Страница 11 из 16
7. Скорость, с которой вентилятор гонит воздух, зависит от угла наклона его лопастей. А можно ли сделать, чтобы вентилятор при росте температуры увеличивал скорость воздушного потока, меняя угол лопастей без помощи автоматики?
8. В Москве строили высотное здание. По проекту, нижний его этаж — вестибюль метро. Обычно в таких случаях сначала строят станцию метро, укрепляют грунт и лишь затем надстраивают остальную часть здания. В данном случае завершить строительство нужно было очень быстро. Поэтому строить станцию метро и здание решили одновременно. А грунт предложили замораживать, чтобы не мешал строить фундамент здания. Но расчеты показали, что после размораживания грунт обязательно просядет и здание наклонится.
Как же построить и станцию, и здание быстро и без наклона?
9. Пылесос хорошо втягивает пыль с ровных поверхностей. С неровных же и ворсистых пыль всасывается плохо. Поэтому к наконечнику пылесоса добавили щетку. А чтобы она снимала пыль, приходится долго и с усилием водить ей туда-сюда. Вот если бы щетка еще и вращалась…
Для этого можно поставить на щетку дополнительный двигатель. Но пылесос станет тяжелее и дороже, увеличится расход электроэнергии. Как сделать легкий и дешевый пылесос с вращающейся щеткой?
10. Постепенно от центрального парового отопления мир переходит к индивидуальному электрическому. Для этого в стенах дома монтируют нагревательные электрические панели. Хорошо прогревают воздух они только у самых стен. В середине же комнаты заметно холоднее. Если увеличить нагрев, то вблизи стен нечем будет дышать.
Как обеспечить равномерный прогрев комнаты?
11. Предложите конструкцию дома для севера, имея в виду, что…
…Кирпичные стены делают толстыми, чтобы не промерзали зимой, хотя из соображений прочности они могли быть гораздо тоньше и намного дешевле. Получается, что зимой стены должны быть толстыми, а летом — тонкими. Можно ли придумать такие?
…На севере холодно, много снега и отходов древесины. Предложите варианты использования этих (и других) местных ресурсов для строительства домов. Не забывайте, что везде есть воздух, вода и земля и их можно использовать.
12. Крыши домов покрывают шифером, металлическими листами, черепицей. Если материал уже выбран, цвет крыши много лет остается неизменным. А ведь хорошо бы время от времени менять цвет крыши. Перекрашивать — дорого и опасно. А можно ли сделать так, чтобы крыша сама меняла свой цвет?
13. Летний душ — это обычно бочка, установленная на крыше. Так как сливное отверстие находится снизу, то в разбрызгиватель попадает сначала холодная вода (из нижних слоев). Как сделать так, чтобы в разбрызгиватель постоянно поступала теплая вода?
14. Труба отопления дала течь. Тугой струей вода бьет в комнату. Как, не дожидаясь аварийной службы, самому устранить аварию?
9 — 11-й классы
1. Батареи центрального отопления включаются в зимнее время. А как можно их использовать летом, когда отопление отключено?
Кроме системы отопления, в доме много других предметов и систем, которые используются относительно редко: вентилятор, пылесос, кондиционер, шкафы, осветительные приборы… Подготовьте список мебели, бытовой техники и других элементов домашнего быта, которые используются неэффективно. Как можно было бы повысить эффективность их использования? Попытайтесь, используя принципы непрерывности полезного действия, принцип универсальности, принцип объединения, принцип матрешки, изобрести новую мебель или другие предметы вашего дома.
2. В городах с населением более 1 млн. жителей без метро трудно решить транспортные проблемы. Однако в древности существовали миллионные города (например, Вавилон или древний Рим), в которых транспортных проблем не было. Улицы этих городов можно было обойти пешком, а городского транспорта в нашем понимании вообще не было. Чем древние города отличались от современных?
Как отразилось это на функциях дома? Чем дом в древнем городе отличался от дома в городе современном?
3. Принято считать, что дом, в первую очередь, обеспечивает жизнь людей: защиту, отдых, общение. Но дом — это еще и место, где готовят еду, выращивают цветы, шьют…
Перечислите, какие профессии реализуются в домах. Какие работы можно было бы дома выполнять? Какие проблемы при этом возникают? Как эти проблемы решать?
4. Для домов характерны специальные комнаты: кухня, спальня, столовая. В некоторых домах делают еще мастерские, тренажерный зал или бассейн. Известно, что Петр I по индивидуальному заказу приобрел себе секретер. Сейчас по индивидуальному заказу могут изготовить кресла, кровать и другую мебель. Предложите идею нового дома, мебели или бытовой техники, используя приемы «местного качества», «периодического действия», «дробления», «вынесения», «дешевой недолговечности взамен дорогой долговечности».
5. В домах нужна чистая вода. Между тем именно сточные, канализационные воды становятся основной причиной загрязнения водоемов. В Европейском союзе становятся популярными экономические меры борьбы с загрязнением окружающей среды. Например, стоимость сточных вод сделали в 10 раз дороже стоимости чистой воды. К каким изобретением это может привести? Как минимизировать количество сточных вод в доме?
6. Пещеры, землянки, деревянные срубы… Дом постепенно превращается в сложную, постоянно развивающуюся систему. Подготовьте картотеку различных домов. Какие тенденции в развитии дома можно выделить? Проиллюстрируйте законы развития технических систем на примере развития дома. Сформулируйте требования к идеальному дому.
7. В разной местности строят дома разной архитектуры. Построить дом под водой или на орбитальной станции — это отдельные научно-технические проблемы, которые содержат комплекс различных задач. Предложите идею проекта дома на Луне. Каким он может быть? Чем он должен отличаться от домов на Земле? Из чего будет построен? Какие задачи возникают?
8. Исследователи университета Пенсильвании (США) изобрели унитаз, который вырабатывает электричество. Составьте список того, что, на ваш взгляд, уходит из дома бесполезно.
Что из этого можно было бы использовать? Какие устройства вы могли бы для этого предложить?
9. Идея «умных» домов получает все большее развитие. Из автомобиля или офиса скоро можно будет не только включить утюг или разогреть ужин, но и подготовить ванну с горячей водой, сменить воду в бассейне, пропылесосить полы, задержать вора…
Управление домом на расстоянии — давнишняя мечта фантастов. Что на ваш взгляд необходимо автоматизировать в доме в первую очередь? Какие задачи при этом необходимо решить? Приведите примеры автоматизации в доме, которые используются уже в наши дни. Напишите небольшой рассказ о доме-автомате. Какие негативные последствия создания «умного» дома вы предвидите?
10. Дома из монолитного железобетона изготавливают прямо на стройке. Строят опалубку, закладывают в нее арматуру, заливают раствором, затем поднимают опалубку выше и снова кладут арматуру и заливают раствором. И так, пока не вырастет большая, прочная и недорогая монолитная конструкция с одним внутренним помещением. Этажные же дома лучше строить из сборных конструкций — панелей, соединенных сваркой. Такие конструкции возводят быстрее, чем монолитные, но они плохо выдерживают горизонтальную нагрузку. Известны и гибридные здания, в которых центральный ствол из монолитного железобетона окружен сборными этажами, приваренными к стволу. Но этажи вокруг ствола опять-таки образуют жесткую конструкцию, которая сводит на нет все преимущества монолитного ствола.
Как же построить высотное здание быстро, недорого и чтобы оно выдерживало большие горизонтальные нагрузки?
11. Для снижения потерь тепла сквозь окна жилых помещений в Германии изобрели два вида штор с пленкой, которая пропускает тепло только в одну сторону. Зимние шторы пропускают тепло снаружи, но не выпускают изнутри. Летние, наоборот, выпускают тепло изнутри, но внутрь не пропускают, Весной и осенью шторы нужно менять. Спрогнозируйте очередное изобретение в этой области.