Как изобрести сверхточный кран: решите необычную школьную задачу из СССР

Эту задачу в семидесятых годах предложила юным изобретателям газета «Пионерская правда».
Как изобрести сверхточный кран: решите необычную школьную задачу из СССР
IndiaMART
Проблема, описанная в заголовке, была взята из реальной практики химической промышленности.

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

химический лаборант
Kolosh Instruments
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.