Юный техник, 2006 № 05
Шрифт:
Так нельзя ли создать устройство, которое не только бы двигалось в горизонтальном направлении, но и летало без всякой опоры на окружающую среду? В отличие от ракеты оно бы, не отбрасывая массы, легко поднималось бы на любую высоту, даже покидало Землю и достигало других планет. Космонавтика стала бы делом простым и дешевым.
Такое устройство должно двигаться под действием сил инерции перемещающихся в нем масс. Поэтому его называют безопорным движителем, или инерциоидом.
Механика доказывает, что система тел (а таковым является любое устройство) не может переместить свой центр масс только за счет действующих внутри ее сил. Но не противоречит ли это
Когда мы рывками вперед-назад заставляем двигаться лодку или скейтборд, то рывок в одну сторону делаем с большей скоростью, чем в другую. Между тем сопротивление между водою и лодкой или трение качения колес по асфальту зависят от скорости. При большой скорости они выше, чем при маленькой. Таким образом, мы, того не замечая, отталкиваемся от окружающей среды. Никакого безопорного движения здесь нет.
В расчете на получение безопорного движения делались инерциоиды весьма замысловатой конструкции, которые даже показывали небольшое снижение веса. Но при внимательном и точном изучении выяснялось, что все эти устройства действуют за счет взаимодействия с окружающей средой.
Однако существуют инерциоиды, которые вовсе не рассчитаны на нарушение законов природы. Они движутся за счет создающейся в них вибрации, опираясь на окружающую среду. Один из них — игрушечный зверек, рассказом о котором мы начали эту статью.
Внутри его вращается неуравновешенный груз, создающий сильную вибрацию. Ось вращения маховика расположена наклонно. В момент, когда груз, вращаясь, окажется позади, тело переместится вперед и вверх, а лапки зверька на мгновения оторвутся от стола. Но центр масс всей системы, как и следует из механики, остается на прежнем месте. Перемещаются лишь центры масс частей системы: груза и тела зверька. Через мгновение после этого тело и лапки вновь коснутся стола.
Когда же груз при своем вращении перейдет вперед, тело зверька, по тому же закону сохранения центра масс, должно бы переместиться назад. Но оно уже опустилось на стол, а значит, начала действовать сила трения. Она-то и не дает зверьку сдвинуться назад.
В простейшем случае этот эффект легко смоделировать, несимметрично насадив на вал моторчика от старой игрушки какой-нибудь грузик (см. рис. 1).
Рис. 1. Демонстрационная модель с электродвигателем.
Укрепите на небольшой дощечке жестяные лапки. С противоположной стороны, посередине, прибейте к ней кусок дерева и прикрутите к нему скотчем моторчик с грузом. Если подключить к нему ток, система начнет вибрировать и поползет. Так же точно ведет себя и наша игрушка. Вообще-то доску с моторчиком можно декорировать под какое-нибудь животное, и получится отличный подарок для малыша. Однако интереснее сделать игрушку заводную.
На рисунке 2 изображена схема механизма, работающего от растяжения резины.
Рис. 2. Модель с резиномоторм.
Потянув за шнурок (хвостик), заранее намотанный на нижнюю катушку, вы тем самым заставите намотаться резиновый жгут на верхнюю катушку. Если хвостик выпустить из рук, то резиновый жгут начнет сматываться. При этом начнет вращаться сидящий на одном валу с ним маховик, связанный при помощи резинового пассика со шкивом, на одной оси с которым укреплен груз. Диаметр этого шкива значительно меньше диаметра маховика. Поэтому получается повышающая передача, и груз вращается очень быстро, а все устройство вибрирует с большой частотой.
Весь механизм смонтирован на легкой жестяной раме. Размеры выбираются в соответствии с имеющимися заготовками. Так, например, маховик с желобком для пассика можно найти в старом плеере. Обычно он имеет диаметр 50–70 мм.
Вал маховика и вал груза проходят через отверстия в раме. В продольном направлении они зафиксированы надетыми на них керамическими «четками» от нагревательного элемента старого кофейника. Такие «опорные подшипники» при смазке графитом имеют очень низкое трение.
Раму лучше сделать из жести. Возьмите полоску жести и процарапайте на ней резаком или шилом две параллельные линии примерно на 1/3 толщины. Если глубина их достаточна, то по этим линиям жесть легко согнется. После этого углы следует пропаять, и вы получите прочный аккуратный профиль. Рама состоит из двух частей, собираемых на винтах.
В качестве двигателя используется пучок резиновых нитей сечением 1x1 мм. «Хвостик» сделайте из рыболовной лески.
Готовый аккуратно сделанный механизм сам по себе смотрится достаточно изящно. Его можно заключить в жестяной контур, напоминающий силуэт какого-нибудь зверя.
А. ВАРГИН
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Раз, два — и гитара
Самую простую электрогитару вы можете сделать из обычной, акустической. Иногда деку гитары изготавливают из подходящей деревянной доски, а под струнами устанавливают электромагнитный преобразователь (адаптер) механических колебаний струн в электрические сигналы, которые посылали на усилитель, работающий на акустические колонки.
Конструкция простейшего электромагнитного адаптера изображена на рисунке 1.
Его основание изготавливается из мягкой стали или пермаллоя толщиной 1…1,5 мм. На основании крепится плоская катушка, содержащая 5000 витков провода ПЭВ 1 диаметром 0,05…0,1 мм. Внутрь катушки помещается магнитный сердечник из намагниченной стали.
Сердечник можно также составить из группы постоянных магнитов с одинаково направленными векторами намагниченности N — S. Всю конструкцию следует заключить в экран из медной или латунной фольги толщиной 0,1…0,2 мм, чтобы исключить паразитные наводки от электросети. Для защиты от механических повреждений преобразователь заключают в пластмассовый чехол и крепят к деке инструмента длинной стороной поперек струн, не касаясь их.
Колебания стальных струн вызывают изменение величины магнитного потока, пронизывающего катушку, при этом на ее выводах возникает переменная э.д.с., амплитуда и частота которой отвечают звуковым колебаниям струн.