Юный техник, 2003 № 02

Автор: Журнал «Юный техник» Жанр: Технические науки  Научно-образовательная  Газеты и журналы  Прочее  2003 год
Закладки
Читать
Cкачать
A   A+   A++
Размер шрифта

КОЛЛЕКЦИЯ «ЮТ»

Невиданный успех старой модели «Жука» побудил фирму «Фольксваген» выпустить на дороги мира машину «New Beetle». Новый автомобиль внешне напоминает легендарного «Жука», под обтекаемым кузовом скрываются современные агрегаты.

Техническая характеристика:

Тип кузова… хэтчбек

Количество дверей… 3

Масса снаряженного автомобиля… 1265 кг

Полезная нагрузка… 425 кг

Рабочий объем двигателя… 1781 см3

Число цилиндров… 4

Мощность двигателя… 150 л.с. (110 кВт)

Расход топлива… 6,7/11,1

Максимальная скорость… 203 км/ч

Время разгона с места до 100 км/ч… 9,1 с

В ответ на заявление президента США Д. Кеннеди о начале программы «Аполлон», целью которой была высадка космонавтов на Луну еще до конца десятилетия, под руководством С.П. Королева в ОКБ-1 началась разработка советской лунной ракеты. Все четыре запуска ракеты с космодрома Байконур (февраль и июль 1969 г., июль 1971 и ноябрь 1972 г.), увы, оказались неудачны, и работы над Н-1 были свернуты. Тем не менее, советским специалистам проект помог обрести уникальный опыт ракетостроения, который не обесценился и по сей день.

Техническая характеристика:

Длина… 76,6 м

Максимальный диаметр… 10 м

Количество ступеней… 4

В лунном варианте… 5

Вес полезной нагрузки, выводимой на орбиту… 75–95 т

Общая масса… ок. 2000 т

ЭКСПЕРИМЕНТ

Физика зимнего дня

Зимний день, проведенный на природе, дает много пищи для размышлений, позволяет сделать то, что летом попросту невозможно.

Мыльные пузыри — забава летнего дня, но попробуйте пускать их трубочкой для сока на морозе, приготовив на кипяченой воде мыльный раствор из какой-нибудь жидкости для мытья посуды. Вы увидите, как к небу взмывают ледяные шарики. Объяснение здесь простое.

Температура внутри пузыря равна температуре вашего организма (36 °C). Это температура жаркого летнего дня. Снаружи воздух значительно холоднее, а значит, и плотнее. Неудивительно, что возникает большая подъемная сила, стремительно уносящая пузыри вверх. При этом тонкая мыльная пленка на морозе быстро замерзает, превращая их в ледяные тонкостенные шарики.

Но не только мыльные пузыри могут летать на морозе.

Известен факт: один сельский житель в конце февраля взял кусок тонкого полиэтиленового рукава длиною в несколько метров, надул его и завязал. Через некоторое время зимнее солнце нагрело в нем воздух — и рукав взлетел.

Чтобы было легче очищать тротуары от снега, их посыпают солью. Зачем? Налейте в две формочки воду — чистую и крепко посоленную обычной поваренной солью. Вынесите формочки на мороз. Вы заметите, что чистая вода быстро превратится в лед, а соленая замерзнет только при очень сильном морозе. Это показывает, что поваренная соль понижает температуру образования льда.

Принесите домой кастрюлю со снегом и поставьте ее на мокрый табурет. Снег в тепле начнет таять, а маленькая лужа на табурете — замерзать. Кастрюля может даже примерзнуть к табурету. Таяние снега происходит за счет поглощения тепла из окружающей среды. В первую очередь тепло отбирается у воды, пролитой на табурет, поэтому она превращается в лед. Если же вы добавите в кастрюлю со снегом поваренную соль в соотношении примерно 1:6 по объему и тщательно размешаете, поваренная соль понизит точку плавления снега до — 20 °C. А если заменить поваренную соль хлористым кальцием, то можно получить снижение температуры замерзания до — 40 °C! Смесь поваренной соли с хлористым кальцием применяют для посыпания улиц в северных странах.

Недавно такую смесь начали применять и в Москве. Соленый снег некогда использовали для приготовления мороженого.

Попробуйте налить в пластиковый стакан сок и поставить его в кастрюлю с соленым снегом. Очень скоро вы получите фруктовый лед.

А вот еще опыт с солью. Бросьте кусочек хорошо промороженного льда в стакан с водой и попробуйте его вытащить из стакана, не пользуясь чайной ложкой. Не знаете как? А делается это просто. Положите на плавающий лед нитку и посолите. От соли лед начнет таять, жадно поглощая тепло из окружающей среды. Через несколько минут нитка примерзнет, и с ее помощью можно будет вытащить лед.

Поговорим теперь о снежинках (рис. 1).

Все они разные, одна красивее другой. Но у всех у них лучи расходятся строго под углом в 60°, и все шесть концов снежинки совершенно одинаковые, что связано со структурой молекул воды. Снежинки состоят из мелких ледяных кристалликов. Разнообразие форм снежинок огромно, насчитывает несколько тысяч! Есть любители, всю жизнь создающие огромные коллекции фотографий одних только снежинок.

При сильном ветре у снежинок обламываются лучи, и они превращаются в снежную пыль. В тихую погоду и слабый мороз снежинки собираются в хлопья. Иногда идет активное испарение ледяных кончиков снежинок, и они превращаются в ледяные шарики. Встречаются снежинки и в виде длинных игольчатых кристаллов. Вероятно, такая льдинка попала в глаз Каю, герою сказки «Снежная королева».

Как объяснить то, что снег белый, хотя он состоит из прозрачных кристалликов льда — снежинок? Приглядитесь: острые иголочки снежинки имеют множество граней. Свет отражается как от их внешних, так и внутренних поверхностей, часто происходит его полное внутреннее отражение. Свежевыпавший снег отражает более 90 % света, поэтому он ослепительно белый. Но белизна снега зависит от его плотности! Плотность же снега может меняться (от 30 до 800 кг/м3) более чем в 25 раз! Старый снег уплотняется, уменьшаются воздушные зазоры между снежинками, и он темнеет.

Достаточно рыхлый снег так же плохо проводит тепло, как вата. Это позволяет животным спать под снегом, спасает от стужи корни растений. Свойство снега сохранять тепло используется жителями Крайнего Севера для строительства временных жилищ — иглу (рис. 2).

Они быстро возводят их, вырезая из снега большие прямоугольные блоки. Главный инструмент при строительстве — нож. Для возведения иглу не требуется связующих материалов. Снег под собственным давлением подтаивает и тут же замерзает, образуя монолит. А вообще мы с вами плохо знаем, что такое снег. Вот эскимосы — Другое дело. В их языке для обозначения видов и сортов снега имеется около ста семидесяти терминов, большей частью не переводимых ни на один язык мира!

В морозный день можно наблюдать необычные оптические явления: световые столбы, радугу и цветные круги около солнца. Это явление дифракции на ледяных иголках в воздухе.

Днем 27 декабря 2002 года в Москве наблюдалось исключительно редкое для нашей широты явление — гало. На рисунке 3 — старинное изображение гало. Солнце было окружено семицветным кольцом. Гало могут выглядеть и иначе, как радужные светящиеся кольца, кресты, столбы, ложные солнца или луны — два, четыре, восемь. Оно наблюдается, когда в воздухе присутствуют одинаково направленные струями воздуха ледяные кристаллики в виде шестигранных призм.

Снег, вы понимаете, образуется в результате замерзания паров воды. Воздух в морозные дни становится чрезвычайно сухим и быстро летящий снег электризуется. Поэтому в снежные бури железные предметы, проволочные изгороди, самолеты заряжаются отрицательно. На них может накапливаться заряд такой величины, что представляет опасность для людей и животных.

В сильный мороз необычные электрические явления можно видеть и дома. Рубашки из синтетических тканей прилипают к телу, искрят, когда снимаете. Ночью можно видеть «молнии» длиною до пятидесяти сантиметров, которые создаются одеялом из шерсти с синтетикой. Это соответствует электрическому напряжению в 600 тысяч вольт! К счастью, при разряде получаются неопасные для человека токи, равные миллиардной доле ампера. При этом, правда, возникают электромагнитные волны, способные выводить из строя или «обнулять» электронные часы. Не исключено, что более тонкая электроника: цифровые фотоаппараты и микрокомпьютеры — от подобных ночных молний могут выходить из строя.

Г. ТУРКИНА

Рисунки И. ТУРКИНОЙ

У ВХОДА В МАГАЗИН

Сканер

Сканер — глаза компьютера. С его помощью можно вводить в компьютер любую графическую информацию — тексты, графики, фотографии…

Прибор этот вроде бы оптический, но в нем нет ни одной линзы. Чтобы лучше понять принцип его работы, полезно вспомнить об одном старинном устройстве. В начале 30-х годов, в эпоху механического телевидения, на Московском телецентре, в темном зале, стоял специальный прибор, который узким световым лучом ощупывал находящуюся перед ним сцену. Отраженный свет улавливался фотоэлементом. Возникавший в нем ток зависел от яркости места, куда в тот или иной момент попадал крохотный световой зайчик. Так создавался сигнал изображения.

Современные сканеры действуют схожим образом. Только в нем установлены целые матрицы из многих тысяч фотоэлементов, выстроенных в несколько рядов-строк. И изображение сканер ощупывает узкой длинной световой строкой, которая является отражением специальной лампы и создается медленно поворачивающимся зеркалом.

Сканирование происходит по строкам, а из множества сканированных строк складывается изображение. Отражение строки через систему зеркал проецируется на светочувствительную матрицу (см. рис. 1).

Рис. 1. 1 — датчик изображения; 2 — линза; 3 — оригинал; 4 — планшет сканера; 5 — люминесцентная лампа; 6 — зеркало.

Чтобы увеличить разрешающую способность сканера и послать в компьютер цветной образ, перед матрицей ставят линзу, которая растягивает и расщепляет изображение на 3 цвета. После линзы узкая и длинная строка становится прямоугольной.

Матрица сканера имеет 6 строк. Они состоят из светочувствительных пикселей, расположенных в шахматном порядке (рис. 2).

Рис. 2

На каждые 2 строки матрицы проецируется только один цвет, и из этих 2 строк формируется одна строка определенного цвета. За счет того, что пиксели расположены в шахматном порядке (одна строка пикселей сдвинута относительно другой), разрешающая способность матрицы после сложения строк увеличивается в 2 раза.

Сканеры существуют трех видов — ручные, протяжные и планшетные. Самые распространенные — планшетные.

Ручные сканеры выглядят приблизительно так же, как сканеры штрих-кода, которые используют в крупных магазинах, это Т-образные устройства весом 200–300 грамм. С помощью таких сканеров можно считывать информацию в труднодоступных местах, например на стене.

Протяжные сканеры протягивают через себя одиночные листы бумаги. Они занимают мало места, и иногда их комбинируют в одном корпусе с принтером. Главный недостаток таких сканеров — они не могут сканировать книги.

Планшетные сканеры более универсальны и способны сканировать не только книги, но даже предметы. Поэтому они получили самое большее распространение. Все три вида сканеров работают на одном и том же принципе. Головка планшетного сканера движется вдоль изображения, сканируя каждую строку, в этот момент нельзя двигать, трясти сканер, иначе изображение будет некачественное.

Если вы сканируете тексты, то после этого нужно обработать полученное изображение программой, которая распознает изображение букв и знаков и превращает изображение в текстовый документ. Если вам понадобится перевести этот текст, например на английский или наоборот, то запускаете программу «переводчик» и получаете этот текстовый документ на нужном вам языке, остается только литературно подкорректировать текст.

Что касается фотографий, то для их обработки тоже нетрудно найти программы.

Сканеры всех видов имеют разные интерфейсы для подключения к компьютеру. Самые распространенные — это USB и LPT, есть еще интерфейс SCSI. Но он применяется все реже. В настоящий момент большинство сканеров выпускаются с интерфейсом USB. Это самый лучший и универсальный интерфейс.

На некоторых сканерах имеется сразу 2 типа интерфейсов, это сделано, чтобы можно было подключить сканер к любому компьютеру. Если на компьютере имеется также два типа разъемов USB и LPT, то отдавайте предпочтение USB — это более современный и лучший интерфейс.

С. СИНЕЛЬНИКОВ