Текст книги "Юный техник, 1956 № 04"

Автор книги: Юный техник Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 7 страниц)

Литературное наследство

ЛЕВ ТОЛСТОЙ – популяризатор науки и техники

Великий русский писатель Лев Николаевич Толстой много занимался вопросами воспитания и образования. В своем имении Ясная Поляна он организовал школу для крестьянских детей. Он преподавал в этой школе, составлял для детей учебники, книги для чтения. Толстой был одним из образованнейших людей своего времени. Он читал научную литературу по всей почти отраслям знания, в частности живо интересовался точными науками; физикой, химией. Следы этого интереса можно найти почти во всех его произведениях.

В «Анне Карениной», например. рассказывая о занятиях одного из героев романа, Левина, Толстой упоминает о классических книгах Тиндаля по физике, над которыми размышлял Левин.

Толстой писал познавательные рассказы, например: «Как в городе Париже починили дом», «Куда девается вода из моря», «Кристаллы», «Сырость». «Разная связь частиц». «Отчего в мороз трещат деревья», «Лед, вода и пар», «Дурной воздух», «Газы», «Как делают воздушные шары», «От скорости сила» и еще множество других.

Здесь мы приводим один из научно-художественных рассказов Льва Николаевича Толстого.

СОЛНЦЕ – ТЕПЛО

(Рассуждение)

Выйди зимой в тихий морозный день в поле или в лес и посмотри кругом себя, и послушай: везде кругом снег, реки замерзли, сухие травки торчат из-под снега, деревья стоят голые, ничто не шевелится.

Посмотри летом: реки бегут, шумят; в каждой лужице лягушки кричат, бубулькают; птицы перелетывают, свистят, поют; мухи, комары вьются, жужжат; деревья, травы растут, махаются.

Заморозь чугун с водой: он окаменеет. Поставь замороженный чугун в огонь: станет лед трескаться, таять, пошевеливаться; станет вода качаться, бульки пускать; потом, как станет кипеть, загудит, завертится. То же делается и на свете от тепла.

Нет тепла – все мертво; есть тепло – все движется и живет. Мало тепла – мало движения; больше тепла – больше движения; много тепла – много движения; очень много тепла – и очень много движения.

Откуда берется тепло на свете? Тепло от солнца.

Ходит солнце низко зимой, стороною, не упирает лучами в землю, и ничто не шевелится. Станет солнышко ходить выше над головами, станет светить в припор к земле, – отогревается все на свете и начнет шевелиться.

Станет снег осаживаться, станет отдувать лед на реках, польется вода с гор, поднимутся пары из воды в облака, пойдет дождь. Кто это все сделает? Солнце. Оттают семечки, выпустят ростки, зацепятся ростки за землю; из старых кореньев пойдут побеги, начнут расти деревья и травы. Кто это сделал? Солнце.

Встанут медведи, кроты; очнутся мухи, пчелы; выведутся комары, выведутся рыбы из яичек на тепле. Кто все это сделал? Солнце.

Разогреется в одном месте воздух, подымется, а на его место пойдет воздух похолоднее, – станет ветерок. Кто это сделал? Солнце.

Поднимутся облака, станут сходиться и расходиться, – ударит молния. Кто сделал этот огонь? Солнце.

Вырастут травы, хлеба, плоды, деревья; насытятся животные, напитаются люди, соберут корму и топлива на зиму; построят себе люди дома, построят чугунки, города. Кто все приготовил? Солнце.

Человек построил себе дом. Из чего он его сделал? Из бревен. Бревна вырублены из деревьев; деревья вырастило солнце.

Топится печка дровами. Кто вырастил дрова? Солнце. Ест человек хлеб, картофель. Кто вырастил? Солнце. Ест человек мясо. Кто выкормил животных, птиц? Травы. А травы вырастило солнце.

Человек строит каменный дом из кирпича и известки. Кирпич и известка обожжены дровами. Дрова заготовило солнце.

Все, что людям нужно, что идет прямо на пользу, все это заготовляется солнцем, и во все идет много солнечного тепла Потому и нужен всем хлеб, что его растило солнце и что в нем много солнечного тепла. Хлеб греет того, кто его ест.

Потому и нужны дрова и бревна, что в них много тепла. Кто закупит дров на зиму, тот закупит солнечного тепла, и зимой, когда захочет, то и зажжет дрова и выпустит тепло солнечное себе в горницу.

А когда есть тепло, то есть и движение. Какое ни на есть движение – все от тепла, – либо прямо от солнечного тепла, либо от тепла того, которое заготовило солнце: в угле, в дровах, и в хлебе, и в траве.

Лошади, быки возят, люди работают, – что их двигает? Тепло. А откуда они взяли тепло? Из корма. А корм заготовило солнце.

Водяные и ветряные мельницы вертятся и мелют. Кто их двигает? Ветер и вода. А ветер кто гонит? Тепло. А воду кто гонит? Тепло же. Оно подняло воду парами вверх, и без этого вода не падала бы книзу. Машина работает, – ее движет пар; а пар кто делает? Дрова. А в дровах тепло солнечное.

Из тепла делается движение, а из движения тепло. И тепло и движение от солнца.

* * *

Библиотека

«Повесть о машине»

Автомобиль замедлил ход, вильнул к тротуару и встал. Ворча что-то себе под нос, вылезает шофер из кабины, поднимает капот и заглядывает в мотор. Неполадка…

Такую сцену каждому приходилось наблюдать не раз. И почти всегда тут же неожиданно появляется целая стайка шумливых ребят. С лицами, горящими от любопытства, тянутся они на цыпочки, чтобы заглянуть под капот, на двигатель.

Их интерес понятен. Каждому хочется узнать, как может небольшой с виду мотор так быстро мчать тяжелый грузовик. Но много ли увидишь из-за спины озабоченного шофера! Да если и увидишь, много ли узнаешь! Мотор ведь виден снаружи. А самые главные его части внутри. Но даже у счастливчика, которому довелось посмотреть разобранный мотор, останется тысяча вопросов: «как» и «почему».

Да только ли автомобильный мотор пленяет ребячьи умы! Какая машина ни появись на улице, всегда ее окружают ребята, и новые вопросы – «как» и «почему» – возникают в их умах.

А где найти ответ на эти вопросы?

Знающий человек не всегда по соседству. В книге – но в какой? Есть ли такая книга, где рассказано о самых разных машинах, о том, почему их главные части – валы, рычаги, шестерни, подшипники – сделаны так, а не иначе, о том. как проектируют инженеры машины, как испытывают их?

Да, такая книга есть. Называется она «Повесть о машине». Написал ее писатель 3. Перля.

Живо и интересно построил автор книгу. В ней множество занимательных историй: о часах в которых был скрыт целый кукольный театр, и о диковинном механизме, шагающем, как лошадь; о загадочной аварии на океанском пароходе и об изобретательности советского токаря; о двигателе, поставившем в тупик ученых, и об увлекательной погоне за миллионной долей секунды.

И каждая из этих историй поучительна. Они рассказывают о непроторенных путях, которыми движется мысль изобретателя и инженера, о рождении и развитии механизмов, составляющих современные машины, о том, чем живут лаборатории ученых-машиноведов.

Одна из семи глав книги повествует об истории создания шлифовальной машины для изготовления зеркального стекла. Здесь автор показывает, как связаны друг с другом все отрасли техники, как разрешают инженеры встающие перед ними задачи, как думают они о том, чтобы огромная машина была послушной воле человека. Эта интересная глава позволяет молодому читателю как бы окунуться в мир, где создается новая техника.

В последней части книги читатель уже со знанием дела знакомится с несколькими главными представителями великого мира техники. Здесь он встретит машины, помогающие получать металл, машины, строящие другие машины, комбайн, убирающий хлеб, автомат, разделывающий рыбу, «семейство» станков, изготовляющих обувь, машины, переплетающие журналы, учебники.

В этой книге говорится только о машинах, но со страниц ее встает перед читателем образ их творца – человека пытливого, умного и упорного. И поэтому не только знанием основ машиноведения пополнится память каждого, прочитавшего книгу 3. Перля. Юному читателю передастся и тот беспокойный творческий дух, который живет в сердцах славных создателей техники.

Понятен и прост язык книги. Хороши в ней рисунки – живые, наглядные, сделанные с выдумкой. Каждый, кого тянет заглянуть под открытый капот автомобиля кто задумывался над тем, как удивительно быстро и точно выполняют машины свою работу, как замечательно искусство инженеров – строителей машин, должен познакомиться с этой книгой.

И уже совсем обязательно прочесть ее юному технику, который сам строит пусть маленькие, но действующие машины.

Прочти эту книгу, и в следующий раз, когда ты с товарищами вновь остановишься у какой-либо машины, ты сможешь уверенно ответить на многие из этих вечных вопросов – «как» и «почему».

Г. ОСТРОУМОВ

* * *

_{Зажгись! – приказал Белоручкин, и в столовой зажегся свет.}

_{Ко мне! – скомандовал Боба, и кресло, словно послушная собака, поползло к нему.}

_{«Всадник без головы!» – воскликнул хозяин, и книги сама, слегка нагнувшись. выдвинулась из книжной полки… (См. стр. 47.)}

КНИГА ОБ УЛИТКАХ

Широко распространенному моллюску – улиткам посвятил книгу французский ученый Жан Кадар. Исследовав особенности организма и образ жизни улиток, Жан Кадар сообщает много любопытного об этих, казалось бы, хорошо известных животных.

Улитки чувствительны к холоду и не переносят температуру ниже – 10°. 6–7 месяцев в году они проводят в спячке, углубившись в землю и плотно прикрыв «дверь» своего домика. Питаются улитки листвой, корой деревьев, цветами и даже бумагой и мелом.

На языке улитки много зубоподобных наростов, покрытых роговым веществом. Расположены они в 200 рядов, в каждом из которых 128 зубов, а всего 25 600! У улитки есть одно легкое, в спокойном состоянии она делает три вдоха и выдоха в минуту, причем сила ее выдоха такова, что заставляет колебаться пламя свечи.

Интересный орган улитки – щупальца, или «рожки», как их обычно называют. Это органы чувств. Ими улитка видит, слышит, обоняет, распознает вкус, осязает. Установлено, что зрение, слух и чувство вкуса у улитки развиты слабо, а обоняние – очень хорошо. В опытах она распознавала запах дыни на расстоянии 15 см. Ее «рожки» чрезвычайно чувствительны, и малейшее прикосновение тончайшей былинки заставляет их втягиваться. Именно поэтому улитка не решается высовываться из своего домика во время сильного дождя.

Физическая сила улитки совершенно не соответствует ее величине и весу. Имея вес около 20 г, она может вез заметного усилия нести на своем «домике» 200-граммовую гирю, поднимая, таким образом, груз в 10 раз больше своего веса. Представьте себе силача, спокойно переносящего около тонны груза при собственном весе в 80 кг!

Еще более необыкновенной кажется сила тяги улитки: «запряженная в тележку», она везет груз, в 200 раз превосходящий ее собственный вес!

Улитка хороший акробат. Она может без малейшего для себя вреда «прогуливаться» по лезвию бритвы.

Улиток можно употреблять в пищу. В них в 20 раз больше витамина С, чем в сливочном масле. Ежегодная «добыча» улиток во Франции достигает 8 млн. кг.

И. Н.

Про изобретателей и ученых

МУЗЫКА И МАТЕМАТИКА

Как говорит предание, однажды, проходя мимо кузницы Пифагор был удивлен странным музыкальным соотношением звуков, производимых ударами кузнецов. Прислушавшись, он понял, что интервалы между тонами ударов соответствовали кварте, квинте и октаве. Попросив молотки, он взвесил их, и оказалось, что веса молотков, дававших октаву, квинту и кварту, были равны, соответственно, 1/2, 2/3 и 3/4 веса самого тяжелого молотка.

Великий ученый и не подозревал, что открытое им соотношение (правда, несколько уточненное) ляжет в основу теории музыки.

ЗАМОК БРАМА

Механик Джозеф Брама изобрел в 1784 году трудно открываемый замок. Этот замок, выставленный в окне лондонского магазина с объявлением о награде в 200 фунтов стерлингов тому, кто откроет его, пролежал около 70 лет. Его сумел открыть лишь в 1851 году американец Тоббсон, провозившись над замком 16 дней.

УДИВИТЕЛЬНОЕ СРАВНЕНИЕ

Чтобы наглядно показать прогресс, достигнутый за полвека в изучении вселенной, астроном Поль Кудерк прибегнул к поразительному сравнению. Предположим, что все известные астрономам к 1900 году области вселенной отображены на плане площадью в 1 кв. м. Если бы мы хотели отобразить в том же масштабе известные и измеренные к 1950 году пространства вселенной, нам потребовалась бы карта, равная по своей площади поверхности Земли.

ОТКРЫТИЕ ПРАЧКИ

Флотация металлов была открыта случайно, когда одна женщина в Денвере (США) решила вымыть мешки из-под руды и применила для этого мыльную воду. В поднявшейся на поверхность пене были обнаружены свинец и цинк.

ДВЕНАДЦАТИЛЕТНИЙ УЧЕНЫЙ

Выдающийся французский математик Алексис Клеро в возрасте десяти лет уже знал высшую математику, в двенадцать лет сделал свое первое научное открытие, а в восемнадцать лет стал адъюнктом Парижской Академии наук.

* * *

_{– А это робот! – словно конферансье, объяснил Белоручкин. – Он может встать на четвереньки, подать обед, отвечать на любые вопросы, решить любую задачу…}

_{– В пределах пяти классов среднем школы, – осторожно вставил Верхоглядкин.}

_{—…спеть песню, станцевать «Яблочко» и съесть кило мороженого! – продолжал Боба. (См. стр.50)}

В одной лаборатории

Внимательно рассмотрите рисунок и ответьте на следующие вопросы:

1. К какому примерно часу дня относится рисунок?

2. Восточнее или западнее Москвы расположена эта лаборатория?

3. Нравится ли повару здешний кипяток?

4. В каком примерно районе находится лаборатория?

5. Есть ли в ней радиоактивные изотопы?

6. Что находится в кожухе, на котором стоит сосуд с жидкостью?

7. Какой ток, переменный или постоянный, подведен к лабораторному столу?

8. Есть ли в лаборатории щелочно-земельные элементы?

9. Щелочь или кислота содержится в стакане на лабораторном столе?

10. Какой элемент содержится в веществе, внесенном в горелку?

11. Давно ли занимается слесарным делом лаборант?

12. Куда начал двигаться – вниз или вверх – подъемник с весами?

13. Раствор какого вещества содержится в банке на лабораторном столе?

Механизмы П.Л.Чебышева

ЧЕБЫШЕВ Пафнутий Львович(1821–1894).

С егодня в музее ЮТа мы вам покажем очень интересные механизмы. Они называются шарнирно-рычажными, потому что составлены из разных рычагов, соединенных шарнирами. Такие механизмы в технике можно встретить везде.

Паровоз, экскаватор, швейная машина, автомобиль, станок-автомат – да, пожалуй, любая сложная машина включает в себя какой-либо рычажный механизм. Много замечательных механизмов было изобретено П. Л. Чебышевым, гениальным русским математиком и механиком. Один из создателей науки о механизмах, человек, который создал теоретический аппарат для расчета движения хитроумных механических сочленений, Чебышев сам был и замечательным инженером. Его всегда интересовало практическое применение полученных формул и результатов исследований. Множество механизмов, изобретенных Чебышевым, вошло в жизнь и используется в различных машинах. Зачастую ученый сам брался за инструменты и строил модели своих механизмов (смотри рисунок на цветной вкладке).

МЕХАНИЗМ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КАЧАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ВО ВРАЩАТЕЛЬНОЕ

Перед вами одна из моделей Чебышева. Это пример решения задачи о том, как превратить качательное движение рычага во вращательное. Ведущим в механизме является рычаг АС'. За одно полное качание (прямой и обратный ход) этого рычага звено КН делает полный оборот. Если точно выдержать размеры, то модель этого механизма, как и все прочие, можно построить самим и использовать их для демонстрации на уроках физики и машиноведения.

Делать их лучше всего из металла, но подойдут и плексиглас и многослойная фанера.

В точках К, F, Си С'оси рычагов закреплены в подставке. Размеры звеньев: АВ= ВС= ВМ= 1; АС'= 0,545; MD= 1,61; FD= 0,71; GF= 1,33; GH = 1.36, КН= 0.39.

Расстояния между неподвижными точками: СС' = 1,325; CF= 1.6; C'F= 2,6; KF= 2,11; СК= 3,29.

Угол  ω(омега) рычага АВМ равен 80°.

Здесь размеры звеньев даны в так называемых относительных величинах. Как ими пользоваться? Предположим, за единицу принята величина отрезка длиной 150 мм. Тогда длина звена GH будет равна 150 x 1.36 = 204 мм, а расстояние между точками Си С'= 150х1.325 = 198.75 мм и т. д.

После того как изготовлены все звенья механизма, размещение их на подставке не представляет большого труда.

Чтобы модель хорошо работала, звено КН следует делать а виде массивного диске – маховичке, иначе в мертвых точках звено КН придется подталкивать.

МЕХАНИЗМ ПРЕССА

Следующий механизм – модель пресса. Работает такой пресс не хуже гидравлического.

Сложное движение шатуна А'А''(ведущее звено) преобразуется в поступательное движение ползуна Т. Оси С'и С"неподвижны.

Размеры звеньев: КМ= 0,211; А'А"= 0.198 Расстояние С'С"= 1.105

Чем длиннее свободный конец шатуна, тем меньшее усилие надо затрачивать при прессовке.

ШЕСТИЗВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ С ОСТАНОВКАМИ В КРАЙНИХ ПОЛОЖЕНИЯХ

Видели вы когда-нибудь такую машину, чтобы колесо крутилось, а рычаг, соединенный с колесом, стоял в то же время на месте? Больше того: постоял, постоял, потом повернулся и опять остановился, но уже в другом положении? Наверно, не видели.

А такой механизм можно построить, только соединять колесо с рычагом надо определенным образом через систему промежуточных рычагов. Вот посмотрите на такое устройство.

Особенность этого механизма заключается в том, что при непрерывном вращении кривошипа АС'звено DFсовершает колебательные движения с остановками в крайних положениях. Механизмы с остановками широко используются в машинах-автоматах.

Размеры звеньев: АВ= ВС= ВМ= 1; АС'= 0.43; MD= 3,34, DF= 0,41

Расстояние CC'= 1,15; CF= 1,47; C'F= 2,51.

Угол   ωв рычаге АВМ равен 265°.

ГРЕБНОЙ МЕХАНИЗМ

Грести надо уметь. Неумелого гребца видно издалека – во все стороны от лодки летят брызги. Весла го зарываются глубоко в воду, то скользят и шлепают по поверхности. В лодку, изображенную на рисунке, мог садиться любой: гребцу надо было только крутить рукоятки, расположенные по правому и левому борту, а весла сами работали по всем правилам. На этой лодке установлен гребной механизм Чебышева.

При вращении кривошипа АС' весло погружается в воду, совершает гребок, потом почти отвесно выходит из воды, совершает путь по воздуху, а затем снова без плеска погружается в воду. Весло закреплено в точке К ведомого звена ММ ₁К.

Размеры звеньев: АВ= ВС= ВМ= A ₁B ₁= B ₁C ₁= B ₁M ₁= 1;  AC'= 0.297; А ₁С ₁'= 0.528; ММ ₁ = 1,275; MK= 1,6.

Расстояния между неподвижными точками: СС' = 0,765;  С ₁С ₁'= 1,21; С'С ₁'= 1,335; CC ₁= 1,3. Угол ωв звеньях M ₁B ₁A ₁равен 270°.

К этому механизму можно пристроить дополнительно механизм превращения качательного движения во вращательное: например, тот, с которым вы уже знакомы. Тогда гребцу не надо будет крутить рукоятки: приводить в движение лодку он сможет с помощью качающегося коромысла.

ПЕРЕСТУПАЮЩИЙ МЕХАНИЗМ

Тачку без колеса, казалось бы, представить себе невозможно. Однако такая бесколесная тачка существовала. Она исправно ходила по дороге и переносила грузы. Именно «ходила» и «переносила», потому что в ней применялось устройство, названное Чебышевым «стопоходящей машиной». Движения ее «ног» удивительно напоминают движения ног животного.

Если корпус CC'C' ₁C ₁потянуть вперед или назад, механизм «пойдет». Пока ноги 1 и 4 неподвижны, ноги 2 и 3 движутся вперед, как и корпус. Когда начнет подниматься первая пара ног, вторая станет на землю и будет стоять, пока первая пара проделывает свой путь по воздуху.

Размеры звеньев: A ₁B ₁= B ₁C= B ₁M ₁ = А ₂В ₂= В ₂С= В ₂М ₂=  А ₃В ₃= В ₃С ₁= В ₃М ₃= А ₁В ₄= В ₄С ₁ = В ₄М ₄= 1.

А ₁С'= А ₂С'= А ₃С ₁'= А ₄С ₁'= 0,335; СС' = C ₁C ₁'= 0.785; А ₁А ₄= А ₁А ₃= СС ₁'= 0,634.

Звено А ₁С'жестко соединяется со звеном А ₂С'а звено А ₃С'– со звеном А ₄С'.

Наша экскурсия по музею подходит к концу.

Разрешите на прощание задать вам вопрос. На рисунке изображен один из механизмов Чебышева. Как будет вести себя точка М механизма, если звено АС' вращать в направлении часовой стрелки? (См. рисунок вверху.)

* * *

_{– Ну, робот, – с риском для жизни решил вопрос Дотошкин, – чему равен квадратный корень из двадцатипяти?}

_{Робот задумался, немного почесал голову и плаксиво сказал:}

_{– А мы этого еще не проходили! (См. стр.54.)}

«Недостаточно знать все теоремы и правила, необходимо уменье владеть ими…»

П.Л.Чебышев

Задачник конструктора

МАСЛОПРОВОДЫ

На рисунке изображена система трубопроводов для перекачки масла из бака Ав бак Бнасосом. Надо решить задачу: как дополнить эту систему (маслопроводами и запорными вентилями), чтобы, не меняя направления работы насоса, получить возможность перекачивать масло не только слева направо, но и справа налево (из бака Бв бак А).

ЗАДАЧИ ЧЕРТЕЖНИКА

1. Разрежьте фигуру на две части так, чтобы из них можно было составить квадрат.

2. Ребра куба сделаны из проволоки; причем ни одно из них не получилось двойным. Каково наименьшее число отрезков проволоки, необходимое для решения задачи?

Предположим, что из проволоки сделаны не только ребра куба, но и его диагонали. Каким в этом случае окажется наименьшее число необходимых отрезков проволоки?

3. В каждой из трех фигур содержится одна из двух фигур, показанных слева. Найдите их и заштрихуйте занятую ими площадь.

ВСЕ ЛИ ПРАВИЛЬНО?

На рисунке изображен настольный сверлильный станок в пяти положениях.

Первоеположение – сверло вот-вот вонзится в стальную плитку, чтобы проделать в ней сквозное отверстие.

Второе– двигатель выключен, шпиндель станочка (его рабочий вал) что-то вдавливает – запрессовывает – внутрь небольшого отверстия какой-то детали.

Третье– предстоит высверлить отверстие в цилиндрической металлической болванке.

Четвертое– отрегулирована глубина сверления с помощью установленного на шпинделе станочка ограничителя а.

Пятое– двигатель выключен, вместо сверла вставлено долото, которым долбят в деревянной колодке отверстие под шип.

Во всех пяти положениях имеется шесть ошибок. В первом – две, а в остальных по одной. Найдите их!

* * *

СКОЛЬКО ТРЕУГОЛЬНИКОВ?

1) Сколько треугольников в фигуре слева?

2) Сколько треугольников можно построить, соединяя точки прямыми линиями (рис. справа)?