Давняя проблема лабораторных работ – трудности с точной дозировкой потока газов. В разные годы инженеры предлагали разные варианты, в том числе точно пригнанные стеклянные пробки и зажимы на резиновых трубках, но все эти варианты не позволяли достаточно точно регулировать ширину отверстия, через которое должен просачиваться газ.
Как изобрести сверхточный кран: решите необычную школьную задачу из СССР
Эту задачу в семидесятых годах предложила юным изобретателям газета «Пионерская правда».
IndiaMART
Проблема, описанная в заголовке, была взята из реальной практики химической промышленности.
Самое смешное, что знаний школьной физики за десятый класс достаточно, чтобы предложить оптимальное решение. А если вы хорошо помните физику одиннадцатого класса, то сможете предложить два и даже три решения!
Предлагаем в ближайший перерыв потренировать свою креативность. Подумайте, как бы вы стали решать такую задачу, после этого пролистайте страницу вниз и сравните свое решение с вариантом, предложенным редакцией газеты.
Правильный ответ
Проблема существующих решений была в том, что они везде использовали механические устройства, известные грубостью регулировки. Механическую силу надо заменить на какую-то другую – термодинамическую или электромагнитную, например.
Вариант, использующий принципы термодинамики, был в свое время предложен в патенте СССР №179489. Изобретатель воспользовался явлением теплового расширения веществ. Кран, сконструированный им, состоял из следующих частей:
- трубка из термоустойчивого материала,
- пробка с большим коэффициентом теплового расширения,
- охладитель и
- термометр.
Если пробку охладить, она сожмется и откроет щель, площадь которой можно очень точно дозировать с помощью термометра.
Можно использовать и другие физические явления – например, обратный пьезоэффект. Его суть в том, что некоторые кристаллы, такие как кварц, в переменном электрическом поле могут сжиматься и растягиваться.
Аналогичным образом на металлы действуют явление магнитострикции, и это явление тоже можно использовать для создания сверхточных кранов.
Если вам понравилось, кликайте тег «Инженерная мысль» в начале статьи: под ним собраны и другие задачи того же типа.