Как же предотвратить покушения? 3 страница

Приёмы вепольного анализа его автор Г.С. Альтшуллер назвал стандартами для решения типовых изобретательских задач. Типовыми названы такие задачи, которые решаются буквально в один-два хода по чётким правилам, основанным на знании законов развития технических систем. По мере развития теории и практики вепольного анализа число разработанных и рекомендованных стандартов возрастает. Если в 1979 году было известно 18 стандартов (в том числе и рассмотренные в данной главе), то к 1989 году их насчитывалось уже 76. Развитие метода идёт как по пути конкретизации, деления стандартов, так и по введению новых стандартов, правомерность которых подтверждена практикой.

В наиболее полном виде вепольный анализ описан в литературе, указанной в конце книги. Освоив этот метод в рамках данной главы, вы можете познакомиться и с другими стандартами и применять их как при решении учебных конструкторских и технологических задач, так и в дальнейшей инженерной практике.

 

Это интересно:

Изобретателю Виталию Петровскому выдан патент на поворотный мост. Чтобы развернуть мост для прохода судов, достаточно повернуть щит, а остальное сделает вода. Удивительно, что эта идея никому не пришла в голову раньше

Но удивительное не только в этом. Дело в том, что изобретателю всего … 14 лет

 

Выводы

 

1. Одним из методов решения технических задач является вепольный анализ (ВА), в основе которого лежит представление простейшей технической системы в виде веполя – двух веществ и поля.

Метод включает 3 правила:

1) Достройка веполя (ВАД);

2) Улучшение элементов (ВАУ);

3) Надстройка веполя (ВАН).

2. Правило ВАД: если система состоит из одного или двух элементов, её достраивают до веполя.

Правило ВАД включает приёмы:

ВАД1 «Добавки»: введение в объект добавки В2, которая создаёт поле П;

ВАД2 «Ограниченные добавки»: при запрещении введения добавок:

- применение вместо внутренней добавки наружной;

- введение в малых дозах особо активной добавки;

- введение добавки на короткое время;

- введение добавки в виде химического соединения, из которого она потом выделяется.

ВАД3 «Максимальный режим»: обеспечение максимального режима при невозможности обеспечить оптимальный режим с последующим удалением избытка.

3. Правило ВАУ: если вепольная система неработоспособна, улучшают один или два её элемента.

Правило ВАУ включает приёмы:

ВАУ1 «Изменение элемента»: изменение элементов путём, повышения их динамичности, идеальности, дробности, управляемости;

ВАУ2 «Замена элемента»: замена элементов на более совершенные.

4. Правило ВАН: если вепольная система неработоспособна, а изменение элемента не дало результата, в систему вводят дополнительные элементы.

Правило ВАН включает приёмы:

ВАН1 «Видоизменённое вещество» - введение между двумя веществами видоизменения одного из них;

ВАН2 «Третье вещество» - введение между двумя веществами третьего;

ВАН3 «Объединение веществ» - объединение вещества с более прочным, жёстким и т.п. веществом с последующим удалением последнего;

ВАН4 «Перенос действия» - направление действия на третье вещество, связанное с первым.

Известны и другие приёмы вепольного анализа.

 

Вопросы для самоконтроля

 

3.1. В чём сущность вепольного анализа?

3.2. В чём сущность правила достройки веполя? Приведите пример.

3.3. В чём сущность приёма ВАД1 «Добавки»? Приведите пример.

3.4. В чём сущность приёма ВАД2 «Ограниченные добавки»? Приведите пример.

3.5. В чём сущность приёма ВАД3 «Максимальный режим»? Приведите пример.

3.6. В чём сущность правила улучшения элементов веполя? Приведите пример.

3.7. В чём сущность приёма ВАУ1 «Изменение элемента»? Приведите пример.

3.8. В чём сущность приёма ВАУ2 «Замена элемента»? Приведите пример.

3.9.В чём сущность правила надстройки веполя? Приведите пример.

3.10. В чём сущность приёма ВАН1 «Видоизменённое вещество»? Приведите пример.

3.11. В чём сущность приёма ВАН2 «Третье вещество»? Приведите пример.

3.12. В чём сущность приёма ВАН3 «Объединение веществ»? Приведите пример.

3.13. В чём сущность приёма ВАН4 «Перенос действия»? Приведите пример.

 

 

Упражнения и примеры решения

 

Упражнение 4.1. Вернитесь к выбранному вами из «Перечня» (с.26) объекту. Применяя последовательно приёмы ВА, постарайтесь усовершенствовать объект.

Усовершенствуем молоток с помощью метода ВА.

Правило ВАД.

ВАД1 «Добавки»: ввести в объект добавку В2, создающую поле П:

~ В1 Þ В2 ® П ® В1

Недостаток молотка – недостаточная сила удара.

Предлагается в бойке смонтировать электромагнит В2, который включается в момент опускания молотка. За счёт магнитного поля П удар усилится.

ВАД2 «Ограниченные добавки»: вместо внутренней добавки ввести наружную.

Недостаток молотка - неудобство пользования из-за отсутствия устройства крепления для хранения. Предлагается установить намагниченную планку, на которую «вешать» молоток металлическим бойком.

ВАД3 «Максимальный режим»: использовать максимальный режим, а излишек убрать.

При раскалывании орехов трудно подобрать такую силу удара, чтобы скорлупа раскололась, а ядро осталось целым. Приходится наносить несколько ударов, постепенно усиливая их.

Предлагается в бойке В1 сделать лунку В2 глубиной чуть меньше самого ореха. Это позволит наносить удары с большой силой, предотвращая в то же время разрушение ядра.

Правило ВАУ.

ВАУ1 «Изменение элемента»: изменить элемент вепольной системы, который делает её неработоспособной.

В2 ® П ~ В1 Þ В2¢ ® П ® В1

При нанесении ударов по деревянной ручке стамески ручка может расколоться.

Предлагается изготовить боёк В2¢ из дерева.

ВАУ2 «Замена элемента»: заменить неработоспособный элемент веполя.

В1 ® П ~ В2 Þ В3 ® П ® В1

Для работы на леднике заменим боёк ледорубом В3.

Правило ВАН.

ВАН1 «Видоизменённое вещество»: между В1 и В2 вводят видоизменение В1¢ или В2¢:

В2 ® П ~ В1 Þ В2 ® П ® В1¢ ® В1

Для утапливания шляпки гвоздя В1 на неё кладут шляпкой второй гвоздь В1¢ и наносят удары по нему.

ВАН2 «Третье вещество»: между В1 и В2 вводят третье вещество В3:

В2 ® П ~ В1 Þ В2 ® В3 ® П ® В1

Вместо второго гвоздя применить специальный пробойник В3.

ВАН4 «Перенос действия»: Направить действие на объект В3, связанный с В1:

В2 ® П ~ В1 Þ В2 ® П ® В3 ¾ В1

Чтобы гвоздь В1 не согнулся, его держат плоскогубцами В3 и наносят удары по губкам плоскогубцев.

 

Упражнение 4.2. Выявите физические противоречия в приведённых ниже задачах и попытайтесь разрешить их с помощью приёмов ВАД.

Задача 4.46. В печь с жидким металлом требуется подавать жидкий кислород. Однако во время транспортировки по трубопроводу из кислородной установки часть кислорода нагревается и газифицируется, что не допускается технологией.

Как быть?

Решение. Эта задача из разряда простейших. Есть вещество В1 – жидкий кислород и тепловое поле П, оказывающее на него вредное воздействие.

Применим приём ВАД1. В качестве В2 следует принять теплоизоляцию трубы. При недостаточном эффекте взять материал с меньшей теплопроводностью и увеличить толщину изоляции. Еще лучше выполнить кислородопровод в виде двух концентричных труб с прокачиванием через промежуток холодной воды.

Задача 4.47. Детали сложной формы шлифуют надувными абразивными кругами. Круг представляет собой баллон из эластичного материала, покрытый слоем абразивного порошка, закрепленного эластичной связкой. Такой круг обеспечивает равномерный съём материала с криволинейной поверхности детали. Однако при шлифовании таким кругом не обеспечивается достаточная сила прижима круга к обрабатываемой заготовке. В результате производительность обработки низкая.

Как повысить производительность шлифования?

Решение. Имеем шлифовальный круг В1 и механическое поле П, обеспечивающее прижатие круга к заготовке. Сила прижатия недостаточна, то есть действие П на В1 неудовлетворительное.

Используя приём ВАД1, в качестве В2 примем ферромагнетик – засыплем в баллон железный порошок, а прижатие круга к заготовке будем осуществлять электромагнитным полем.

Задача 4.48. Вкладыши подшипников скольжения прокатных станов при работе изнашиваются. Износ контролируют замером зазора между шейкой вала и вкладышем. Для такого осмотра требуется остановить стан и демонтировать подшипниковые узлы, что ведёт к остановке всей линии. Если мы просмотрим момент, когда износ вкладыша достиг допустимой величины, может произойти авария.

Как быть?

Задача 4.49. Плоскостность поверхностей после шлифования, шабрения, притирки, например, направляющих металлорежущих станков, проверяют, нанося на контрольную поверхность тонкий слой краски и накладывая одну поверхность на другую, после чего по распределению пятен краски на проверяемой поверхности судят о точности обработки. Слой краски имеет толщину несколько микрометров. Для контроля поверхностей высокой точности, напримернаправляющих прецизионных металлорежущих станков, необходимо применять слой краски толщиной в доли микрометра. Однако такой тонкий слой краски дает отпечатки, которые трудно различить.

Требуется предложить эффективный способ контроля высокоточных поверхностей.

Задача 4.50 является развитием задачи 4.48. Об износе двигателя судят по количеству частиц металла в масле. Однако концентрация этих частиц в масле настолько мала, что обнаружить их весьма трудно. Ещё труднее определить их количество.

Как быть?

Задача 4.51. Не так-то просто очистить внутреннюю поверхность трубы от ржавчины или накипи. Большинство применяемых способов очистки весьма трудоёмко.

Предложите простой и надежный способ очистки.

Задача 4.52. В железобетонной стене требуется просверлить несколько отверстий. Сделать это с помощью сверла, оснащенного твёрдосплавной пластиной, несложно, если отверстие не попадёт на арматуру.

А как определить, где проходит арматура?

Задача 4.53. Требуется капнуть из пипетки строго одну каплю лекарства. Вручную это сделать сложно.

Как можно точно дозировать лекарство?

Задача 4.54. – Нам предстоит изготовить большую партию ковриков из пластмассы с ворсинками в виде иголочек, – говорит начальник цеха технологу. – В прошлом году у нас был подобный заказ, но там высота ворсинок была 3 мм. Мы изготовили «штамп» из иголочек. Макаем штамп в расплавленную массу, затем поднимаем, за каждой иголочкой тянется ворсинка, которая тут же застывает.

– Ну, так в чём же дело, давайте, применим этот способ и сейчас.

– Пробовали, ничего не выходит. У нынешних ковриков длина ворсинок 10 мм. На такую высоту пластмасса за иголочками не поднимается.

Что делать?

Задача 4.55. Перед тем, как заправить машину вы хотите убедиться, что в минеральное масло не добавлена вода.

Как это сделать в течение трёх минут?

Задача 4.56. В химической лаборатории посуду требуется тщательно промывать после каждого опыта.

Как убедиться в чистоте посуды?

Задача 4.57. Магнитопроводы запоминающих устройств представляют собой пластины из немагнитного материала с пазами, заполненными ферромагнетиком. Операция заполнения пазов сложная и трудоёмкая.

Как можно её облегчить?

Задача 4.58. Формовочную смесь подают в опоку (ящик с моделью) с помощью пескомётной установки. Вследствие абразивного воздействия головка установки быстро изнашивается.

Как быть?

В качестве подсказки укажем, что подход к решению напоминает решение задачи 4.34 и следующих за ней решений.

Задача 4.59. Для направленного бурения скважины используют отклонитель. Это изогнутая труба, установленная между турбобуром и колонной труб, через которую прокачивают жидкость, приводящую в движение турбобур. Кривизна отклонителя не поддается управлению с поверхности. Приходится часто прерывать бурение, поднимать всю колонну труб, чтобы заменить отклонитель.

Как быть?

Задача 4.60. При бурении глубоких скважин нужно точно знать состояние буровых коронок: не затупились ли зубья, не сломался ли зуб? Не зная этого, приходится работать вслепую, время от времени заменяя инструмент на новый. Для этого из скважины достают всю колонну труб – это иногда несколько километров. Понятно, что операция длительная и трудоёмкая.

Предложите простой и надёжный способ контроля состояния инструмента.

Задача 4.61. Для пожарных машин и машин скорой помощи, спешащих на вызов, дорога каждая секунда. И если на светофоре горит красный свет, то приходится терять драгоценное время либо мчаться наперерез машинам, создавая опасную ситуацию.

Как быть?

Задача 4.62. Большие помещения (склады, ангары и т.п.) нет смысла отапливать зимой, так как они редко посещаются людьми, а хранящимся в них машинам и деталям холод не причинит вреда. Но иногда людям приходится довольно долго работать в этих помещениях. Тёплая одежда сковывает движения, не дает возможности выполнять действия, требующие точных и быстрых движений.

Как быть?

 

Упражнение 4.3. В приведённых ниже задачах выявите физические противоречия и попытайтесь разрешить их с помощью приёмов ВАН.

Задача 4.63. Опыт показывает, что из всех средств борьбы с мухами в комнате самым эффективным остаётся обычная мухобойка. Единственный её недостаток – от убитых мух остаются следы на стенах, мебели и т.п.

Как избавиться от этого недостатка?

Решение. Читатели журнала «Наука и жизнь» рекомендуют наклеить на поверхность язычка мухобойки слой поролона. Такая мухобойка не оставляет следов.

Задача 4.64. Гололёд – частая причина травм.

Предложите простые способы предотвращения падений в гололёд.

Решение. Известно много вариантов решения проблемы – от простейших до самых сложных. Большинство из них – предложения ввести между каблуком В1 и льдом В2 третье вещество: намазать подошву смесью клея с песком, приклеить к подошве наждачную бумагу, покрыть подошву смесью эпоксидной смолы со стальной стружкой, вбить в каблуки стальные скобки и т.п.

Мы уверены, что вы предложите и другие варианты решения.

Задача 4.65. Пластмассовый шланг пылесоса ломается в месте крепления.

Как можно предотвратить поломку?

Задача 4.66. При мытье полов с помощью «лентяйки» концы металлического прихвата могут поцарапать мебель.

Как этого избежать?

Задача 4.67. Вам поручили почистить и мелко нарезать килограмм луку. По опыту вы знаете, что если не принять специальных мер, вам придётся прослезиться.

Что можно предпринять?

Задача 4.68. До сих пор в технике используется один из древнейших механизмов – клин. Но клиновым устройствам присущ один важный недостаток: клин трудно извлекать. Были сконструированы разного рода «складывающиеся» клинья, но они оказались сложными и ненадёжными.

Что вы можете предложить?

Задача 4.69. Для защиты поверхностей ответственных деталей их перед транспортировкой окунают в раствор полимера, Однако при расконсервации снятие полимерной защиты, особенно с поверхностей сложной формы, достаточно трудоёмко.

Нельзя ли облегчить снятие защиты, не ухудшая её качества?

Задача 4.70. На выставке инженер объясняет посетителям:

– Раньше персики укладывали в ящики вручную, а теперь это делает машина. Конвейер подает пустой ящик на стол. Персики скатываются сверху по лотку. Электромотор заставляет стол вибрировать, чтобы фрукты укладывались плотнее. Прекрасная машина, но… падая в ящик, персики ударяются друг о друга и от этого портятся.

– Можно опустить лоток прямо ко дну ящика, – предложил один из посетителей.

– Можно, конечно, – согласился инженер. – Но по мере наполнения ящика его придется поднимать. Значит, нужна автоматическая система управления. Машина усложнится. Опускать ящик? Ещё сложнее…

Как быть?

Задача 4.71. В автоматической линии для штамповки динамной стали работает магазин, накапливающий заготовки и поштучно их выдающий. Магазин представляет собой коробку, в которую сверху поступают заготовки – плоские стальные листы толщиной 0,5–1,0 мм. Внизу коробка имеет щель, достаточную, чтобы пропустить нижнюю заготовку, выталкивает эту заготовку шибер (толкатель). Недостаток устройства: заготовки слипаются друг с другом, устройство заклинивается, выходит из строя.

Как быть?

Задача 4.72. При прокатке легированной стали возникает неприятное явление – мелкие частицы металла прилипают к прокатным валкам и портят их поверхность. При прокатке обычных сталей этого не бывает.

Как быть при прокатке легированной стали?

Задача 4.73. Свечи быстро прогорают потому, что стеарин вокруг пламени быстро плавится и стекает вниз по стержню свечи. В этом вы сами можете убедиться: бывшая в употреблении свеча всегда в подтёках.

Предложите простой способ борьбы с подтёками, позволяющий увеличить срок службы свечи.

Задача 4.74. При ультразвуковой обработке заготовок методом копирования инструмент прижимают к заготовке и сообщают ему вибрации, а в зону обработки подают абразивную суспензию. При этом инструмент быстро изнашивается, что ведёт к снижению точности обработки.

Как быть?

Задача 4.75. Рассказывают, что однажды художник эпохи Возрождения Лукас Кранах–старший получил заказ на портрет реакционного кардинала Альбрехта Брандербургского. Кардинал должен был быть изображен в своем кабинете с Библией и распятием. Но кардинал был таким страшным, что написать его таким, как есть, было небезопасно. Неужели идти на сделку с совестью?

Художник нашел выход. Кардинал изображен с благообразным лицом. Однако посетители Эрмитажа, бывает, содрогаются, глядя на портрет

Как художнику удалось добиться этого?

Задача 4.76. Вот интересный случай, описанный в литературе. Несколько столетий назад у берегов Японии затонула шхуна. Команда спаслась, а вот груз, среди которого были ценные корейские вазы из тончайшего фарфора, спасти не удалось. Техника того времени не позволяла достать вазы с такой большой глубины… И вдруг эти вазы появились в домах простых рыбаков из прибрежной деревушки.

Как это могло произойти?

Задача 4.77. В Саудовской Аравии (да, наверное, и в других арабских странах) ночью весьма часто происходили столкновения автомобилей с верблюдами. Как сделать животных заметными в темноте? Был принят закон, требующий установки на верблюдах аккумуляторов с лампочкой.

Попытайтесь найти более простое решение с помощью вепольного анализа.

Задача 4.78. Рабочий сварщик наблюдает за зоной сварки только через затемнённое стекло. При работе на стекло попадают брызги металла и портят его. Приходится часто менять дорогие и дефицитные стёкла.

Как быть?

 

Это интересно:

Американец Чарльз Гудьир долгие годы искал способ сделать каучук нелипким и нечувствительным к жаре и морозу. Он проделал тысячи опытов, на что истратил всё своё состояние. Однажды он случайно положил кусок каучука с серой на горячую плиту. Каково же было его удивление, когда через некоторое время он обнаружил на плите кусок сухого и упругого вещества. Это было то, что мы теперь называем резиной.

«Честь изобретения глубоководного лота принадлежит Петру I. Русский царь разработал специальное приспособление – цилиндрический зонд, который опускается за борт на длинной веревке и при ударе о дно открывается и забирает в себя образцы грунта». Это выдержка из книги американского океанографа 19 века М.Мори «Физическая география моря».

Лот был применен при исследовании с личным участием Петра дна Каспийского моря. За эту работу царь был удостоен звания члена Парижской Академии наук.

Вспомним физику

Без знаний нельзя изобретать,

как нельзя слагать стихи, не зная языка…

Природные способности – хотя и необходимое,

но далеко не единственное условие

для создания новых, полезных обществу изобретений

Альберт Эйнштейн

 

Есть высшая смелость – смелость изобретения,

где план обширный объемлется творческой мыслью.

А.С.Пушкин

 

АВП облегчает нам решение творческой задачи тем, что сужает область поиска, делает его более направленным, помогает нам выявить технические и физические противоречия, содержащиеся в задачах. Правильно сформулированное противоречие позволяет нам отказаться от решения задачи методом проб и ошибок и воспользоваться такими эффективными методами разрешения противоречий, как разделение противоречий и вепольный анализ. Но и эти методы сами по себе в большинстве случаев не дают готового решения задачи, а только облегчают его получение.

Применение правил и приёмов разделения противоречий и вепольного анализа быстро выводит нас на путь получения «сильных», нетривиальных решений. Но выход на правильный путь – ещё не конец дороги. Исследования показывают, что в основе «сильных» изобретений лежат, как правило, физические эффекты – свойства, явления и закономерности материального мира. Школьник знаком примерно с сотней физэффектов, инженер после окончания вуза - около 200. В научно-технической литературе на сегодня описано более 5 тыс. физических эффектов и их сочетаний. Если проанализировать фонд описаний изобретений, можно убедиться, что более-менее широко используется менее 100 эффектов, остальные же встречаются довольно редко. Между тем, получить в настоящее время серьёзное техническое решение без применения физических эффектов и явлений достаточно проблематично.

 

5.1. В мире физэффектов

 

Он, человек, - творец, он – создатель, он – бог,

человечество было сформировано

не императорами, жрецами и полководцами,

а теми, кто создал топор, колесо, самолёт,

кто открыл железо, полупроводники, радиоволны.

Даниил Гранин

Рассмотрим вновь несколько рассмотренных ранее задач.

В задаче 2.4 мы для расправления лопастей пропеллера у Карлсона использовали центробежную силу. Этот же эффект использован для удаления излишков краски корпусов приборов в задаче 4.17.

В задаче 4.1 (ворота во дворе китайского императора) использовано явление магнетизма. Это же явление лежит в основе способа сбора нефтепоглощающих гранул в океане (задача 4.2), и в способе пережатия трубопровода жидким полимером при ремонте (задача 4.5), и в создании единого полигона для универсальных испытаний дорожных машин (задача 4.6), и для ориентации втулок при сборке машины (задача 4.14), и при защите трубки от пробоя транспортируемыми шариками (задача 4.34), и для обеспечения постоянства контакта щупа прибора со сварным швом с помощью магнитной жидкости (задача 4.37), и при определении места сверления отверстия в железобетонной плите (задача 4.52).

В задаче 4.3, чтобы препятствовать слиянию капель жидкости, мы заряжаем их одноименными зарядами – явление электростатики.

В задаче 4.9 при проверке качества запаивания холодильного агрегата использовано явление люминесценции. Это же явление применено при проверке герметичности закатывания банок с огурцами в задаче 4.10 и при контроле плоскостности поверхности после шабрения в задаче 4.49.

В задаче 4.20 об очистке отливок от песка использован эффект испарения, это же явление учтено при защите от испарения горячей воды в аудитории (задача 4.35) и при подаче СОЖ в зону резания распылённой струёй (задача 4.25).

В задаче 4.15 о получении металлоплакирующей смазки, в задаче 4.16 о предотвращении окисления полимера, в задаче 4.18 о получении пенобетона использованы химические реакции.

В задаче 4.22 о самооткрывающихся теплицах использовано явление теплового расширения. Это же явление мы использовали для растяжения арматуры напряжённого бетона в задаче 4.45, и для подачи микродозы лекарства в задаче 4.53.

В задаче 4.26 использовано явление потери магнитных свойств при переходе через точку Кюри.

Для надёжного закрепления цилиндра на оправке использовано явление магнитострикции (задача 4.40).

Заметим, что из всех решённых нами ранее задач приведенные выше решения – самые интересные, оригинальные, неочевидные. Это говорит о больших возможностях получения «сильных» решений путём использования физических эффектов.

В табл. 5.1 приведено для примера 100 физических эффектов и явлений, изучаемых в средних классах школы. Приведённые здесь определения физэффектов не являются строгими с точки зрения современной физики и даны в виде, удобном для решения технических задач.

Рассмотрим несколько задач.

Задача 5.1. Один из видов мультфильмов – так называемая контурная мультипликация. На фанерном щите художник выкладывает рисунок цветным шнуром, а оператор снимает. На каждом метре кинопленки размещается 52 рисунка. А всего в десятиминутном фильме содержится свыше 15 тысяч рисунков. Поэтому процесс съёмки затягивается на недели.

Нельзя ли ускорить съёмку?

Задача 5.2. В северных районах электрические провода часто покрываются льдом, растягиваются под его тяжестью и рвутся. Приходится время от времени отключать от сети потребителей и подавать сильный ток, под действием которого провода нагреваются, и лёд тает. Возникло противоречие: если часто отключать линию, у потребителей нарушается ритм работы, если редко – возникает опасность обрыва.

Как быть? Решить задачу вы сможете, если откроете учебник физики для восьмого класса.

Задача 5.3. Отрывок из детективного рассказа.

– Я не убивал его, шериф, клянусь вам. Вы же видите, мой пистолет совсем чист, - с отчаянием произнес Ник.

Шериф улыбнулся.

– Убийство произошло двое суток назад, - сказал он. – У тебя было время почистить оружие.

Представьте, что вас пригласили в качестве эксперта. Нужно установить, стреляли или нет из этого пистолета двое суток назад.

Задача 5.4. При съёмках фантастического пейзажа используют такой приём. В налитую в стеклянную ванночку тонким слоем цветную жидкость капают жидкость другого цвета. Капля растекается, возникает причудливая игра красок. Метод очень дешёв и эффективен. Единственный недостаток – перемешиванием нельзя управлять, что снижает возможности метода.

Как устранить этот недостаток?

Задача 5.5. Для очистки горячих газов от немагнитной пыли применяют фильтры из нескольких слоёв металлической ткани. Эти фильтры хорошо задерживают пыль, но именно поэтому их трудно очищать. Приходится отключать фильтр и подолгу продувать его в обратном направлении.

Как быть?

Таблица 5.1

Физические эффекты и явления

№	Физический параметр, закон, явление, эффект
Механика
	Вес тела – сила, с которой тело действует на опору (или подвес) вследствие притяжения к Земле (гравитации). Если тело и опора неподвижны относительно Земли, то вес тела равен его силе тяжести. При свободном падении тела его вес равен нулю (явление невесомости). При движении с ускорением, направленным в сторону свободного падения, вес тела меньше покоящегося тела, при движении в противоположную сторону – больше.
	Давление – отношение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. С увеличением площади контакта давление уменьшается.
	Деформация – изменение формы или размеров тела при внешнем воздействии, вызывающем изменение относительного положения части тела. Упругая деформация – исчезающая после устранения воздействия, пластическая деформация – остающаяся после устранения воздействия. Простейшие деформации – растяжение, сжатие, сдвиг, кручение, изгиб. В упругом теле напряжение пропорционально деформации (закон Гука). Коэффициент пропорциональности называется модулем упругости (модуль Юнга).
	Импульса силы сохранения закон: изменение импульса равно произведению силы, приложенной к телу, на время ее действия. Одна и та же сила за одно и то же время вызывает у разных тел одно и то же изменение импульса. Геометрическая сумма импульсов сил в замкнутой системе постоянна при любых движениях и взаимодействиях тел системы.
	Инерция – сохранение скорости движения тела постоянной при отсутствие внешнего воздействия. При приложении внешнего воздействия скорость тела изменяется не мгновенно, а постепенно (инертность тела).
	Кинетическая энергия – физическая величина, характеризующая движущееся тело. Изменение кинетической энергии равно работе силы, приложенной к телу, и определяется произведением массы тела на полуразность квадратов конечной и начальной скоростей.
	Момент силы – произведение силы на плечо, произведение силы на радиус её приложения и на синус угла между ними. Система находится в равновесии, если сумма моментов действующих сил относительно любой точки равна нулю. Во сколько раз выигрывается в силе при выведении системы из равновесия, во столько раз проигрывается в расстоянии (и наоборот). Этот принцип лежит в основе действия простых механизмов (наклонная плоскость, клин, рычаг, блок, полиспаст, винт).
	Поступательное движение – движение тела, при котором все его точки движутся параллельно с равными скоростями. При поступательном движении линия действия силы проходит через центр тяжести (центр масс) тела.
	Потенциальная энергия – энергия тела, поднятого на некоторую высоту над нулевым уровнем. Потенциальная энергия равна работе силы тяжести при падении тела с этой высоты до нулевого уровня. Потенциальная энергия деформированного тела равна работе силы упругости при переходе тела в недеформированное состояние.
	Работа постоянной силы (механическая работа) – энергия, потребная на перемещение тела под действием силы, равная произведению силы на перемещение (если их векторы совпадают по направлению) и на косинус угла между ними (если не совпадают). При приложении к телу силы, перпендикулярной её движению, работа не совершается. Работа равна изменению кинетической энергии тела. Работа, отнесенная к времени, называется мощностью. Мощность равна произведению силы на скорость. При постоянной силе сопротивления скорость пропорциональна мощности.
	Свободного падения законы: Ускорение свободного падения не зависит от массы тела и составляет 9,81 м/с2. Тело под действием силы тяжести движется вертикально вниз. Тело, имеющее начальную скорость, направленную горизонтально или под углом к горизонту, движется по параболе. Наибольшая дальность полета тела достигается при начальной скорости, направленной под углом 45° к горизонту.
	Сила тяжести – сила притяжения тела к центру Земли, направленная по вертикали и равная произведению массы тела на ускорение свободного падения (при пренебрежении центробежной силой от вращения Земли, составляющей на экваторе около 0,3% силы тяжести). Работа силы тяжести равна произведению силы тяжести на разность высот исходного и конечного положений тела и не зависит от формы траектории его движения. Работа силы тяжести на замкнутой траектории равна нулю.
	Сохранения механической энергии закон: полная механическая энергия замкнутой системы тел остается неизменной при любых движениях тел системы.
	Торможение тела – уменьшение его скорости под действием силы трения. Время торможения – период времени от начала торможения до остановки – пропорционально массе тела и скорости и обратно пропорционально силе трения. Тормозной путь – расстояние, пройденное телом за время торможения, пропорционален массе и квадрату скорости и обратно пропорционален силе трения.
	Трение – механическое взаимодействие между твердыми телами в месте контакта, препятствующее относительному перемещению тел. Трение покоя – трение между неподвижными телами. Трение скольжения – трение между телами, одно из которых скользит по поверхности другого. Трение качения – трение между телами, одно из которых движется по поверхности другого без скольжения. Трение качения меньше трения скольжения.
	Трения сила – сила, препятствующая движению, равна по модулю и направлена противоположно силе, приложенной к покоящемуся телу параллельно поверхности контакта его с другим телом. Максимальная сила трения покоя пропорциональна силе нормального давления. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом трения. Работа силы трения преобразуется в тепло.
	Удар – столкновение двух твердых тел, сопровождающееся значительным изменением скоростей соударяющихся тел за очень малое время (1…100 мкс).
	Упругость – свойство тела восстанавливать свою форму и объём после прекращения действия сил, вызывающих деформацию. Сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна деформации и направлена противоположно направлению перемещения частиц тела при деформации. Работа силы упругости равна изменению потенциальной энергии упруго деформированного тела с противоположным знаком.
	Устойчивость тела – способность его сохранять положение равновесия при действии внешних сил. Устойчивость тела тем выше, чем ниже расположен его центр тяжести.
	Центробежная сила – сила, возникающая при криволинейном движении тела и направленная от центра кривизны траектории движения. Центробежная сила равна произведению массы тела на квадрат скорости, делённому на радиус кривизны траектории (расстояние от центра масс до оси вращения).
Тепловые явления. Молекулярная физика
	Агрегатное превращение – переход вещества из одного агрегатного состояния в другое: плавление – затвердевание, испарение – конденсация, возгонка – сублимация.
	Адиабатный процесс – процесс в теплоизолированной системе (не обменивающейся теплотой с окружающими телами). При адиабатном процессе изменение внутренней энергии происходит только за счет совершения работы. При сжатии газа внутренняя энергия его увеличивается, температура возрастает. При расширении газа он охлаждается.
	Архимеда закон: на тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости (Архимедова сила). Если сила тяжести больше Архимедовой силы, тело тонет; если меньше – всплывает.
	Атмосферное давление – давление атмосферы (воздушной оболочки Земли) на поверхность Земли. Нормальное атмосферное давление составляет 0,1013 МПа = 760 мм ртутного столба = 1 кгс/см2 =1 атмосфера.
	Давление насыщенного пара (пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью) возрастает с ростом абсолютной температуры и не зависит от объема. Температура, при которой водяной пар становится насыщенным, называется точкой росы. При охлаждении воздуха до точки росы начинается конденсация паров (туман, роса).
	Диссоциация – разложение молекул на более простые частицы – молекулы, атомы, радикалы, ионы. Различают диссоциацию термическую (при повышении температуры), электролитическую (в растворах электролитов), фотохимическую (при действии света).
	Диффузия – распространение вещества в какой-либо среде в направлении убывания его концентрации, обусловленное тепловым движением молекул, атомов, Диффузия интенсифицируется с ростом температуры.
	Испарение – переход вещества из жидкого или твёрдого состояния в газообразное (пар) при температуре ниже точки кипения. Испарение происходит со свободной поверхности вещества с поглощением теплоты. Испарение твердого вещества называется возгонкой. Количество теплоты, затрачиваемое на испарение 1 г вещества, называется удельной теплотой парообразования.
	Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе (первый закон термодинамики). Количество теплоты, переданное системе, идёт на изменение её внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами. При изохорном процессе (постоянном объеме) работа газа равна нулю. При изотермическом процессе (постоянной температуре) и при изобарном процессе (постоянном давлении) вся переданная системе теплота идёт на совершение работы. При адиабатном процессе (теплоизолированная система) изменение внутренней энергии происходит только за счёт совершения работы. Например, при сжатии газа температура повышается, при расширении – снижается.
	Капиллярные явления – подъём или опускание жидкости в узких трубках (капиллярах). Уровень смачивающей жидкости в капилляре выше, чем в широком сосуде, не смачивающей – ниже. Чем меньше диаметр капилляра, тем выше уровень подъёма (или ниже уровень опускания).
	Кипение – интенсивное испарение жидкости по всему объёму внутрь образующихся пузырьков пара. Кипение начинается при температуре, при которой давление насыщенного пара в пузырьках сравнивается с давлением в жидкости. Температура кипения возрастает с ростом внешнего давления. Температура, при которой исчезают различия между жидкостью и насыщенным паром, называется критической (для воды 375°С), выше неё газ нельзя обратить в жидкость ни при каком давлении.
	Клайперона–Менделеева уравнение состояния идеального газа: произведение давления на объём, отнесённое к абсолютной температуре данной массы газа, есть величина постоянная. Отсюда следует что: при постоянной температуре (изотермический процесс) произведение давления газа на объём постоянно (закон Бойля–Мариотта); при постоянном давлении (изобарный процесс) отношение объёма газа к температуре постоянно (закон Гей–Люссака); при постоянном объёме отношение давления газа к температуре постоянно (закон Шарля).
	Конвекция – перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества из области с более высокой температурой в области с более низкой температурой. Различают конвекцию естественную (свободную), возникающую при неравномерном нагреве (например, подогреве снизу) за счёт изменения плотности вещества и приводящую к выравниванию его температуры, интенсивность которой возрастает с увеличением разности температур, и вынужденную, когда перемещение вещества происходит под действием специального устройства (насоса, мешалки и т.п.).
	Конденсация – переход вещества из газообразного состояния в жидкое или кристаллическое: при температуре ниже точки кипения – в жидкое, а при температуре ниже точки плавления – в твёрдое. Конденсация происходит с выделением теплоты. На несмачиваемых поверхностях образуются капли, а на смачивающих – плёнки.
	Кристаллизация – образование кристаллов из паров, растворов, расплавов при температуре кристаллизации, зависящей от природы вещества. Кристаллизация происходит с выделением теплоты.
	Парообразование – переход вещества из жидкого или твёрдого состояния в газообразное. Парообразование со свободной поверхности жидкости называется испарением, с поверхности твердого тела – возгонкой. Парообразование сопровождается увеличением потенциальной энергии молекул. Для превращения жидкости в пар требуется теплота, количество которой пропорционально её массе. Коэффициент пропорциональности – удельная теплота парообразования – количество теплоты, необходимое для превращения в пар 1 кг жидкости при постоянной температуре.
	Паскаля закон: в замкнутом объёме давление, производимое на жидкость или газ, передаётся без изменения в каждую точку их объёма. Давление внутри жидкости на одном уровне одинаково по всем направлениям. С глубиной давление возрастает. Давление жидкости на дно сосуда пропорционально её плотности и высоте столба жидкости.
	Плавление – переход вещества из кристаллического состояния в жидкое при температуре плавления, зависящей от природы вещества. Плавление происходит с поглощением теплоты. Количество теплоты, затрачиваемое на плавление 1 г вещества, называется удельной теплотой. Плавление сплавов происходит в интервале температур.
	Поверхностного натяжения сила – сила, действующая в плоскости, касательной к поверхности жидкости и стремящаяся сократить её до минимума, пропорциональная длине границы поверхностного слоя. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом поверхностного натяжения.
	Работа газа – изменение его внутренней энергии (кинетической энергии теплового движения его молекул), равна произведению давления на изменение его объёма. Работа внешних сил определяется тем же уравнением с обратным знаком.
	Сжимаемость – свойство тел изменять форму и объём. При всестороннем сжатии твёрдые тела сохраняют объём, жидкости сохраняют объём и принимают форму сосуда, газы изменяют объём и целиком заполняют предоставленную им ёмкость.
	Смачивание – проявление межмолекулярного взаимодействия на границе трёх фаз – твёрдого тела, жидкости и газа, выражающееся в растекании жидкости по поверхности твёрдого тела и приводящее к искривлению поверхности жидкости у поверхности твёрдого тела.
	Сообщающиеся сосуды – сосуды, соединённые в нижней части. В открытых сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне. Если жидкости в сообщающихся сосудах имеют разную плотность, то высота столба жидкости с меньшей плотностью будет больше. В сообщающихся сосудах разной площади сечения, закрытых поршнями, силы, действующие на поршни, пропорциональны их площадям.
	Тепловое расширение – увеличение размеров тела при нагревании. Тепловое расширение пропорционально размеру тела и разнице конечной и начальной температур. Коэффициент пропорциональности называется температурным коэффициентом линейного расширения. Исключение – вода, у которой при температуре ниже 4°С коэффициент линейного расширения отрицательный. В связи тепловым расширением площадь веществ с повышением температуры уменьшается (у воды плотность максимальная при 4°С).
	Теплоёмкость тела – количество теплоты, которое нужно сообщить ему (отнять у него) для нагревания (остывания) на 1 °К, пропорциональное его массе. Коэффициент пропорциональности называется удельной теплоёмкостью – количество теплоты, которое получает (отдаёт) 1 кг вещества при нагреве (охлаждении) на 1 ° К.
	Теплообмен – самопроизвольный необратимый перенос энергии в форме теплоты в пространстве с неоднородным температурным полем. Теплота передаётся только от болеегорячей системы к более холодной (2-й закон термодинамики). Различают конвективный теплообмен и теплопроводность.
	Теплопроводность – теплообмен, при котором перенос тепла осуществляется в результате теплового движения частиц (молекул, электронов и т.п.) и не связан с макроскопическим движением среды.
Электродинамика
	Джоуля–Ленца закон: количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления и времени прохождения тока по проводнику.
	Вихревые токи (точки Фуко) – замкнутые индуцированные токи в массивных проводниках, индуктированные изменяющимся магнитным полем.
	Ионизация газов – отрыв от атома или молекулы газа одного или нескольких электронов под действием высокой температуры, ультрафиолетового, рентгеновского или гамма-излучения, в результате чего газ становится проводником. Обратный процесс называется рекомбинацией.
	Кулона закон: сила взаимодействия в вакууме двух точечных заряженных тел пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Эта сила направлена вдоль прямой, соединяющей эти тела. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые – притягиваются. В диэлектрике сила их взаимодействия меньше, чем в вакууме. Отношение между ними называется диэлектрической проницаемостью среды.
	Кюри точка – температура, при которой ферромагнетики обратимо теряют магнитные свойства.
	Магнетизм – магнитное взаимодействие между токами, между магнитами, между током и магнитом. Вещества, обладающие магнитными свойствами, называются ферромагнетиками (железо, никель, многие сплавы).
	Магнитная индукция – характеристика магнитного поля, векторная величина, равная отношению силы, действующей со стороны магнитного поля на проводник с током, к произведению силы тока на длину проводника; либо отношению момента сил к произведению силы тока на площадь рамки. Произведение магнитной индукции на площадь проводника в магнитном поле и на косинус угла между вектором магнитной индукции и нормалью к поверхности проводника называется магнитным потоком.
	Магнитное поле – одна из форм электромагнитного поля. Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем электрический ток. Параллельные проводники притягиваются, если по ним протекает ток одного направления, и отталкиваются, если противоположных; силы взаимодействия проводников называются магнитными силами (силами Ампера).
	Мощность тока – отношение работы тока за интервал времени к этому интервалу времени; мощность тока равна произведению силы тока и напряжения; квадрата силы тока и сопротивления; отношению квадрата напряжения к сопротивлению.
	Напряжение электрическое – разность потенциалов между двумя точками на участке электрической цепи, равна отношению работы поля при перемещении заряда из начальной точки в конечную, к этому заряду. При последовательном соединении проводников напряжение равно сумме напряжений обоих проводников, при параллельном – одинаково в обоих проводниках.
	Напряжённость электрического поля – отношение силы, с которой поле действует на заряд, к этому заряду. Напряжённость поля в данной точке от нескольких зарядов равна сумме напряжённостей полей этих зарядов. Напряжённость в среде меньше, чем в вакууме. Отношение между ними называется диэлектрической проницаемостью среды.
	Ома закон: на участке электрической цепи сила тока пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
	Плазменная дуга – дуговой разряд при высоких температурах в ионизированном газе. Плазменная дуга может перемещаться под действием электрического и магнитного полей. Обладает чрезвычайно высокой проводимостью.
	Полупроводники – вещества, занимающие промежуточное место между проводниками и изоляторами (диэлектриками). С повышением температуры электросопротивление полупроводников резко уменьшается.
	Поляризация диэлектриков – смещение положительных и отрицательных зарядов диэлектрика в противоположные стороны под воздействием электрического поля либо других причин (например: механических напряжений в пьезоэлектриках).
	Работа тока – изменение энергии участка цепи за определённое время, равна произведению силы тока, напряжения и времени, произведению квадрата силы тока, сопротивления и времени; отношению произведения квадрата напряжения и времени к сопротивлению. Если не совершается механическая работа, то работа тока переходит в тепло.
	Самоиндукция – возникновение ЭДС в проводнике, по которому идёт переменный ток. В момент нарастания тока вихревое поле препятствует этому, в момент убывания – поддерживает его. Поэтому при замыкании цепи определённая сила тока устанавливается постепенно, а при отключении источника падает до нуля не мгновенно. ЭДС самоиндукции пропорциональна силе тока. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом самоиндукции.
	Сила тока – количественная характеристика электрического тока, равна отношению заряда, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени, к этому интервалу времени. При последовательном соединении проводников сила тока в них одинакова, при параллельном – равна сумме сил тока обоих проводников.
	Сопротивление электрическое – сопротивление, которое оказывает проводник прохождению по нему электрического тока. Пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения; коэффициент пропорциональности – удельное сопротивление – зависит от материала проводника и возрастает с ростом температуры. При последовательном соединении проводников их общее сопротивление равно сумме сопротивлений обоих проводников, при параллельном – сумме величин, обратных сопротивлению проводников. Сопротивление электрическое постоянному току называется активным. Сопротивление, оказываемое переменному току индуктивным элементом (катушкой), называется индуктивным, ёмкостным элементом (конденсатором) – ёмкостным. Разность индуктивного и ёмкостного сопротивлений при их последовательном соединении называется реактивным сопротивлением. Векторная сумма активного и реактивного сопротивлений называется полным электрическим сопротивлением.-
	Электрический разряд в газе – прохождение тока через газ под действием электрического поля. Несамостоятельный электрический разряд действует только при воздействии внешнего ионизатора, самостоятельный электрический разряд – и после удаления внешнего контура. Виды самостоятельного электрического разряда: тлеющий, возникающий в разреженном газе (несколько МПа) при напряжении десятки и сотни В; дуговой, возникающий при высокой температуре и напряжении десятки В в результате электронной эмиссии; искровой – кратковременный электрический разряд, когда мощности источника не хватает для поддержания дугового электрического разряда; коронный - электрический разряд в сильно неоднородном электрическом поле в виде свечения ионизированного газа вблизи заострённых электродов.
	Электризация тел – сообщение телу электрического заряда. При электрическом трении одно тело приобретает положительный заряд, другое – равный ему по модулю отрицательный заряд.
	Электроёмкость двух проводников – отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между проводниками. Напряжение между двумя проводниками пропорционально электрическому заряду, коэффициент пропорциональности и есть электроёмкость. Электроёмкость конденсатора пропорциональна площади пластины и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами.
	Электролиз – химические процессы в электролите при прохождении через него постоянного тока, в результате которых на катоде осаждаются продукты восстановления, на аноде – окисления. Масса вещества, выделившегося на электроде при электролизе, пропорциональна силе тока и времени (закон Фарадея). Коэффициент пропорциональности – электрохимический эквивалент вещества – зависит от природы вещества, равен отношению массы иона к его заряду.
	Электромагнитная индукция – возникновение ЭДС в проводнике, движущемся в магнитном поле, либо в замкнутом контуре при изменении поля. Сила индукционного тока пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром. Изменяясь во времени, магнитное поле порождает электрическое поле.
Колебания и волны
	Автоколебания – незатухающие колебания в системе без переменного внешнего воздействия. Амплитуда и период автоколебаний определяются свойствами системы. Автоколебания поддерживаются от источника энергии в самой системе. Примеры автоколебаний: колебания маятника часов, струн в смычковых и столба воздуха в духовых музыкальных инструментах, электрические колебания в генераторах.
	Волны – колебания, распространяющиеся в пространстве. Упругие волны – распространяющиеся в среде упругие деформации, электромагнитные волны – распространяющиеся в пространстве электромагнитные поля (радиоволны, свет), поверхностные волны – возмущения уровня свободной поверхности жидкости. Множество точек пространства, в которых колебания синфазны (в одной фазе), называются волновой поверхностью или фронтом волны. Волновые поверхности у плоской волны имеют вид параллельных плоскостей, у сферической волны – концентричных сфер. Энергия плоских волн не рассеивается, а амплитуда (при отсутствии потерь) постоянная. Энергия сферических волн убывает пропорционально квадрату расстояния от источника, а амплитуда – пропорционально расстоянию.
	Вынужденные колебания – колебания под влиянием внешнего воздействия, например переменной нагрузки в механических системах, колебаний напряжения и силы тока в электрических системах. Если внешнее воздействие осуществляется с определенной частотой, то через какое-то время с такой же частотой будут происходить вынужденные колебания (установившиеся вынужденные колебания).
	Гармонические колебания – периодические колебания, при которых изменения во времени физической величины происходят по закону синуса или косинуса. Любое сложное негармоническое колебание можно представить в виде суммы гармонических колебаний. Примеры гармонического колебания: малые колебания маятника, вынужденные электрические колебания в цепи переменного тока.
	Гюйгенса принцип отражения волн: каждая точка среды, до которой дошла волна, становится источником вторичных волн. Огибающая этих волн даёт положение волновой поверхности в следующий момент времени. Угол падения – угол между лучом первичной волны и перпендикуляром к отражающей поверхности, угол отражения – угол между лучом отражённой волны и этим перпендикуляром. Лучи и перпендикуляр лежат в одной плоскости, а угол падения равен углу отражения.
	Дифракция волн – огибание волнами препятствий.
	Ёмкостное сопротивление – величина, обратная произведению циклической частоты переменного тока на электрическую ёмкость конденсатора; аналог электрического сопротивления в законе Ома. Чем меньше ёмкостное сопротивление, тем больше ток перезарядки.
	Ёмкость электрическая – физическая характеристика проводника, равная отношению электрического заряда, сообщаемого проводнику, к его электрическому потенциалу. Ёмкость электрическая конденсатора равна отношению заряда, который переносится с одного проводника на другой, к возникающему при этом изменению разности их потенциалов. Ёмкость электрическая зависит от формы проводников, размеров, взаимного расположения и от диэлектрической проницаемости среды.
	Затухающие колебания – колебания с постепенным уменьшением амплитуды вследствие потерь энергии, вызванных в механических системах трением и возбуждением упругих волн в окружающей среде, в электрических – тепловыделением, рассеянием, излучением электромагнитных волн.
	Звук (звуковые волны) – механические колебания, распространяющиеся в твёрдых, газообразных средах; упругие волны малой интенсивности. Различают звуки: слышимый (частота 16 Гц …..20 кГц), инфразвук <16 Гц, ультразвук (20 кГц …1 ГГц) и гиперзвук >1 ГГц. Скорость звука убывает с ростом массы молекул газа. В жидкости она больше, чем в газах, в твёрдых телах ещё выше: в воздухе – 331 м/с, в воде – 1435 м/с, в стали - 4980 м/с. Амплитуда колебания определяет громкость звука. Частота колебаний определяет высоту. Число и форма обертонов определяют тембр звука.
	Индуктивное сопротивление – величина, равная произведению циклической частоты переменного тока на индуктивность катушки; аналог электрического сопротивления в законе Ома. Чем больше индуктивное сопротивление, тем меньше сила тока в цепи.
	Интерференция – наложение волн, приводящее к установлению в каждой точке пространства постоянной амплитуды колебаний. Максимумы амплитуды находятся в точках с разностью фаз, равной нулю или кратной периоду, минимумы – в точках с разностью фаз, кратной нечётному числу полупериодов. Частный случай интерференции – стоячие волны. Для получения устойчивой интерференции необходимо, чтобы источники волн имели одинаковую частоту, а фазы их колебаний совпадали или отличались на постоянную во времени величину (когерентные волны).
	Колебания – движения (изменения состояния), повторяющиеся во времени. Различают колебания механические (колебания маятников, струн, сооружений, давления газа и т.п.), электромагнитные (колебания электрического тока, напряжения, переменный ток), электромеханические (колебания мембран, пьезоэлектрические магнитострикционные, ультразвуковые). Максимальное значение колеблющейся величины от положения равновесия называется амплитудой.
	Колебания силы тока – вынужденные электромагнитные колебания. В проводнике с активным сопротивлением колебания силы тока совпадают по фазе с колебаниями напряжения, а амплитуда силы тока равна отношению амплитуды напряжения к сопротивлению.
	Колебательный контур – электрическая цепь, в которой могут происходить колебания с частотой, определяемой параметрами цепи. Простейший колебательный контур содержит последовательно соединённые индуктивную катушку и конденсатор.
	Модуляция колебаний – изменение амплитуды, частоты или фазы периодических колебаний, осуществляемое значительно медленнее самих колебаний.
	Мощность переменного тока (средняя мощность за период) равна произведению действующих значений силы тока и напряжения на косинус сдвига фаз (коэффициент мощности). При сдвиге фаз на четверть периода мощность переменного тока равна нулю, хотя в цепи течет ток.
	Напряжение переменного тока – переменная величина, равная произведению силы тока на сопротивление. Действующим значением напряжения переменного тока называется отношение амплитуды напряжения к . Оно равно напряжению постоянного тока, выделяющего в проводнике то же количество теплоты, что и переменный ток за то же время.
	Переменный ток – электрический ток, периодически изменяющийся по силе и направлению. Переменный ток есть вынужденные электромагнитные колебания. Сила переменного тока меняется по гармоническому закону. Частота изменения силы переменного тока равна частоте колебания ЭДС, но по фазе они в общем случае не совпадают.
	Периодические колебания – колебания, при которых значения физических величин, изменяющихся в процессе колебания, повторяются через равные промежутки времени (период) с определенной частотой.
	Резонанс – резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты изменения внешнего воздействия на систему с частотой свободных (собственных) колебаний. Резонанс в электрическом контуре – резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний силы тока или напряжения при совпадении частоты внешнего переменного напряжения с собственной частотой колебательного контура.
	Собственные (свободные) колебания – колебания в системе, не подвергающейся переменному внешнему воздействию, вследствие отклонения её от равновесия (колебания груза на пружине, маятника, электромагнитные колебания в колебательном контуре). Характер собственных колебаний определяется параметрами системы (масса, упругость, индуктивность, ёмкость, электросопротивление и др.), а интенсивность – энергией, запасённой в системе. Собственные колебания затухают вследствие рассеяния энергии.
	Сила переменного тока – переменная величина, равная отношению напряжения к сопротивлению. Действующим значением силы переменного тока называется отношение амплитуды силы тока к . Оно равно силе постоянного тока, выделяющего в проводнике то же количество теплоты, что и переменный ток за то же время.
	Стоячая волна – колебания в результате сложения двух бегущих волн с одинаковыми амплитудами и противоположными направлениями распространения. Амплитуда стоячей волны зависит от разности фаз прямой и отраженной волн. Точки с максимальной амплитудой называются пучностями, а с нулевой – узлами стоячей волны. Расстояние между соседними узлом и пучностью равно четверти длины волны, а между соседними узлами (или пучностями) – полуволне. Узлы и пучности не перемещаются. В стоячей волне в отличие от бегущей нет переноса энергии. Стоячая волна может иметь несколько частот. Наименьшая из них называется основной частотой или основным тоном. Остальные частоты, в целое число раз большие основной, называются обертонами.
	Томсона формула: период свободных колебаний в контуре пропорционален корню квадратному из пр ⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒ Поделиться с друзьями: Дата добавления: 2016-10-06; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 498 | Нарушение авторских прав Поиск на сайте: Лучшие изречения: Жизнь - это то, что с тобой происходит, пока ты строишь планы. © Джон Леннон ==> читать все изречения... 1508 - | 1321 - © 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.206 с.