Текст книги "Юный техник, 2000 № 04"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 6 страниц)

ПАТЕНТЫ ОТОВСЮДУ

КРИОГЕННОЕ… МОЛОКО

Уже давно подмечено, что стерилизованное молоко хранится гораздо дольше свежего. Но кипячение не только убивает болезнетворные бактерии, но и изменяет вкус и запах молока. Вот почему многие люди предпочитают пить только парное молоко. Известная американская фирма «Юнион Карбайт» недавно запатентовала (патент США № 4848094) новый способ замораживания молока в… жидком азоте кипящем при температуре минус 198 °C. Над открытой ванной с кипящей при нормальной температуре и давлении жидкостью на расстоянии в несколько сантиметров установлено решето, через которое в кипящий азот капает молоко. Капли мгновенно застывают в виде шариков диаметром 2 мм и скребком выгружаются в поддон. Оттуда их порциями подают на упаковку, запечатывают в пакеты и везут в холодильниках на продажу.

Что же дает криогенная обработка?

По энергозатратам она не лучше тепловой обработки, но низкие температуры, как и кипячение, убивают все болезнетворные бактерии, а вкус у молока после размораживания такой, как у парного.

КЛЕТКА-КОЛЕСО

Видно, уж очень надоело И.Сташевскому ходить на луга и косить свежую траву для своих кроликов… И тогда изобретательный хозяин придумал простейшее устройство, которое освободило его от этой нудной ежедневной работы. Суть его в необычной конструкции клетки. Почему-то традиционно все кролиководы делают клетки прямоугольной формы. И это правильно, если они установлены стационарно, на одном месте. А вот Сташевский придумал еще клетку переносную в виде сетчатого цилиндра, выполненного из толстой стальной проволоки. Сажает в эту клетку кроликов и выносит на луга. Кролики сами через щели в сетке щиплют траву.

А когда вокруг корма не остается, они самостоятельно, словно белка в колесе, перекатывают клетку на новое место. На свое устройство изобретательный хозяин получил авторское свидетельство № 616131.

БЕТОН И КИСЛОТА

Специалисты давно подметили, что ортофосфорная кислота разрушает бетон лучше отбойного молотка, перфоратора или взрыва – без пыли, грязи и грохота. Только до сих пор почему-то никто этим полезным свойством не воспользовался. И вот авторское свидетельство № 1674985, выданное сотруднику Московского государственного университета путей сообщения А.Федорову. Изобретатель вспомнил о кислоте, когда пришлось готовить раствор на строительстве бетонного фундамента дачного домика, точнее – когда начал готовить раствор в бетономешалке. Они, кстати, могут иметь вместимость 20 литров, а могут быть и раз в 300 больше.

Конструктивно же одна от другой отличается мало, ведь по сути бетономешалка – это сосуд, в котором смесь из цемента, песка и воды перемешивается до однородного состояния. В конце рабочего дня емкость обязательно следует промывать водой со щеткой, чтобы удалить наросты застывшего раствора. Но как бы тщательно эту тяжелую работу ни выполняли, рано или поздно они образуются вновь. Корка не только уменьшает внутренний объем, но создаст дополнительные трудности вращающимся частям. Вот и предлагает изобретатель упростить задачу. Всего-то и нужно – добавить в воду ортофосфорной кислоты и 0,1 % оксида цинка. Раствор моментально «разъест» корку и в считанные секунды очистит стенки до зеркального блеска.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ НОЖ

Хрустящие дольки картофеля – лакомство, которое с удовольствием едят дети и взрослые. А все ли знают, как они готовятся? Как, в частности, картофелины режутся на дольки? В большинстве своем это делает устройство, в котором тонкие острые ножи установлены параллельно друг другу. Зазор между ними и определяет толщину долек. И хотя устройство действует в автоматическом режиме, на скорость резания влияет промежуток времени, который требуется на выгрузку долек. Американский инженер Д.Минденхолл (международная заявка № 89/07039) решил упростить процесс и предложил непрерывное устройство для гидравлической резки клубней. Предварительно очищенные и промытые картофелины загружаются в бак с водой, откуда попадают в горизонтальную трубу, где разгоняются в водном потоке до скорости курьерского поезда. В сужающейся части трубы Вентури клубни получают дополнительное ускорение, а затем налетают на ряд параллельных ножей.

Далее поднятый поток переносит дольки на сетчатый транспортер, где с них стекает вода, и снова направляется в установку, а дольки сушатся, обжариваются и запаковываются в пакеты. Подобная технология увеличивает производительность сразу в 5…6 раз!

НАШ ДОМ

Такая красота из обычного листа фанеры

Согласитесь, печально впервые входить в дачный домик после долгой зимы. На все смотришь по-новому и видишь пыль на полу, комод в углу покосился – отвалилась ножка. Но, к счастью, все поправимо. Пыль можно убрать, а комод обновить. Кстати, если комода у вас нет, стоит где-нибудь достать: его можно так осовременить, что бывшие хозяева не узнают.

Для начала, если потребуется, «подштопайте» комод клеем, укрепите мебельными гвоздями, замените заднюю стенку на новую – фанерную. Перед покраской выньте из комода все ящики, а подлежащие окраске плоскости зачистите наждачной бумагой, удалите пыль.

Загрунтуйте поверхности белой краской и дайте подсохнуть. Ультрамариновую, темно-фиолетовую, сиреневую краски разведите белой эмалью до получения пастельных оттенков. Наносите краски небольшим валиком – так они лягут ровнее, без пузырей и неровных полос.

Кисти же хороши, когда вам понадобится добраться до углублений, а также для окраски внутренней и внешней поверхности дна ящиков.

Комод-самоход.

Для малярного валика, изображенного на рисунке 2, подберите деревянный полостной цилиндр длиной 12–15 см, обшейте отрезком тонкого поролона, а из 4-мм проволоки изогните рамку.

Схема изготовления самодельного валика для окраски.

Наденьте валик на рамку и смастерите ручку (подойдет и деревянная от старой мясорубки).

Дав краскам полностью высохнуть, покройте комод прозрачным мебельным лаком. Просверлите отверстия по всем четырем углам нижней кромки комода и привинтите колесики для мебели.

Можно воспользоваться колесиками с резиновыми прокладками от вышедшего из употребления сервировочного столика. Теперь ваш комод-самоход можно катать по всей комнате, а переложенное веточками лаванды белье сохранит в нем свой аромат еще долгое время.

Домик для ключей

Ключи всех видов и размеров – от дома, от ворот, сарая, гаража – всегда будут на месте в маленьком подвесном домике-шкафчике размером 5 х 14 х 20 см с фигурными отверстиями, затянутыми проволочной сеткой. Для изготовления шкафчика понадобится 4-мм лист фанеры 40 х 30 см, 4 деревянные рейки квадратного сечения 4 x 4 мм и длиной 16 см, а также мелкоячеистая сетка от мух.

Переведите мотив резного украшения задней стенки шкафчика, соответственно увеличив ее до нужного размера, на лист фанеры. Карандашом вычертите на фанере и остальные детали: верхнюю стенку, дно, две боковые стенки по 15 х 4,5 см, две полочки по 11 х 4 см, две дверцы по 11,5 х 5,5 см. Выпилите детали, края зачистите наждачной бумагой. Сердечки переведите на дверцы шкафчика и выпилите. Затяните отверстия сеткой. Все детали покройте слоем сильно разведенной белилами сиреневой краски. Боковые стенки шкафчика склейте с дном столярным клеем или ПВА, отступив по 0,5 см от коротких краев дна. Такую же операцию проделайте с передней и задней стенками.

Опоры для полочек – 4 деревянных отрезка по 4 см длиной – приклейте к боковым стенкам. Дверцы привинтите при помощи петель.

Ножки шкафчика, а также ручки – 6 деревянных бусин, приклеенных в нужных местах. Готовый шкафчик покройте прозрачным мебельным лаком. Его можно подвесить над комодом или поставить на ножки в удобном месте.

Домик для ключей.

По принципу детских качелей

можно смастерить подвесную этажерку для всякой всячины на канатах с четырьмя камнями-отвесами для придания конструкции жесткости. Для работы потребуются доски 50 х 23 см, толщиной 22 мм, около 8 м каната средней толщины, 4 камня-булыжника диаметром 8 – 10 см, металлическая петля на винтовой ножке и потолочный крюк с дюбелем.

В четырех углах каждой из четырех досок на расстоянии 3 см от края просверлите по отверстию, соответствующему диаметру каната. В центре верхней доски просверлите отверстие для винтовой ножки металлической петли. Ввинтите петлю. Затем отрежьте от каната 4 куска по 160 см. К одному концу каждого отрезка каната привяжите камень. На расстоянии 10 см от камня завяжите на каждом отрезке каната узел.

Свободные концы каната протяните через отверстия нижней доски и завяжите узлами. Остальные три доски прикрепите также с интервалами 30 см друг от друга. Затем от каната отрежьте кусок для подвешивания конструкции (его длина равна высоте потолка за минусом высоты этажерки). Привязав к петле верхней полки канат, прикрепите другой его конец к потолочному крюку.

Все полки тщательно обработайте наждачной бумагой. Решите, что лучше: пройтись по дереву морилкой или покрасить в тон комоду и шкафчику для ключей.

Живой натюрморт на стене

Для конструкции подойдет старая рама от картины с шириной планки 7 – 10 см.

Для бордюра же можно использовать необработанные ветки, куски дерева, кору, фигурные срезы, оставшиеся от пилки дров, – в общем, весь тот мусор, от которого обычно стараются избавиться на дачном участке.

Для начала живописно расположите ветки и закрепите их быстросохнущим клеем на старой раме, переплетите ивовыми прутьями, украсьте корой и древесными сколами, как подскажет воображение. Затем на дощатую поверхность стены внутри бордюра наклейте в ряд полиэтиленовые колечки для пробирок. Остается налить в них воду и поставить в ряд пять, семь роз, гвоздик или левкоев.

Живой натюрморт на стене.

Вторая жизнь молочных бутылок

Посмотрите на рисунок: с помощью обыкновенных бутылок можно смастерить вот такую люстру. Притом заметьте: свет, преломляющийся в простом стекле, ничуть не хуже переливается и играет, чем в дорогих хрустальных светильниках. Здесь можно поэкспериментировать и использовать, скажем, бутылки из цветного стекла – коричневые, зеленые, с желтым оттенком…

Каркас люстры – металлический, высотой – 40 см, диаметр вверху – 65, внизу – 14 см. Украсить такую конструкцию можно стеклянными бусами, прозрачной бижутерией.

Люстра сделана из стеклянных бутылок из-под молока.

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Этот катер был спущен на воду в 1983 году для охраны береговой линии Балтийского моря. Благодаря хорошему оснащению суда этой серии могли успешно разыскивать подводные лодки противника и в случае необходимости оказывать достойный отпор. Мощное вооружение позволяло катеру вступать в бой даже с превосходящими силами противника.

Техническая характеристика:

Водоизмещение… 1600 т

Длина… 96 400 мм

Ширина… 12 550 мм

Осадка… 3480 мм

Двигатели… 2 дизеля

Суммарная мощность… 25 750 кВт

Скорость… до 30 морских узлов в час

Один из самых удачных грузовых автомобилей повышенной проходимости. Народное хозяйство в 50-е годы выдвигало к грузовым машинам особые требования. Выполняя их, была выбрана колесная формула 6х6. Грузовик имел мощный протектор, односкатные широкопрофильные шины и необычайно высокую проходимость. Он нашел широкое применение не только в народном хозяйстве, но и в армии. На шасси «ЗИЛ-157» были установлены даже минометы залпового огня (знаменитые «катюши»).

Техническая характеристика:

Длина… ок. 7200 мм

Ширина… 2270 мм

Высота… 2360 мм

Колесная формула… 6x6

Двигатель… 6-цилиндровый

Объем… 5555 см³

Мощность… 104 л.с.

Грузоподъемность… 4500 кг

Скорость… до 65 км/ч

ПОЛИГОН
«Змеиный глаз» с отблеском алюминия

У гремучей змеи, как известно, не два, а целых четыре глаза. Два заметны сразу. Но под ними располагается еще пара простейших глаз, чувствительных к инфракрасным лучам. Поэтому любое тело, температура которого хоть на 0,1 градуса выше окружающей среды, от змеи не ускользнет. Другими словами, змея наблюдает мир не только в видимом свете, но и в инфракрасных лучах, что в немалой степени помогает ей жить.

Умение видеть инфракрасные лучи нужно и человеку, причем в самых разных отраслях науки и техники – от медицины, где по температуре органов можно судить об их состоянии, до строительства туннелей.

Существует немало способов сделать инфракрасное изображение видимым. Начнем с того, что для этой цели пригодны обычные фотоматериалы и фотографическая оптика.

Необходимо только защитить объектив светофильтром, не пропускающим видимый свет. Проявление снимка, его закрепление и сушку еще лет сорок тому назад умудрялись Сжать до 4 секунд. Такими фотоаппаратами для инфракрасных съемок оснащались многие советские космические станции.

А вот еще один способ (рис. 1).

Преобразователь инфракрасного изображения в световое:

_{1 – объектив инфракрасного диапазона; 2 – инфракрасное изображение; 3 – объектив светового диапазона; 4 – видимое изображение; 5 – пластины усиления контраста.}

На поверхность стеклянной пластины нанесен тончайший слой масла. Если на нее спроецировать инфракрасное изображение, то слой масла нагреется в различных местах по-разному.

Различной из-за теплового расширения окажется и толщина слоя масла. Глазу человека масляная пленка покажется везде одинаково прозрачной, но при помощи специальной оптики этот рельеф можно сделать видимым.

Представьте себе две параллельные стеклянные пластины, на которые нанесены черно-белые полосы. Одна пластина является негативом другой. Пока между ними ничего нет, свет сквозь них не проходит. Однако стоит в промежуток между ними поместить пластину с масляным рельефом, как ход световых лучей изменится. Свет сможет обходить черные полосы. Изображение рельефа – а рельеф это ведь и есть изображение в инфракрасных лучах – станет заметным. И чем чаще и тоньше черно-белые полосы на негативе и позитиве, тем выше чувствительность всего прибора к тепловым лучам. На таком принципе работали приборы ночного видения, применявшиеся в армии США (рис. 2).

Рис. 2

А вот еще один принцип получения инфракрасного изображения (он описан в книге В.В. Майера «Простые опыты со струями и звуком». М., «Наука», 1985). На рисунке 3 изображена стеклянная трубка, наполненная смесью ацетона с алюминиевым порошком (он продается в комплекте с лаком для получения краски серебрянки).

Рис. 3

В трубке под пробкой оставлен пузырек воздуха, позволяющий взбалтывать смесь. Взболтанная смесь кажется мутно-серой. Но стоит стенку трубки немного погреть пальцем, как в месте его прикосновения начнется конвекция. Она заметна по появлению яркой серебристой струи.

Дело в том, что частицы порошка имеют форму чешуек. Ориентированные хаотично, они отражают свет в разные стороны, и смесь кажется серой. Но стоит появиться в ней самому слабому конвекционному току, как чешуйки выстраиваются в ряд и начинают отражать свет в одном направлении. Это и делает явление заметным.

Первый опыт следует делать со стеклянной трубкой диаметром 10 мм, заткнув концы ее резиновыми пробками. Но эффект значительно заметнее в стеклянной пробирке диаметром 4 мм. (Такие пробирки применяются в медицине.) Из пробирок, наполненных смесью ацетона с алюминиевым порошком, можно собрать панель (рис. 4), на которой удается даже получать теневые изображения предметов в инфракрасных лучах.

Рис. 4

В качестве источника этих лучей годится лампа накаливаний мощностью 150 Вт. Опыт следует проводить с соблюдением осторожности, вдали от легковоспламеняющихся предметов. Избегайте перегрева панели.

Чувствительность данного метода можно значительно увеличить, если трубки заменить пазами, выфрезерованными в пластите оргстекла (рис. 5).

При аккуратной работе толщина перегородок между пазами может не превышать миллиметра. (Для получения чистого качественного реза на фрезу следует каплями подавать воду.) Перегородки смажьте эпоксидной смолой, после чего наклейте на них алюминиевую фольгу. Скорость передачи тепла через нее в сотни раз больше, чем через стекло. Это значительно повысит скорость появления конвекционных потоков в ацетоне, а значит, и скорость появления теплового изображения.

Добиться дальнейшего повышения скорости можно только за счет уменьшения массы нагреваемого ацетона. Для этого нужно уменьшать ширину и глубину канавок. При этом одновременно улучшится и четкость теплового изображения. Весьма вероятно, что в канавках очень малого размера конвекция прекратится. Но, может быть, и нет. Известны работы, в которых доказывается существование циркуляции жидкости даже в капиллярах. В таком случае у вас может получиться простое как лопата, тепловизионное устройство, сравнимое по качеству с электронным. Попробуйте!

А. ИЛЬИН

Рисунки автора

СДЕЛАЙ ДЛЯ ШКОЛЫ
К тайнам света на гребнях волн

Большинство оптических явлений, свойства линз и зеркал, микроскопов и телескопов наиболее полно объясняются с позиций наличия у света волновых свойств. Но свет – это не более чем часть широкого диапазона электромагнитных волн. Понимание их законов поможет разобраться и в таких важных для нашей жизни вещах, как радиолокационные антенны, волоконная оптика, рентгеноструктурный анализ. Более того, тем же волновым законам подчиняются и явления другой природы: звуки и движение электронов на их орбитах, распространение нервных импульсов в мозгу и сердечной мышце, слухи, психозы, пожары, даже эпидемии болезней!..

Однако самые подробные объяснения учителя трудно понять, если нет возможности посмотреть на движение волн глазами.

Брошенный в воду камень создает круговые волны. В этих волнах происходит интенсивное круговое движение и перемещение масс воды. Плавающую в воде пробку они интенсивно относят в сторону. Подобных свойств нет у световых или других перечисленных видов волн, так что для иллюстрации волновых свойств света они не пригодны.

Другое дело – очень малые волны длиной 1–2 см и высотой 2–3 мм. Брошенные на поверхность, по которой бегут такие волны, мелкие кусочки пенопласта остаются практически на месте. Это позволяет считать волны поперечными, похожими на световые. А отсутствие переноса вещества позволяет моделировать с их помощью и другие волны, в частности звуковые.

Скорость наших волн зависит от глубины сосуда, и это делает их очень полезными при изучении законов преломления. Такие волны получают обычно в волновых ваннах (в прошлом веке волновые ванны заливали ртутью (рис. 1).

Волны на ее поверхности были хорошо видны и двигались очень медленно). Чтобы волны были видны всему классу, через них приходится про пускать свет от точечного источника.

Бывают ванны с зеркальным дном (рис. 2).

Их можно устанавливать на столе. Но лучше использовать ванны с прозрачным дном. Учителя часто делают их самостоятельно, монтируя под откидной крышкой стола (рис. 3).

Если свет лампы пропускать через увеличительное стекло с нанесенными на него цветным прозрачным лаком для ногтей разноцветными – красной и синей – кольцевыми зонами, получится очень своеобразный эффект. Гребни и впадины волн получатся на экране разноцветными. Это не только красиво, но и делает более заметными волны малой высоты, особенно на наклонном экране. Но неплохо выглядит картина и на потолке.

Прерывая луч света с определенной частотой, картину движения волн можно замедлить, остановить и даже пустить вспять. Для этого луч света пропускают через обтюратор – вращающийся диск с прорезью. Этот диск установлен на универсальном электродвигателе, скорость вращения которого регулируется изменением питающего напряжения.

Теперь опишем несколько демонстраций. Для показа круговых волн и их интерференции в ванну наливают слой воды глубиною 0,5 см.

Дно ванны при помощи уравнительных винтов или подкладок выставляют строго горизонтально. Следует обратить внимание на края ванны. У ванн с зеркальным дном они делаются пологими. Благодаря этому достигающие их волны не отражаются, а затухают. В самодельных ваннах края обычно прямоугольные. Отражение волн от них портит наблюдаемую картину. Для устранения отражений края ванн обкладывают толстой рыхлой тканью или сукном. На краю ванны устанавливают стандартный вибратор с плоской пружиной, который приводят в действие пальцем.

Существуют и механические вибраторы, работающие от миниатюрных электродвигателей постоянного тока, допускающих регулировку скорости вращения при помощи реостата.

Очень удобен вибратор из миниатюрного реле (РЭС-10,13) со снятым корпусом (рис. 4).

Соединяя последовательно катушку и нормально замкнутые контакты, его переводят в автоколебательный режим.

Стандартный вибратор имеет различные насадки с шариками, служащие для образования круговых волн. С ними легко получить картины интерференции. Регулируя частоту прерывания света, можно замедлить их движение вплоть до остановки, что позволит разглядеть картину в подробностях. Полезно, немного наклонив вибратор, получить сдвиг фаз между волнами и обратить внимание на изменение положений максимумов в интерференционной картине. Наблюдаемый эффект уместен для иллюстрации рассказа о радиолокаторах с фазированными антенными решетками.

Как мы уже сказали, изменением частоты прерывания света можно получить обратное движение волн. Вопреки бытующему мнению эта картина имеет физический смысл. В этом случае излучатели изображают систему синхронных приемников, работающих с одинаковой частотой и фазой. При этом происходит прием сигналов от источников, расположенных в зонах интерференционного максимума. В частности, на таком принципе работает акустическая антенна пассивного звуколокатора подводной лодки.

Теперь о демонстрации прохождения волн через линзы.

На дно ванны положите плоскую модель линзы от прибора «оптическая шайба Гартля». Залейте в ванну воды, так чтобы она была выше линзы на 4–5 мм. Используя в качестве излучателя плоскую пластину, можно получить параллельный пучок волн с плоским фронтом (рис. 5).

Рис. 5

Облучая им модель собирающей линзы, при стробоскопическом замедлении картины можно заметить, как скорость волн над линзой уменьшается и как это замедление приводит к наибольшему отставанию в центре линзы. Фронт волны изгибается, и получается сходящийся пучок волн. На псевдоцветной проекции можно хорошо разглядеть увеличение высоты волн в фокусе.

А теперь попробуйте поставить, казалось бы, абсурдный опыт. Поставьте модель плоско-выпуклой линзы на попа и облучите ее плоской, по возможности короткой волной. Вы вновь получите пучок сходящихся волн (рис. 6).

Объяснить его физический смысл нетрудно, зная о зависимости скорости волн от глубины. Опыт иллюстрирует принципы так называемой градиентной оптики.

Речь идет о новых типах линз, представляющих собою плоскую пластину, в которой коэффициент преломления стекла симметрично меняется (имеет градиент) относительно центра. Пока линзы, основанные на этом принципе, можно увидеть лишь в лабораториях. Однако метод градиента преломления широко применяется в некоторых изделиях декоративного искусства.

Вы наверняка встречали дверные и оконные стекла, через которые прекрасно проходит свет, но все искажается так, что ничего не разглядишь. Издали они похожи на грубо отесанный кусок льда. Но подойдите и пощупайте – перед вами плоские пластины…

Волновая ванна позволяет наглядно и в динамике показать удивительно много физических процессов, лежащих в основе важнейших устройств современной техники. Не исключено, что работа с ней может привести к большим и малым открытиям и изобретениям. Поэтому такой прибор особенно ценен для физического кружка в современной не слишком богатой приборами школе.

Тому, кто захочет серьезно заняться этим делом, советуем прочесть интересную книгу.

Роберт Вихард Голь.Механика, акустика и учение о теплоте. Учебник издавался у нас с 1953-го и, по крайней мере, до 1971 года. На случай, если будет возможность выбора, учтите: в ранних изданиях есть много очень интересных, выпущенных позже мест…

А. ВАРГИН

Рисунки автора