Навіщо нирцю повітряна куля |
||
|
Як відомо, свого часу повітряна куля була сконструйована для польотів людини «за |
|
хмари». Сьогодні завдяки розвитку техніки повітряні кулі й дирижаблі використовують |
||
не як транспортні засоби, а переважно для розваг. Реалізація ж самої ідеї в іншій |
||
галузі техніки дозволила створити батискафи — апарати для глибоководних |
||
досліджень. Найвідомішим з них став «Трієст», який у січні 1960 р. дістався |
||
найглибшої точки у Світовому океані — Маріанської западини. |
||
|
Спробуємо уявити хід міркувань конструкторів батискафа. Якщо |
|
помістити повітряну кулю на поверхню моря й навантажити її над- |
||
лишковим баластом, так щоб вся конструкція виявилася важчою |
||
за воду, то природно, що куля почне опускатися і через деякий |
||
час дістанеться дна. Якщо після цього скинути баласт, то куля |
||
спливе на поверхню. Проте це загальна ідея, а як її реалізу- |
||
вати на практиці? Інженерні рішення, використані у «Трієсті», |
||
зрозумілі з наведених фото. |
||
|
|
1 |
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
1 |
|
|
2 |
3 |
4 |
2 |
|
||
|
|
|
Батискаф «Трієст» |
|
|
|
Основний елемент конструкції батискафа — «повітряна куля» (1). Проте повітрям |
|
наповнювати таку кулю не слід, адже тиск на великій глибині її просто розчавить. Кон |
||
структори запропонували наповнити кулю бензином: по-перше, бензин легший за воду |
||
й не гірше від повітря забезпечить спливання апарата, по-друге, стінки кулі в такому |
||
випадку можна зробити досить тонкими, а отже, легкими, оскільки від деформування |
||
їх буде захищати нестисливість внутрішньої рідини. Гондола з товстими стінками (зав- |
||
товшки 127 мм) (2) є надійним притулком для екіпажу з двох осіб. Баласт (залізний дріб) |
||
засипаний у ємності, які схожі на перевернені бідони з кришками (3) і закриваються |
||
електромагнітними замками (4). |
||
|
Таке технічне вирішення забезпечує надійний захист дослідника й пілота у разі |
|
аварії. Живлення батискафа здійснюється від акумуляторів, які мають обмежений ре- |
||
сурс. Це означає, що через деякий час після аварії (наприклад, батискаф застряг на дні) |
||
акумулятори розрядяться й припинять постачати струм до електромагнітних замків. |
||
У результаті кришки відкриються, баласт упаде на дно, а батискаф спливе на поверхню. |
||
На щастя, цей запобіжний прийом так і не став у пригоді. |
||
|
З моменту рекордного занурення «Трієста» пройшло майже півстоліття. За цей строк |
|
людство здійснило справжній прорив у багатьох галузях техніки, але конструкція «Трієс- |
||
та» залишилася неперевершеною. |
||
Енциклопедична сторінка
Польоти на потязі, або ќо таке маглев
Якщо чоловікові не вистачає сил переставити важку шафу, то він може прийняти стандартне рішення — збільшити силу, тобто запросити на допомогу сусіда.
А може згадати, що шафа погано рухається через велику силу тертя, і, покликавши сумлінного учня 8-го класу, разом з ним вигадати, як зменшити цю силу. У результаті вони, наприклад, можуть підкласти під кути (опори) шафи пластикові кришки, якими зазвичай закривають банки для консервування. Сила тертя зменшиться, і тепер зусиль однієї людини буде достатньо, щоб переставити шафу. Проте це приклад побутового рівня. А як розв’язують подібні завдання у разі створення
складних технічних пристроїв?
Маглев-потяг у Шанхаї (Китай)
Щоб зменшити силу тертя, інженери зазвичай використовують різні мастила — речовини, які забезпечують більш легке ковзання дотичних поверхонь. А ще силу тертя ковзання можна зменшити, використавши відповідні стичні матеріали (згадайте приклад
із шафою). Проте хоч як полегшуй ковзання, поверхні будуть стикатися й тертя залишиться. От якби та шафа могла літати над землею... тоді й першокласник зміг би її пересунути! І було придумано ось що.
Інженери, які винайшли маглев (скорочене від англ. magnetic levitation — «магнітна левітація»), напевне уважно вивчали фізику. Спробуємо переконатися.
Згадаємо: якщо взяти два магніти й зблизити їх однойменні полюси, магніти будуть відштовхуватися. А тепер проведемо уявний експеримент. Що буде, якщо потужний магніт розмістити, наприклад, на підставці, а зверху до нього однойменним полюсом піднести невеликий магніт? Якщо другий магніт буде досить легким, таким щоб сила магнітного відштовхування зрівноважила силу притягання Землі, то
він має летати в повітрі!
Пристрої, які використовують описаний вище ефект, одержали загальну назву «маглев». Найбільш вражаючими, мабуть, є маглев-потяги. Під час руху такі потяги не торкаються колії — вони утримуються над нею потужними магнітами. Таким чином, тертя об опору є відсутнім, і перешкоджає руху маглев-потягів тільки опір повітря (як і літакам!). Саме тому швидкість руху маглев-потяга можна порівняти зі швидкістю руху літака (до 500 км/год).
Теми рефератів і повідомлень
1.Інертність у техніці та побуті.
2.Еволюція важільних терезів.
3.Ґ. Ґалілей і І. Ньютон. Відкриття законів механіки.
4.Що таке тверде мастило?
5.Чи заважатиме невагомість у повсякденному житті?
6.Без сили тертя немає життя.
7.Способи збільшення та зменшення тертя в живій природі.
8.Життя і досягнення Блеза Паскаля.
9.Демонстрація сили тиску атмосферного повітря: вражаючий дослід бургомістра Магдебурга Отто фон Геріке.
10.Гідравлічні машини.
11.Гальма автомобіля як гідравлічна машина.
12.Глибини,підкореніаквалангістами.Заходибезпекипідчаспідкорення морських глибин.
13.Апарати для вивчення морських і океанських глибин.
14.Легенди й міфи про життя Архімеда.
15.Склад атмосфери та значення атмосферного тиску на планетах Сонячної системи.
16.Історія польотів на повітряних кулях.
17.Від повітряної кулі до сучасних літаків.
18.Від стародавніх вітрильників до сучасних океанських лайнерів.
19.Видатний конструктор українського походження І. І. Сікорський.
20.Інтернет-дирижаблі.
Теми експериментальних досліджень
1.Вимірювання густини рідини ареометром, виготовленим із підручних засобів.
2.Визначення коефіцієнта тертя між компонентами сипких будівельних матеріалів.
3.Моделювання процесу утворення снігових лавин за допомогою підручних сипучих речовин: пшона, манки, муки тощо.
4.Створення моделі фонтана й демонстрація його дії.
5.Створення моделі «Барометр для риболовлі».
6.Моделювання плавання суден за допомогою хатнього посуду.
7.Створення моделі для демонстрації закону Паскаля.