Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2002 № 04

В начале февраля в МГТУ им. Н.Э.Баумана прошла очередная Российская молодежная научная и инженерная выставка «Шаг в будущее». На ней учащиеся школ, гимназий и лицеев представили более шестидесяти научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Почти все они могли бы лечь в основу будущих диссертаций. Вот некоторые работы, заслуживающие особого внимания.

…ЧТОБ НЕ ТОНУЛИ КОРАБЛИ

Ольга Лихторенко (Нальчик, школа № 18, 8-й класс) выполнила работу с замысловатым названием «Некоторые аспекты присоединенной массы». Что это такое?

Представьте себе корабль, плывущий по бурному морю. Его раскачивают волны, корпус дрожит и изгибается. Если частота качки и резонансная частота корпуса совпадут, корабль переломится. Чтобы этого избежать, конструктор должен знать заранее, с какой частотой волны могут раскачать корабль. Но определить это не так просто. Да, корабль качается подобно маятнику, но во время качки к его массе присоединится значительная масса воды.

Для прояснения этого вопроса Ольга изучала, как влияет на частоту колебаний обычного маятника погружение его в воду.

Вообще-то задача это довольно старая. Но обычно ее решают с привлечением очень сложной теории, изучаемой на последних курсах института. Ольге удалось обойтись школьными знаниями. Вот как была сделана эта работа. На длинную нить подвесили маленькую, но тяжелую гирю.

Получилось подобие математического маятника. Экспериментально определили период его колебаний. Затем подставили глубокий ящик с водой и повторили опыт. Период колебаний возрос. Стали разбираться почему. На тело в воде действует выталкивающая сила Архимеда, уменьшая его вес. Для маятника это равноценно уменьшению земного ускорения и должно привести к возрастанию периода колебаний. Посчитали, проверили. Оказалось, теоретически он должен был бы возрасти больше, чем показал эксперимент.

Объяснить это можно было лишь тем, что к массе маятника присоединялась еще масса воды. Вычислить ее не представляло труда. Ольга Лихторенко была награждена почетным дипломом «ЮТ» и годовой подпиской.

«УМНАЯ» БАТАРЕЯ

Максим Привалихин (Красноярск, школа № 9), самый юный участник соревнования, учится в шестом классе. Но тема его работы интересна и взрослым. Речь идет об отоплении. Если в доме печь, электронагреватель или АГВ, постоянную температуру поддерживать более или менее просто. Но в большинстве случаев квартиры отапливаются при помощи батарей, через которые пропускается горячая вода. И нередко получается, что котельная работает во всю мощь, а жильцы вынуждены открывать окна и выпускать тепло наружу. Как же сделать так, чтобы тепла в квартиру поступало ровно столько, сколько нужно?

Можно воспользоваться, конечно, опытом американцев, разработавших в свое время краны, которые поворачивает пружина, изгибающаяся в ту или иную сторону при изменении температуры в комнате.

Но Максим пошел другим путем. Задачу регулировки количества тепла, поступающего в комнату, решить можно по-разному. Например, можно сделать батарею гибкой, как мехи гармони. Растягивая ее или сжимая, можно увеличивать или уменьшать ее площадь, а значит, и поток тепла, поступающего в комнату.

Можно поступить дешевле, например, поместить обычную батарею в ящик с решеткой, щели которой можно открывать и закрывать, пуская тепло в комнату и наоборот…

Но что будет управлять этими щелями? Да то же самое тепло! В конструкции Максим предусмотрел цилиндр с поршнем, наполненный жидкостью. В зависимости от температуры в комнате жидкость меняет объем, заставляет поршень двигаться и совершать работу по управлению заслонками.

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ «АЛЬФА»

Кирилла Воликова (г. Ангарск, ангарский лицей № 2) интересуют электродвигатели. Есть двигатели постоянного тока. Притормози такой двигатель — он начнет вращаться медленнее, но с большей силой, увеличивая момент. Потому такие моторы ставят на троллейбусы и трамваи, которым то и дело приходится подниматься в гору.

Недостаток же таких моторов — коллектор и щетки, подверженные износу.

У двигателей переменного тока обмотки расположены на статоре, а ротор — это по существу болванка, в которую запрессованы железные пластины. Изнашиваться здесь почти нечему, но стоит его немного притормозить, как он тотчас остановится.