеет смысла.

* * *

Поздравляем с победой 8-классника К. ШУВАЛОВАиз Москвы. Он получает приз – энциклопедию «Личная безопасность».

Близок был к победе наш чемпион предыдущих этапов конкурса Михаил БАХТИНиз с. Елховка Самарской области.

* * *

_{А почему?Когда вышел в океан первый корабль науки? Чем питаются муравьи? Как священный для древних греков город Дельфы стал музеем? 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 в Троодор, одно из самых интересных исторических мест на острове Кипр.}

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

_{ЛЕВША– Вы узнаете о единственном в мире серийном пятибашенном танке Т-35, который предназначался для прорыва и подавления укрепленных позиций противника. Бумажная модель уникального танка найдет достойное место в вашем «Музее на столе».}

_{– Любители электроники познакомятся с оригинальной схемой звуковых эффектов и смогут не только вмонтировать ее в забавную механическую игрушку или дверной звонок, но и использовать для дрессировки домашних животных.}

_{– Юные механики построят необычную модель легкового автомобиля на воздушной подушке.}

_{– Для досуга В. Красноухов предоставит новую головоломку, и, как всегда, вы найдете в журнале полезные советы.}

* * *