Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2004 № 01

Большое значение профессор уделял самим принципам измерения силы. На своих лекциях он часто применял особую единицу — килопонд. Это сила, с которой масса в один кг притягивается к земле. (У нас эту единицу называют килограмм-силой и сокращенно обозначают кгс.)

Вес тела при перевозке его с полюса на экватор уменьшается на 0,3 % за счет действующей на него центробежной силы. И, напротив, когда мы привозим тело с экватора на полюс, вес его на пружинных весах соответственно увеличивается. Можно представить себе, какую прибыль получали бы одни и какой убыток несли другие, если б в торговле применяли только такие весы. И хорошо, что торговые весы устроены на принципе сравнения массы гири и массы продукта. В простейших случаях применяются весы с чашками.

На одну из них кладут груз, а на другую — гири, чтобы его уравновесить. Даже когда вы не видите гири в руках продавца, знайте: она расположена внутри весов. Весы же имеют механизм, позволяющий сравнивать ее массу с массой продукта.

В своих демонстрациях Поль редко применял пружинный динамометр, а пользовался для измерения сил особыми весами (см. рис. З).

Как видите, они состоят из двух шкивов на одной оси. Один шкив криволинейный. К нему присоединялась нить с образцовой гирей. На другом, обычном круговом, шкиве укреплялась нить, на которую действовала измеряемая сила. Под действием этой силы шкивы поворачивались. При повороте изменялось плечо силы криволинейного шкива. И именно через него действовал на измеряемую силу вес образцовой гири.

В этих весах угол поворота оси пропорционален величине измеряемой силы, так как шкив имеет форму спирали Архимеда. Такие весы — измеритель силы — не намного сложнее пружинного динамометра. Криволинейный шкив для них нетрудно выпилить из фанеры. А применение таких весов, как считал Поль, вносит в демонстрацию элемент логической строгости, нисколько не отражаясь на простоте восприятия.

В последующих номерах мы расскажем о других находках этого замечательного педагога.

А.ИЛЬИН

Рисунки автора

Мы, конечно, не роботы. Но управление у нас электрическое. Вот вы решили почесать нос. В каком-то центре мозга рождается электрический импульс, и к мышцам пальца поступают управляющие токи с амплитудой 0,1 В и частотой от десятков до сотен герц. Чем больше частота управляющих импульсов, тем сильнее сокращается мышца.

А самое интересное, электрические сигналы, снятые с соответствующих мышц, можно подать на вход электронного усилителя и использовать затем для управления любой техникой. Это ценно тем, что быстродействие мышечного «механизма» человека ограничено (см. статью «Со скоростью мысли» в этом же номере).

Положение существенно улучшится, если исключить из цепочки реакции медлительное мышечное звено, заменив его, к примеру, быстродействующим электромагнитом. При этом, подаваемая ему через нервные клетки команда пройдет всего за 0,15 с, поскольку скорость распространения нервных импульсов достигает 100 м/с. Биотоки ученые планируют использовать для управления самолетами и ракетами. А вы можете использовать биоуправление, например, в гонках автомоделей по трассе. Здесь быстрота реакции способна обеспечить игроку победу.

Не менее интересно биоэлектрическое управление игрушками. Чтобы уловить биопотенциалы руки, на доступные участки мышц накладываются металлические электроды, подобные тем, что применяют медики при записи электрокардиограммы (рис. 1).

Для лучшего контакта между кожей и электродом помещают прокладку из ваты, смоченной раствором поваренной соли. Электроды нужно зафиксировать на руке с помощью резиновых браслетов. Снимаемые с них сигналы подаются на вход усилителя биоимпульсов (рис. 2).

Увеличивая емкость конденсатора С4, можно регулировать нижнюю границу полосы пропускания усилителя, начиная примерно с 0,5 Гц. Верхняя граница ее достигает 20 кГц. Трансформатор можно взять готовый, согласующий, от карманного радиоприемника. С выхода трансформатора импульсы поступают на исполнительный усилитель (рис. 3).

Усилитель этот пригоден для управления любыми игрушками. Проходящая на его вход серия биоимпульсов дополнительно усиливается каскадом на транзисторе VT1 и после выпрямления диодами VD1, VD2 удерживает транзистор VT2 в открытом состоянии. Возникающее на резисторе R6 падение напряжения отпирает составной транзисторный ключ VT3, VT4, тем самым подавая питание на игрушку, которая начинает двигаться. Чтобы иметь возможность регулировать чувствительность устройства, между блоками по рисункам 2 и 3 можно поместить аттенюатор в виде цепочки резисторов, переключаемых галетным переключателем. Как может выглядеть установка для демонстрации управления игрушкой биоимпульсами руки, показывает рисунок 4.

Рис. 4

Обратите внимание: питание игрушки и усилителя биоимпульсов производится от отдельных источников постоянного тока. Это сделано главным образом ради того, чтобы исключить попадание помех от «силового» привода игрушки на чувствительный вход биоусилителя. Для действия привода лучше воспользоваться питанием от сетевого адаптера, дающего на выходе ток порядка 0,5 А. Усилитель биоимпульсов имеет весьма небольшое потребление, ему будет достаточно питания от гальванической батарейки типа «Кроны».

Включать и выключать питание устройства от раздельных источников следует через один общий двухцепевой выключатель типа «тумблер».

Ю. ПРОКОПЦЕВ

Приемники высокого качества обычно делаются по супергетеродинной схеме и бывают довольно сложны. Но перед вами супергетеродин всего на одном транзисторе, который одновременно участвует в выполнении нескольких функций. Одна из них — генерирование вспомогательных высокочастотных колебаний, определяемых гетеродинным контуром L1, С1.2, С2, С4. Эти колебания передаются на базу транзистора VT1 посредством катушки связи L4. Сюда же через катушку связи L3 поступают сигналы радиостанций, уловленные магнитной антенной WA1 и выбранные приемным резонансным контуром L1, C1.1, С3.