Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2015 № 10

СПОСОБ 3.Для сооружения такого воздушного барометра вам понадобятся: банка с широким горлом; надувной шарик; ножницы; круглая резинка или нитки; пластиковая соломинка для питья; картон; ручка или фломастер; линейка; клейкая лента, нитки.

Отрежьте верхнюю часть надувного шарика и туго ее натяните на пустую стеклянную банку, чтобы получилась мембрана. Закрепите эту мембрану круглой резинкой от нижней части того же шарика или обмотайте нитками. Заострите один конец пластиковой соломинки. Второй конец прикрепите к натянутому шарику клейкой лентой. Это будет стрелка барометра.

Нарисуйте на картонке фломастером или ручкой шкалу и поставьте ее у конца стрелки. Когда атмосферное давление растет, воздух в банке сжимается. Когда оно падает, воздух расширяется. Соответственно стрелка будет двигаться вдоль шкалы вверх или вниз.

Важная деталь: надевать мембрану на банку лучше при среднем атмосферном давлении, равном примерно 740 мм ртутного столба.

ИЗ ИСТОРИИ БАРОМЕТРА

Первым изобретателем, предложившим идею устройства, с помощью которого можно было бы предсказывать изменения погоды в ближайшее время, был Галилео Галилей. Его идею претворили в жизнь ученики — Винченцо Вивиани и Эванджелисто Торричелли — в 1643 году.

Э. Торричелли сумел доказать, что атмосферное давление действительно существует. А В. Вивиани нашел способ измерить его величину, используя запаянную с одного конца трубку, наполненную ртутью. Трубку опрокинули в сосуд, где была ртуть; вещество при этом осталось на определенной отметке, выше которой была пустота. С той поры атмосферное давление так и измеряют в миллиметрах ртутного столба. Английский ученый Роберт Гук в 1670 году придумал шкалу барометра, нанеся на стеклянную трубку с ртутью риски через каждый миллиметр.

Анероидный барометр придумал в XVII веке немецкий ученый Готфрид Вильгельм фон Лейбниц. Ртуть в таком барометре заменяет коробочка из тонкой гофрированной жести, откуда частично откачан воздух. При повышении давления коробочка сплющивается, при понижении — расправляется, перемещая прикрепленную к ее боку стрелку. В 1847 году анероид запатентовал французский инженер Люсьен Види.

На этот вопрос постарались ответить старшеклассник Артем Кормилицын из средней школы № 18 г. Симферополя вместе со своим научным руководителем из «Изобретательской лаборатории» Малой академии наук Крыма «Искатель» Владимиром Николаевичем Савицким . Публикуем изложение их работы «Применение физического эффекта «магнитная яма» в технике».

«Трение — древнейший враг машин, — пишет Артем. — На его преодоление тратится половина мощности всех двигателей планеты. Кроме того, трение приводит к износу деталей машин. Это значит, миллионы тонн металла теряются безвозвратно, превращаясь в тончайшую пыль.

Способов борьбы с трением придумано множество, но почти все они сводятся к тому, чтобы отделить трущиеся поверхности друг от друга. Для этого, например, подшипники автомобиля смазывают маслом, а некоторые подшипники морских судов делают из резины и смазывают… водой».

За многовековую историю цивилизации люди придумали великое множество подшипников. Однако прогресс стремительно движется вперед. Например, сегодня стоматологи сверлят зубы при помощи пневматических бормашинок. Их валы вращаются от воздушных турбин со скоростью до 100 000 оборотов в минуту. Все известные шариковые подшипники при таких скоростях мгновенно бы пришли в негодность. Поэтому здесь применяют подшипники, которые смазывает сжатый воздух. Это не только снижает трение, но и почти совсем устраняет износ.

Между тягачом и платформой есть маленький зазор.

Есть, однако, приборы, для которых даже такие подшипники не годятся. Это гироскопические устройства, применяющиеся для точного вождения кораблей, самолетов и ракет. Основа их — волчок, который благодаря быстрому вращению способен сохранять в пространстве положение своей оси. Однако малейшее трение может отклонить ось, и тогда самолет собьется с курса, а ракета пролетит мимо цели.

Лучший способ устранить трение гироскопа — магнитный подвес. Наденьте на карандаш пару кольцевых магнитов, расположив их одноименными полюсами навстречу друг другу. Между ними образуется зазор. Поместив их в вакуум, можно было бы полностью избавиться от трения между ними. Но без оси система становится неустойчивой и при малейшем смещении одного из магнитов выйдет из равновесия.

Изобретатели полагали, что следует взять не два магнита, а 5, 100 или 1 000, чтобы получилась устойчивая система. Однако практическое решение найти очень долго никому не удавалось. Причину, казалось бы, обнаружили. Еще в 1839 году английский физик С. Ирншоу доказал, что система тел, связанных силовым полем типа электрического или магнитного, но обязательно убывающим обратно пропорционально квадрату расстояния, не может находиться в устойчивом равновесии.

И все же магнитный подвес был создан. В 60-х годах ХХ века в Польше на одной из международных выставок был продемонстрирован большой глобус, висящий в воздухе как бы ни на чем. Это была сенсация, но из нее никто не делал секрета. Глобус был сделан из легкого пластика, а сверху наклеена пластина мягкой стали. Под потолком укрепили электромагнит, лампочку и фотоэлемент. При включении тока электромагнит притягивал глобус, а он при этом пересекал луч фотоэлемента. Возникал сигнал, который тотчас отключал ток от магнита. Глобус начинал падать и переставал загораживать свет. Тогда от фотоэлемента поступал сигнал на включение магнита. Весь процесс проходил настолько быстро, что дергание глобуса вверх-вниз заметить было невозможно.

Магнитный подвес подобного типа применяется и для подвески роторов гироскопов. Вращающийся с огромной скоростью ротор, висящий в вакууме, сохраняет положение своей оси вращения.

Конечно, в гироскопах самолетов и ракет магнитный подвес управляется сложной электронной системой. Однако можно сделать его проще. Это стало возможным благодаря работам физика из Томска Г. В. Николаева. Но из-за сложного математического аппарата кратко изложить его теорию не удастся. Однако эксперименты, положенные в ее основу, могут быть показаны в школе.

Вот один из них. Возьмите два небольших полосовых магнита, например от мебельных защелок, и положите их параллельно, так, чтобы они притягивались. Ничего особенного в том нет. Но если из них собирать магниты более длинные и также укладывать параллельно, то притяжение между ними по мере роста длины будет ослабевать и даже сменится на отталкивание.