Юный техник, 2003 № 06
Шрифт:
Поверх шарика поместите кусок фанеры, а на него поставьте блюдо, которое вы будете загружать, например, гирьками. Самое удивительное, что шарик, лежащий на остриях, выдерживает груз до 3 кг, но не лопается! При проведении опыта важно не допускать перекоса, поэтому желательно сделать каркас с боковыми направляющими. Гвозди следует забивать равномерно по всей плоскости на расстоянии 10–15 мм друг от друга, а острия их полезно слегка затупить.
А вот еще удивительный опыт.
Всегда ли в пламени горит резина?
Налейте в шарик воды и поместите в пламя горелки
Стенка шарика очень тонкая, и тепло огня свечи проходит через нее в воду. Температура оболочки поднимется лишь чуть выше 100 °C, оставаясь в пределах, которые резина еще выдерживает. Нечто подобное встречается в системах охлаждения ракетных двигателей.
Жар в них такой, что сантиметровая стенка из жаропрочного сплава прогорает за доли секунды. Однако тонкая, как бумага, стенка из бронзы, охлаждаемая с одной стороны потоком керосина, прекрасно этот жар выдерживает.
В продаже встречаются шары из толстой резины диаметром в полметра и более. Надуйте такой шар до максимального размера и попытайтесь его утопить. Это веселое, но невыполнимое задание. Для того чтобы понять, в чем дело, подсчитайте объем вашего шара.
Это можно сделать по классической формуле, но для наших целей достаточно точен упрощенный способ. Возведите диаметр шара в куб и разделите на два. Если диаметр выразить в дециметрах, то объем получится в литрах. Так, например, шар диаметром полметра, или пять дециметров, имеет объем 5 x 5 x 5/2 = 62,5 литра. Литр воды весит примерно 1 кг. Следовательно, чтобы утопить такой шар, нужно приложить силу в 62,5 кг, а это не так-то легко.
Реактивное движение отнюдь не достижение нашего времени. Первыми освоили его кальмары и прочие головоногие моллюски сотни миллионов лет назад. Они движутся, выбрасывая струю воды сокращением мускулатуры стенок полости своего тела. Это позволяет, например, кальмарам выпрыгивать из воды и пролетать до сорока метров.
Чтобы почувствовать, как это у них получается, надуйте шарик и, не завязывая, выпустите его из рук. Он взметнется и полетит от вас, выбрасывая струю воздуха. Обычно траектория движения такого шарика хаотична. Но его можно превратить в модель ракеты. Простейшим стабилизатором, который сделает полет устойчивым и относительно прямолинейным, может послужить кусок бумажной ленты, привязанной нитками к отверстию шарика (рис. 5).
В литературе описаны стабилизаторы и других типов. В любом случае следует пользоваться шариками удлиненной формы.
А со сферическим шариком можно провести конкурс «чей шарик улетит дальше». Для этого натяните параллельно на расстоянии около метра друг от друга две или больше лесок. На каждую леску предварительно наденьте трубочку для сока длиной 3–5 см (рис. 6).
Участники конкурса надувают шарики, широким скотчем прикрепляют их к трубочкам и по команде отпускают. Кто выигрывает, наверное, догадались.
Г.ТУРКИHА
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Слышишь — просит пить цветок!
Состояние почвы характеризуется ее объемным сопротивлением между погруженными в почву «точечными» электродами. Для двух электродов, отстоящих один от другого на 30 мм и углубленных в цветочный грунт на 15 мм, были измерены показатели сопротивления через различные интервалы времени, начиная с 15 минут после полива сухой земли и кончая несколькими днями после него. Полученная зависимость показана на рисунке 1, где шкала времени построена в логарифмическом масштабе.
Как видите, влажность почвы тесно связана с ее электропроводностью. И это позволяет построить простой прибор, подающий сигнал, когда пора полить цветок. Схема сигнального устройства приведена на рисунке 2.
Он построен на транзисторах VT1, VT2 по схеме триггера Шмитта. Ценной особенностью последнего является способность переходить скачком из состояния «выключено» в положение «включено» и обратно по достижении входным сигналом строго определенных уровней. Во входной цепи датчика имеется пара электродов-щупов X1, Х2, погружаемых в грунт. Настройка порога срабатывания производится резистором R1. При этом нет необходимости измерять сопротивления почвы в килоомах для градуировки датчика: опытному садоводу достаточно один раз нащупать порог. Пока влажность почвы достаточна, ее сопротивление Rn относительно низко, и это удерживает транзистор VT1 запертым, a VT2 открытым. Низкий уровень напряжения на коллекторе последнего запирает транзистор VT3 и блокирует работу мультивибратора, построенного на цифровой микросхеме DD1. Как только сухость почвы достигнет порогового уровня, возросшее напряжение на делителе R1, Rn «опрокинет» триггер, и подскочившее на коллекторе VT2 напряжение запустит мультивибратор и откроет транзистор VT3.
Акустический сигнал пьезоизлучателя BG1 дублируется сигналом светодиода НL1.
Когда вы польете растение, влажность войдет в норму, снизившееся сопротивление почвы вернет сигнальное устройство в исходное положение.
Понятно, что этот прибор можно улучшить, чтобы он поливал цветы сам. В этом случае сохранятся триггер с электродами-щупами, но добавится исполнительное устройство с водяным электронасосом. Для управления им в коллекторную цепь транзистора VT3 введем управляющий вход полупроводникового (симисторного) реле DA1 (рис. З), способного включать электронасос переменного тока мощностью около 0,5 кВт.
Конечно, такая производительность рассчитана на обслуживание не цветочного горшка, а целого сада-огорода. Но можно использовать и маломощный насосик, например, от аквариума, если он потребляет ток менее 60 мА.
Для устойчивой работы реле DA1 нужно подключить параллельно электроприводу осветительную лампочку мощностью 25 Вт. Производительность насоса можно отрегулировать, «пережимая» проточное сечение водяного трубопровода.
Обратите внимание, что в реле DA1 входные цепи гальванически развязаны с исполнительными силовыми, где действует опасное сетевое напряжение.
Если вероятно длительное отключение электроснабжения дома, для сравнительно небольших площадей можно использовать автономный вариант прибора (см. рис. 4).
Полупроводниковое реле DA1 постоянного тока рассчитано на «силовое» напряжение до 60 В при токе до 320 мА. При желании исполнительные узлы по рисункам 3, 4 могут собираться вместе с акустической сигнализацией по рисунку 2, с переключателем 2 «сигнал»-«насос». Во всех вариантах можно применить постоянные резисторы МЛТ-0,25, переменный СП-0,4, конденсаторы типа КЛС.