Техника твоими руками

Эти люди находятся явно в неладах с физикой. Они не понимают, что энергия никогда и никуда не исчезает и из ничего не возникает. Она лишь переходит из одного вида в другой.

Если взять кусок железной проволоки толщиной в 2–3 миллиметра и начать его быстро сгибать и разгибать, то через несколько мгновений место сгиба сильно нагреется. Механическое трение частичек металла друг о друга перешло в тепло.

При забивании гвоздя шляпка его от ударов молотка становится горячей.

Это мы имели дело с переходом механической энергии в тепловую.

А теперь рассмотрим случай перехода тепловой энергии в механическую.

Укрепите на острой, загнутой проволочке над горящей электрической лампочкой бумажный пропеллер со слегка загнутыми в разные стороны лопастями.

Лампочка нагревает воздух, и он, поднимаясь вверх, вращает нашу крыльчатку.

А если бы нам удалось замерить затраченную и вновь полученную энергию, мы бы убедились, что их количества равны.

На точных лабораторных приборах не раз с успехом доказывалось, что определенному количеству механической энергии соответствует точно такое же количество тепловой энергии, и наоборот.

Существует много разных видов энергии, и всегда, когда один ее вид переходит в другой, действует великий закон — закон сохранения энергии.

БОГАТЫРЬ В НАПЕРСТКЕ

Для того чтобы продемонстрировать могущество пара и показать, как его энергия давит на поршень паровой машины, проделайте такой опыт.

Укрепите на проволочной подставке наперсток. Налейте в него до половины воды и плотно заткните пробкой. Под наперсток подведите горящую свечу и отойдите в сторону. Вода закипит и вышибет пробку.

Поршневая паровая машина работает по тому же принципу, но отличается тем, что для получения пара существует специальный котел. Из котла пар поступает в цилиндр машины, давит на поршень; поршень, двигаясь то в одну, то в другую сторону, совершает возвратно-поступательные движения, приводит с помощью шатунно-кривошипного механизма во вращение вал с насаженным на него маховиком. А уж с вала механическую энергию можно брать для любой работы.

Но в нашей промышленности все больше и больше находит применение другой вид паровой машины — паровая турбина. Паровые турбины более выгодны, чем поршневые машины. В отличие от поршневых машин в турбинах получается только вращательное движение.

Очень упрощенную модель паровой турбины мы сейчас и сделаем.

Паровым котлом для нашей турбины будет служить обыкновенный чайник.

Из круглой палочки изготовьте пробку-втулочку, укрепите в ней резиновую или металлическую тонкую трубку и вставьте втулочку в носик чайника как пробку (в случае надобности можно обмотать место соединения изоляционной лентой). Налейте в чайник воду с таким расчетом, чтобы она не перекрывала отверстия носика внутри чайника..

Котел готов.

Теперь из тонкой жести вырежьте кружок диаметром 5 сантиметров, прорежьте по направлению к центру 20–25 прорезей. До центра не доходите на расстояние 1 сантиметра. Получившиеся секторы поверните плоскогубцами. Их верхние края должны быть почти перпендикулярны к плоскости кружка, Это будет ротор нашей турбинки.

Наденьте ротор на тонкий гвоздь (ось) и закрепите его каплей олова.

Ось укрепите в подшипниках так, чтобы трение было ничтожным.

Конец трубки, идущей от носика чайника, установите около лопаток ротора. Когда чайник закипит, подложите под его крышку сложенный вдвое листок бумаги и нажмите через полотенце на крышку. Из трубки с силой начнет бить струя пара, и ротор будет быстро вращаться.

Выбрать лучшее положение струи пара по отношению к лопаткам ротора можно заранее: возьмите тонкую трубку и, дуя в нее, передвигайте ее под разными углами к лопаткам.

РЕАКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ

Двигатель обыкновенного автомобиля отличается от паровой машины тем, что источник энергии — топливо— сгорает не где-то отдельно в топке котла, а прямо в рабочем цилиндре. Такой двигатель называется двигателем внутреннего сгорания. Расширяющиеся в цилиндре газы давят на поршень, а он, как и в поршневой паровой машине, совершая возвратно-поступательное движение, заставляет вращаться вал с маховиком.

На смену поршневым двигателям внутреннего сгорания сейчас идут более выгодные газовые турбины. В газовой турбине, как и в паровой, нет надобности превращать один вид движения (возвратно-поступательное) в другой (вращательное).

Еще более просто устроены реактивные двигатели, в которых нет ни поршней, ни вращающихся турбин. Движется сам двигатель, увлекая за собой самолет или ракету, на которых он установлен.

Принцип реактивного двигателя можно понять, проделав следующий опыт.

Возьмите узкую консервную банку. Внизу, на стенках около дна, сделайте два отверстия с противоположных сторон и вставьте в них согнутые трубки, как показано на рисунке.

Налейте в банку воду, предварительно подвесив банку на суровой нитке. Получится Сегнерово колесо, названное так по имени венгерского физика Сегнера. Под действием давления, направленного противоположно вытеканию струй, банка будет вращаться.

Сделайте еще прибор, в котором реактивная сила создает не вращательное, а поступательное движение. На деревянном поплавке укрепите на стоечках запаянную маленькую металлическую баночку, наполненную водой. Сбоку у нее должно быть отверстие, заткнутое (не очень туго) деревянной пробкой. Под эту баночку подставьте маленькую жестянку со спиртом. Положите поплавок с этим устройством на воду и подожгите спирт. Вода в баночке закипит, вышибет пробку, и прибор устремится в противоположную сторону. Некоторые думают, что реактивное движение происходит в результате отталкивания от воздуха. Но это не так. Как известно, ракета может лететь и в безвоздушном пространстве. Она летит в противоположную «выхлопу» сторону благодаря силе, которая стремится уравновесить давление вырывающихся из двигателя раскаленных газов.

Там, где нет воздуха, воздушный винт бессилен. Если «земные» самолеты могут летать и при помощи обыкновенных, бензиновых двигателей и при помощи реактивных, то на ракетах, которые посылаются в безвоздушное космическое пространство к Луне, Венере и будут посылаться к другим планетам, могут быть установлены только реактивные двигатели.

ПОБЕДИТЕЛЬ ТРАНСМИССИЙ

Еще в недавние времена для приведения в движение станков от вала паровой или какой-либо другой машины применяли трансмиссии — сочетания валов, шкивов, муфт и ремней. Ремни тянулись от пола до потолка. Это было очень неудобно и часто небезопасно. В цехе, бывало, куда ни повернись, везде шумели бесчисленные длинные ремни…

Электрический двигатель все изменил. Он позволил как угодно «дробить» энергию, брать ее в любом месте, любыми порциями. Теперь у каждого станка свой электропривод — в цехах стало чисто, светло и менее шумно. Нажимом кнопки одинаково легко можно заставить вращаться и маленькое точильное колесо и валки мощного прокатного стана.

На каком принципе работает электрический двигатель? Об этом вы узнаете, проделав приведенные здесь опыты. Для этого нам понадобятся сильный подковообразный магнит, батарейка для карманного фонарика и немного медной изолированной проволоки диаметром около 0,3 миллиметра.

Как известно из физики, между полюсами магнита образуются так называемые магнитные силовые линии. Эти линии невидимы, но недаром их называют силовыми. Проходя через железные и стальные предметы, они притягивают их к магниту.