Бесплатная техническая библиотека

ФЕПОЛЬ ИЗ РОДА ВЕПОЛЕЙ

Книги и статьи / И тут появился изобретатель

 Комментарии к статье

А теперь одна из самых трудных задач. Впрочем, вы уже не раз видели, что трудная задача трудна только до тех пор, пока мы не знаем законов развития технических систем.

Задача 22. ПОЛИГОН-УНИВЕРСАЛ

На заводе, выпускавшем сельскохозяйственные машины, был небольшой полигон - участок земли, обнесенный забором. На полигоне испытывали новые конструкции машин: как они трогаются с места, как разворачиваются. И вот стало известно, что в ближайшее время заводу предстоит выпускать машины для многих стран, причем каждой из этих стран нужны машины, рассчитанные на разные почвы.

Что для этого нужно - как вы думаете?

Надеюсь, вы не станете предлагать:

- разделить один полигон на сто сорок мелких (заводской полигон очень невелик);

- возить машины для испытаний в разные страны (каждую новую машину приходится испытывать десятки раз; представляете, какие потребуются расходы?);

- менять почву на полигоне так, как меняют арену в цирке (сто сорок передвижных "арен" - это гигантское сооружение);

- замораживать и размораживать почву (это слишком медленно);

- вывозить и привозить разные виды грунта (это медленно и очень дорого)...

Подобные идеи дают выигрыш в чем-то одном. Но ведут к проигрышу в другом. А нам надо преодолеть техническое противоречие: научиться менять свойства почвы на полигоне, не расплачиваясь за это недопустимым усложнением, удорожанием, увеличением полигона.

Давайте, прежде всего, запишем условия задачи. Что дано? Дана почва, обозначим ее буквой В1 (вещество). Нужно научиться управлять свойствами В1, действуя на В1 какими-то силами. Обозначим эти силы буквой П (поле сил). Получается такая схема:

Полей в физике известно четыре: гравитационное, электромагнитное (в частности, электрическое и магнитное поля) и два поля ядерные - так называемые слабые и сильные взаимодействия. В технике применяют еще и термины "тепловое поле", "механическое поле". Итак, шесть полей. Сразу отбросим ядерные поля: нам ведь нужно очень простое решение задачи. Отбросим и гравитационное поле: управлять силой тяжести наука пока не научилась.

Остаются три поля. Теперь понятно, почему задача трудная. Почва не отзывается на действие электромагнитных сил и очень неохотно отзывается на действие механического и теплового полей. Отчетливо видно физическое противоречие: поле П должно действовать на вещество В1 - этого требуют условия задачи - и поле П не должно действовать на вещество В1, ибо имеющиеся в нашем распоряжении поля плохо управляют свойствами данного вещества. Такое противоречие встречается во многих задачах. И преодолевают его всегда одним и тем же путем. Если нельзя обеспечить прямое действие п на В1, надо пойти в обход. Пусть поле П действует на вещество В1 через какое-то другое вещество В2, которое хорошо отзывается на действие того или иного поля:

Действие есть (в обход), и действия (прямого) нет...

Допустим, мы решили использовать магнитное поле. Каким в этом случае должно быть вещество В2 Ответ очевиден: надо взять ферромагнитное вещество, скажем железный порошок, который легко смешивается с В1. Намагниченные частицы притягиваются друг к другу. Чем сильнее магнитное поле, тем больше и силы притяжения. Смесь "почва плюс ферромагнитный порошок" в сильном магнитном поле может приобрести прочность гранита. И может быть рыхлой и подвижной, как песок в пустыне...

Итак, если в какое-то вещество добавить железный порошок, то с помощью магнитного поля можно легко менять свойства этого вещества, управлять им - сжимать, растягивать, изгибать, перемещать и т. д. Теперь у вас кроме восьми приемов еще два комплекса приемов: сочетание "раздробить - объединить" и сочетание "добавить магнитный порошок и действовать магнитным полем". Причем это последнее сочетание обладает исключительной силой. Вот несколько примеров.

Танкеры иногда сбрасывают в океан воду, загрязненную нефтью. За это полагается крупный штраф, но как доказать, что нефть сброшена именно с данного корабля? Недавно был предложен остроумный способ. При погрузке в нефть добавляют мельчайшие магнитные частицы (для каждого корабля - частицы с определенными магнитными свойствами). Обнаружив в океане нефтяное пятно, патрульный корабль берет пробу нефти и по магнитным меткам легко находит виновного в загрязнении воды.

При изготовлении древесностружечных плит желательно, чтобы продолговатые стружки располагались не как попало, а по длине плиты - это повышает ее прочность. Но как это сделать? Ведь не будешь поворачивать каждую стружку вручную... Изобретатель предложил использовать магнитный порошок. Частицы порошка прочно вцепляются в каждую стружку, а магнит поворачивает стружки так, как нужно.

Можно заставить магнитный порошок прицепиться и к волокнам хлопка. Это намного упростит прядение и ткачество, волокна будут подчиняться действию магнитных полей. Потом частицы порошка нетрудно смыть: качество ткани не ухудшится.

Если добавить магнитные частицы в состав, из которого делают головки спичек, получатся "омагниченные" спички - их легко укладывать в коробки. Вообще, добавка магнитных частиц в любое изделие часто помогает автоматизировать укладку.

А теперь очень легкая задача. Собственно, она нисколько не легче задачи об испытательном полигоне. Но вы должны решить задачу без всяких затруднений.

Задача 23. НУ, ЗАЯЦ, ПОГОДИ!

Для съемки мультфильма делают множество рисунков. В каждом метре кинопленки - 52 рисунка, а в десяти минутном фильме - свыше 15000! На одной киностудии решили снять контурный фильм. Снимают контурный фильм так. На фанерном щите художник выкладывает рисунок цветным шнуром. Оператор снимает кадр, художник передвигает шнур, снова оператор снимает кадр и так далее. Все таки проще передвигать шнур, чем делать целый рисунок.

Как вы думаете что предложил изобретатель?

"Триумвират", включающий вещество, ферромагнитный порошок и магнитное поле, получил название феноль (от слов "ферромагнитный порошок" и "иоле"). Но ведь такие "триумвираты" можно строить и с другими полями. Вспомните хотя бы задачу 15 - об упрямой пружине. Наверное, вы догадались, что пружину надо "упрятать" в лед, а для этого составить "триумвират" из теплового ноля П1, пружины В1 и льда В2:

Управлять пружиной непосредственно очень неудобно - в этом суть задачи. Управляют ею, намораживая и размораживая лед (лучше всего сухой лед, чтобы при таянии не было воды).

В задаче 9 об укрупнении капель жидкости дано одно вещество - капли. Можно сразу сказать: для решения задачи понадобится еще одно вещество и поле. В простейшем случае можно добавить в жидкость ферромагнитные частицы и управлять "слипанием" капель с помощью магнитного ноля.

А если нельзя добавлять в жидкость никаких посторонних частиц?

Возникает противоречие: второе вещество должно быть - и второго вещества не должно быть. Разделим поток на две части, зарядим одну из них положительно, другую - отрицательно. Противоречие устранено! У нас одно вещество, мы не добавляли других веществ - и все-таки у нас как бы два разных вещества... Система из двух веществ и электрического поля построена, задача решена: разноименно заряженные капли будут слипаться. Такой системой легко управлять, увеличивая или уменьшая величину зарядов.

"Триумвираты" с любыми полями (не только магнитными) условно названы "веполями" (от слов "вещество" и "поле"). Так что феполь - частный случай веполя. Как прямоугольный треугольник - частный (хотя и очень важный) случай треугольника вообще.

Я не случайно сравнил веполи с треугольниками. Понятие "веполь" играет в теории решения изобретательских задач столь же важную роль, как и понятие "треугольник" в математике. Треугольник - минимальная геометрическая фигура. Любую сложную фигуру можно разбить на треугольники. И если мы умеем решать задачи с треугольниками, мы осилим задачи с любыми другими фигурами. Так и в технике: если мы умеем решать задачи "на веполь", то справимся и с задачами, связанными со сложными техническими системами.

Дальше >>

Смотрите другие статьи раздела И тут появился изобретатель.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Протей - материал, который невозможно разрезать 25.07.2020 Исследователи из Даремского университета в Великобритании и Института Фраунгофера в Германии объявили о создании первого в мире материала, который невозможно разрезать. При этом, плотность материала составляет всего 15% от плотности стали, что, по словам ученых, делает его перспективным в изготовлении замков или легкой брони. В материале, получившем название "протей", используются керамические сферы в ячеистой алюминиевой структуре, что мешает угловым шлифовальным машинам, сверлам и тому подобным предметам воздействовать на них. При попытке разрезать материал происходят разрушительные вибрации, которые притупляют любые режущие инструменты.По словам исследователей, при разработке материала они черпали вдохновение в жесткой клеточной кожуре грейпфрута и прочных, устойчивых к разрушению раковинах моллюсков, состоящих из арагонита. Угловая шлифовальная машина или дрель со сверлом могут воздействовать только на верхний слой пластины Протея, но как только они достигают встроенных керамических сфер, создаваемые вибрации притупляют острые края инструментов, а затем мелкие частицы керамической пыли начинают заполнять промежутки в подобной матрице структуре металла. Из-за межатомных сил между керамическими зернами сила и энергия диска или сверла возвращаются к ним же, и они ослабляются под своей собственной атакой. Новый материал одинаково эффективен против водоструйных резаков высокого давления, так как сферическая форма керамических вставок расширяет струю воды, значительно замедляя скорость разрезания. Помимо велосипедных замков и легкой брони, у протея есть потенциал в защитном снаряжении для людей, использующих режущие инструменты. В настоящее время патент находится на рассмотрении, и исследовательская группа ищет партнеров для производителей, чтобы вывести материал на рынок.

Другие интересные новости:

▪ Влияние урбанизации на насекомых

▪ ARCHOS выпустил сверхкомпактный аудиоплеер с 3 Гб жестким диском

▪ Наноматериал для очистки воздуха на субмаринах

▪ Солнечный реактор производит водород и улавливает отходы

▪ HDD продаются все хуже

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Альтернативные источники энергии. Подборка статей

▪ статья Что такое счастье - это каждый понимал по-своему. Крылатое выражение

▪ статья Какими иностранными каторжниками хотели заселять российские просторы? Подробный ответ

▪ статья Расточный станок - из фрезерного. Домашняя мастерская

▪ статья Инфракрасный приемник визитной карточки с дешифратором. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Применение интегральных стабилизаторов напряжения КР142. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025