Бесплатная техническая библиотека

НАУКА ИЗОБРЕТАТЬ

ХИТРОСТЬ И ФИЗИКА

Книги и статьи / И тут появился изобретатель

 Комментарии к статье

Вы прочитали треть книги. Если попытаться предельно сжато изложить смысл прочитанного, получится примерно следующее.

Изобретательские задачи издавна решались (да и сегодня еще решаются) методом проб и ошибок. Метод неэффективный, поэтому на решение задач приходилось тратить много усилий, времени, средств. Изобретения нередко запаздывают на многие годы. Научно - техническая революция потребовала принципиально новых методов изобретательства. Появилась теория решения изобретательских задач (ТРИЗ), она учит решать задачи, не перебирая "пустые" варианты. Основная идея такова: технические системы возникают и развиваются закономерно; изучение этих закономерностей дает приемы - инструменты для решения изобретательских задач.

Приемы, с которыми вы познакомились, можно разделить на три группы:

- различные хитрости, например прием "сделать заранее";

- приемы, основанные на использовании физических эффектов и явлений, к их числу можно отнести прием "изменить агрегатное состояние";

- комплексные приемы, включающие и хитрость, и физику, например построение феполей.

Чаще всего при решении изобретательских задач приходится применять сначала хитрость, потом физику. Успех достигается именно сочетанием того и другого. Поэтому применение физики при решении изобретательских задач - один из важнейших разделов теории изобретательства.

Посмотрим, как происходит стыковка хитрости и физики.

Задача 29. БУДЕТ РАБОТАТЬ ВЕЧНО!

На одном заводе часто выходила из строя машина-автомат. Это была очень хорошая машина, но в ней то и дело портилась простая деталь - изогнутая трубка, по которой сжатый воздух с большой скоростью гнал поток маленьких стальных шариков. Шарики били по стенке трубы в месте поворота и откалывали кусочки металла. Ударившись о стенку, каждый шарик оставлял едва заметную царапину, но за несколько часов шарики насквозь пробивали толстую, прочную трубу.

Потребовалось всего пять минут, чтобы осуществить идею изобретения. Что он предложил?

Итак, одно вещество (стальные шарики) механически взаимодействует с другим веществом (стенками трубы). Следовательно, дан ненужный (даже вредный) веполь. На заводе его пытались разрушить, вводя третье вещество - разные прокладки, прослойки. Это неправильно: надо, чтобы третье вещество одновременно защищало стенки и не разрушалось. Этим веществом могут стать те же шарики. Только неподвижные, остановившиеся у стенки трубы. Если изгиб трубы изнутри покрыть шариками, стенки перестанут разрушаться. Летящие шарики могут выбить один или несколько шариков из защитного слоя, но его место тут же заполнится одним из мчащихся по трубе шариков.

На этом хитрость заканчивается. Теперь нужна простая физика: как получить защитный слой шариков? Надо использовать магниты. Там, где труба изгибается, поставим снаружи магнит. Внутри к трубе сразу прилипнет слой шариков. Задача решена! Интересно отметить, что дробеметные аппараты для упрочнения деталей широко применялись по крайней мере за четверть века до появления авторского свидетельства № 261 207 на магнитную защиту. Все видели задачу, но решали ее вопреки теории - устанавливали прокладки, делали стенки аппарата из более прочной стали...

Задача 30. СВЕРХТОЧНЫЙ КРАН

Заведующий химической лабораторией пригласил изобретателя и сказал:

Что предложил изобретатель?

Для специалиста по ТРИЗ кран - типичная вепольная система: корпус В1, поворачиваемая деталь В2 и поле механических сил Пмех. Под действием поля Пмех деталь В2 перемещается относительно корпуса В1, благодаря чему зазор между В1 и В3 становится шире или, наоборот, сужается. Веполь уже есть, но работает он неважно. Следовательно, придется заменить веполь, использовать другое поле. Какое именно - электрическое, магнитное, электромагнитное, тепловое?

Здесь хитрости кончаются и начинается физика. В учебнике физики для девятого класса есть целая глава о тепловом расширении! А нам как раз и надо менять ширину зазора между В1 и В2.

Открываем учебник. Вот и описание опыта: сквозь нагретое кольцо проходит шар, который до этого не проходил. Рисунок кольца и шара - готовая модель нашего крана.

Сравним полученное решение с авторским свидетельством № 179 489: "Устройство для дозировки малых количеств газа, состоящее из корпуса и стержня, плотно пригнанного с внутренней поверхности корпуса, отличающееся тем, что, с целью дозировки малых количеств газа с высокой степенью точности, корпус изготовлен из материала, имеющею большой коэффициент теплового расширения, а стержень из материала, коэффициент теплового расширения которого значительно меньше, чем у материала корпуса".

Наверное, вы уже поняли, как работает такой кран. При нагревании корпус расширяется сильно, а стержень слабо. Возникает зазор. Чем сильнее нагрет корпус, тем больше зазор.

Смысл изобретения, как видите, в том, что вместо движения больших деталей, "железок", предложено использовать растяжение и сжатие кристаллической решетки. Кстати, растягивать и сжимать кристаллическую решетку можно не только тепловым полем. "Некоторые кристаллы, например кварц, сегнетова соль и турмалин, в электрическом поле меняют свои размеры: в зависимости от направления поля они сжимаются или растягиваются" это из учебника физики для десятого класса. Называется это явление обратным пьезоэффектом. Ну а о том, что обратный пьезоэффект можно использовать для создания микрокрана, вы и сами уже догадались. Есть еще похожий эффект - магнито-стрикция: магнитное поле растягивает (или сжимает) некоторые металлы. Тоже подходящий ответ для задачи о кране.

Задача 31. ЗАГЛЯНЕМ В БУДУЩЕЕ

Если надо выдавить из почти пустого тюбика остатки зубной пасты, тюбик кладут на твердую поверхность и прокатывают карандашом. Таков и принцип действия перистальтического насоса (см. рис.): ролики прижимают гибкий шланг к корпусу насоса и, двигаясь, заставляют жидкость или пасту перетекать по шлангу.

Как, по вашему мнению, могут быть устроены эти насосы? Какие физические эффекты в них использованы?

Переход от грубого движения "железок" к тонкому перемещению молекул, атомов - закономерность развития техники. Отсюда и прием решения многих задач: "переход с макроуровня на микроуровень".

Вот, например, авторское свидетельство № 438 327: "Вибрационный гироскоп с массами, приводимыми в колебательное движение внешними переменными или электрическими полями, отличающийся тем, что в качестве колеблющихся масс применены электроны или заряженные ионы". В обычных вибрационных гироскопах колеблются массивные грузы - "гири", установленные на стержнях. Идея изобретения в том, что в качестве "гирь" взяты микрочастицы - электроны или ионы. Такой гироскоп намного компактнее, точнее и надежнее.

Когда в предыдущей главе вы читали о четырех этапах развития технических систем, у вас, возможно, возник вопрос: ну, хорошо, системы проходят четыре этапа, а что происходит с системами дальше? А дальше две возможности. Об одной я уже говорил: система, достигнув пределов развития, объединяется с другой системой и образует новую, более сложную систему - развитие продолжается. Например, велосипед, объединившись с двигателем внутреннего сгорания, превратился в мотоцикл. Возникла новая система, развитие продолжалось.

Иногда путь к объединению с другими системами закрыт. Объединяться надо - и объединяться нельзя... Такое противоречие преодолевают дроблением: разделим систему на несколько частей и построим нечто новое, соединив эти части. Запрет касался объединения с посторонними системами, мы этот запрет не нарушили.

Ну а если нельзя ни объединять, ни дробить? Предположим, поставлена задача: требуется усилить "пружинящие" свойства спиральной пружины, ничего не добавляя к ней и не дробя ее. Будем считать, что пружина сделана из самой подходящей стали, менять сталь нет смысла.

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:

Токсичность интернета преувеличена 07.01.2026

Социальные сети нередко воспринимаются как арена постоянной агрессии, оскорблений и распространения фейковой информации. Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что реальность значительно отличается от популярного представления: интернет гораздо менее токсичен, чем многие пользователи считают. Ученые опросили более тысячи американцев, попросив их оценить долю пользователей соцсетей, которые ведут себя агрессивно или распространяют ненависть. Оказалось, что впечатления людей сильно преувеличивают масштабы проблемы. Например, респонденты считали, что почти половина пользователей Reddit хотя бы раз оставляла оскорбительные комментарии, тогда как фактические данные платформы показывают, что таких людей не более 3%. Аналогичная ситуация наблюдается с дезинформацией. Опрос показал, что большинство участников считали почти половину аудитории Facebook распространителями фейковых новостей, однако статистика говорит об обратном: фактическая доля таких пользователей состав ...>>

Процессоры Ryzen AI 400 07.01.2026

Современные вычисления все больше ориентируются на интеграцию искусственного интеллекта и высокую производительность в компактных устройствах, таких как ноутбуки и мини-ПК. Новая линейка процессоров AMD Ryzen AI 400 демонстрирует, как разработчики объединяют мощные центральные ядра, графику и нейросетевые ускорители в одном чипе, чтобы удовлетворять растущие потребности пользователей в играх, контенте и ИИ-приложениях. AMD представила процессоры серии Gorgon Point, которые включают до 12 ядер Zen 5 и до 24 потоков вычислений. Чипы поддерживают интегрированную графику RDNA 3.5, обеспечивают максимальную тактовую частоту до 5,2 ГГц и имеют энергопотребление от 15 Вт до 54 Вт. Особое внимание уделено NPU, способному обрабатывать до 60 триллионов операций в секунду (TOPS), что делает эти процессоры эффективными для задач с искусственным интеллектом. Конструкция Ryzen AI 400 сочетает ядра Zen 5 и Zen 5c, обеспечивая высокую гибкость и производительность. Несмотря на то, что архитектур ...>>

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Случайная новость из Архива Есть ли вода на Марсе 23.01.2001 В 2003 г. НАСА планирует совершить полет на Марс, куда будут доставлены два робота-вездехода, которые определят, есть ли на Марсе вода. В декабре 1999 г. на Марсе разбился вездеход Mars Polar Lander, который получил ложный сигнал и отключил двигатель еще до того, как приземлился на поверхность планеты. За несколько месяцев до этого из-за несоответствия английской и метрической мер длины в атмосфере Марса сгорел космический аппарат Mars Climate Orbiter. Учитывая ошибки прошлых лет, на поверхность "красной планеты" космические корабли приземлятся с помощью воздушных подушек. Корабли, похожие на гигантские виноградные кисти, будут пружинить на них до полной остановки. Затем откроются крышки летательного аппарата и на поверхность Марса выйдут колесные роботы, оснащенные видеокамерами. Каждый день марсоходы будут проходить по 90 м, делать снимки поверхности и исследовать грунт. Роботы будут передавать информацию на Землю в течение трех месяцев, пока пыль не забьет зеркальные панели солнечных батарей.

Другие интересные новости:

▪ Под музыку Вивальди

▪ Тяжелые наследственные болезни защищают от инфекций

▪ Планшет для меломанов Lenovo Tab Plus

▪ Lightyear 0 - серийный автомобиль на солнечных батареях

▪ CRT-телевизор со встроенным DVD-рекордером от PANASONIC

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Альтернативные источники энергии. Подборка статей

▪ статья Мы мирные люди, но наш бронепоезд стоит на запасном пути. Крылатое выражение

▪ статья Когда ослов и ученых поставили на середину? Подробный ответ

▪ статья Аренга перистая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Программируемый кодовый замок. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Зарядное устройство аккумуляторов, 1,2-15 вольт 0,1-10 Ач. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026