Горизонты техники для детей, 1972 №1 [Журнал «Горизонты Техники» ГТД] (fb2) читать онлайн

Журнал «ГОРИЗОНТЫ ТЕХНИКИ ДЛЯ ДЕТЕЙ» _{«Horyzonty Techniki dla Dzieci» № 1 (177) январь 1972}

Автомобиль вчера, сегодня, завтра

Незаменимые помощники водителя

Уже давно прошли те времена, когда при езде в автомобиле человек был вынужден непрерывно «бороться» с машиной. И надо признаться, довольно часто побеждал громоздкий, весом в несколько тонн автомобиль, которым водитель управлял силой своих мускулов. Представьте, сколько нужно было затратить усилий, чтобы повернуть колёса огромного парового омнибуса или остановить его, пользуясь тормозом, действующим на ведущий вал.

Водители и их помощники-кочегары, в прямом смысле слова, в поте лица вращали рукоятки управления. Трудно объяснить, почему конструкторы первых автомобилей долгое время так мало уделяли внимания вопросу облегчения их вождения. Одним из пионеров в этой области был Роберт Гюрней. Непосредственное управление передней осью громоздкого омнибуса Гюрнея, построенного изобретателем в 1823 году, было не под силу не только одному водителю, но и даже — трём сильным людям. Поэтому Гюрней сконструировал дополнительную лёгкую тележку, ось управления которой при помощи дышла была соединена с передней осью омнибуса. Для поворота оси тележки не требовалось больших усилий, а тележка, в свою очередь, управляла осью омнибуса. Затем долгое время, чтобы облегчить поворот колёс, всего-навсего увеличивали радиус рулевого колеса, иногда до абсурдных размеров. Для эффективного торможения по-прежнему нужно было нажимать на педаль с силой, равной нескольким десяткам килограммов.

Паровой омнибус Гюрвея, построенный в 1823 голу, был снабжен первым в мире усилителем рулевого привода.

Лишь в 20-х годах XX века появились устройства, предназначенные для облегчения работы водителя. Начали применять сервомеханизмы — усилители тормозных приводов, сначала гидравлические, а позднее пневматические. Разрабатывались проекты усилителей рулевых приводов.

В настоящее время большинство легковых машин, а также все грузовые автомобили и автобусы оборудованы тормозной системой с сервомеханизмом. Поэтому для полного торможения автомобиля вполне достаточно слегка нажать на педаль тормоза. Созданы автомобили, которые вместо тормозной педали имеют небольшую кнопку. Чем глубже вдвигает водитель кнопку, тем эффективнее действуют тормоза.

Все новые грузовые автомобили и автобусы снабжены также усилителями рулевых приводов. В большом автобусе, вмещающем более 100 пассажиров, рулевое колесо можно поворачивать буквально одним пальцем.

Как пригодился бы такой усилитель Никола Кюньо! Помните, ребята, он вместе со своим помощником не мог повернуть переднее колесо первой в мире самодвижущейся повозки. Неизвестно, какова была бы судьба моторизации, если бы паровая телега Кюньо не врезалась в стену арсенала.

Недавно известная автомобильная фирма «Ситроен» создала совсем новый усилитель рулевого управления. При высоких скоростях, когда для поворота колёс нужна небольшая сила, усилитель почти не действует. Зато при малых скоростях и остановке автомобиля действие устройства очень эффективно. Остановив автомобиль, усилитель автоматически устанавливает передние колёса по направлению движения по прямой, тем самым он как бы мешает тронуться автомобилю с места в незапланированном направлении. Кроме того, новый усилитель значительно ослабляет действие бокового ветра и помогает в случае изменения дорожного покрытия.

В этом громадном автобусе руль можно поворачивать одним пальцем.

Уже давно предпринимались попытки создания бесступенчатой, автоматической коробки передач. Конструкции постепенно совершенствовались пока, наконец, ни появилась специальная коробка передач, названная гидрокинетической. Позднее был сконструирован целый ряд бесступенчатых, автоматических агрегатов. У автомобиля с такой коробкой только две педали: тормоза и акселератора (популярно её называют педалью «газа»). При нажатии на педаль акселератора автомобиль трогается с места, а его скорость зависит от того, насколько опущена педаль. Разумеется, торможение автомобиля производится нажатием педали тормоза. Следовательно, у такого автомобиля нет педали сцепления и рычага переключения передач. Благодаря этому намного облегчается и упрощается вождение и управление машиной. Если установка автоматической коробки передач на легковой автомобиль — приятное усовершенствование, то для городского автобуса она прямая необходимость. Ведь за смену водитель городского автобуса более 1000 раз нажимает на педаль сцепления и переключает передачи. Сегодня автоматизация силовой передачи автомобилей — это не комфорт, а насущная потребность современной моторизации.

Автоматические устройства широко применяются и в других автомобильных узлах. Например, в зависимости от состояния дорожного покрытия автоматически регулируется высота узлов подвески от дороги. Уже давно перестала быть новинкой автоматическая регулировка отопления и вентиляции автомобильных салонов. Многие механизмы проходят испытания. К их числу относятся антиблокирующее тормозное устройство, лазерный радиолокатор, предназначенный для сохранения безопасной дистанции между машинами, электронное устройство, поддерживающее заданную скорость и т. п.

У автомобиля с автоматической коробкой передач только две педали: тормоза и акселератора.

Как видите, многие функции водителя передаются машине. А конструкторы уже мечтают об автомобиле, полностью управляемом автоматической системой. Сейчас нам трудно поверить, что настанет время, когда по чудесным автострадам будут бесшумно мчаться автомобили без водителей, а их пассажиры будут заняты приятными делами. Но ведь и Роберт Гюрней вовсе не предполагал, что его замысел использовать дополнительное устройство для облегчения управления экипажем будет когда-то так усовершенствован и найдёт такое широкое применение.

ЯН ТАРЫ

ОТ РЕДАКЦИИ:

Ребята, вы помните о нашем конкурсе, связанном с юбилеем 10-летия «Горизонтов техники для детей» и 15-летием «Калейдоскопа техники»?

Редакция объявила конкурс на плакат, тема которого будет связана с техникой и дружбой польских и советских ребят — читателей наших журналов.

Лучшие работы будут показаны на специальной выставке, а их авторы получат ценные премии.

Присылать работы можете до 15.III.1972 г. На обратной стороне рисунка напишите свое имя, фамилию, возраст, адрес, а также номер школы и класс.

Однажды в старинном немецком городе Фрейберге…

В июне 1832 года по улицам Фрейберга бродила группа экскурсантов, внимательно глядящихся по сторонам. В глаза бросалась их странная полувоенная одежда. Пожалуй, они были иностранцами. И действительно, приезжие разговаривали по-польски. Это были приехавшие после восстания 1831 года в Саксонию: Адам Мицкевич, Эдвард Одынец, Стефан Гарчинский и Игнацы Домейко.

— Фрейберг! Старинный центр горного дела и выплавки цветных металлов! В прошлом году я вовсе не думал, что попаду сюда! — произнёс Эдвард, самый младший спутник.

— Но что интересного я могу узнать в Фрейберге? — удивлялся Эдвард.

— Зачем только ты притащил нас сюда. Игнацы? Нас, поэтов, мало интересуют здешние рудники и плавильные заводы. Другое дело ты, знаток точных наук. Правда, для тебя я готов спуститься на дно любой шахты. Скажи, а что здесь добывают?

— Свинец, олово, серу, серебро, — засмеялся Домейко. — Поторопитесь, если вы действительно хотите увидеть. как извлекают серебро из руды, ведь завод расположен далеко за городом. Мой дядя учился в Горной академии в Фрейберге и часто повторял, что местный завод по амальгамации серебра является самым современным в Европе.

— Амальгамация серебра! Не пугай нас такими научными терминами, — воскликнули спутники Домейко, и все двинулись в путь.

Металлургический завод, включающий целый лабиринт зданий, занимал обширную территорию вдоль канала, по которому привозили руду. В заводской конторе польских эмигрантов принял молодой рыжеволосый инженер. Услышав чужой выговор пришедших, он спросил, откуда они, а получив ответ, восторженно воскликнул:

— Ах, поляки! Я безмерно рад, что могу хоть в чём-нибудь услужить вам. Вы хотите познакомиться с нашим заводом? Пожалуйста, нет никаких препятствий! А, может быть, кто-нибудь из вас интересуется точными науками?

— Я окончил физико-математический факультет Вильнюсской академии, — ответил Домейко.

Инженер доброжелательно посмотрел на него.

— В таком случае скажите, что вы хотите увидеть? Весь завод, учтите, — он огромный, или только какой-либо отдел?

— Мы слышали, что здесь находятся самые лучшие в Европе амальгаматоры серебра, — произнёс Домейко.

— Да, мы охотнее всего посмотрим, как вы делаете здесь серебро, — не сдержался Одынец.

Инженер только улыбнулся, услышав эти наивные слова молодого поэта, и направился к двери, приглашая следовать за собой.

Они вышли во двор, выложенный булыжником, прошли мимо нескольких построек и, наконец, остановились около одного из зданий.

— Вот здесь производится амальгамация серебра. Вы, наверное, знаете, что в самородном виде серебро встречается в природе крайне редко. Гораздо чаще встречается сернистое и хлористое серебро, содержащееся в виде примеси в свинцово-цинковых и медных рудах. Чаще всего извлекают серебро из сернистого свинца. Раньше для получения этого благородного металла руду плавили на костре. Сера сгорала, свинец окислялся, соединяясь с кислородом воздуха, и стекал набок, а на дне чана оставалось небольшое количество серебра. В XVI веке в Мексике изобрели новый метод получения серебра, и с ним вы сейчас познакомитесь.

Поляки, сопровождаемые любезным инженером, вошли в помещение. В нём было очень шумно, так как работало несколько мельниц. Запылённые рабочие вручную загружали в них руду. Мелко измельчённую руду на деревянных тачках везли к огромным чанам, куда её засыпали и наливали воду.

— Вода вымывает различный мусор, ил, камешки, — объяснял инженер.

— Время от времени грязную воду спускают, наливают чистую и продолжают промывку руды, постоянно помешивая в чане. Но это лишь подготовительные работы. Процесс амальгамации начинается только после соединения руды с ртутью. Давайте пройдём дальше.

В следующем здании рабочие засыпали предварительно очищенную РУДУ в деревянные корыта, затем добавляли ртуть и тщательно перемешивали массу.

— Ртуть обладает удивительным свойством поглощать серебро, при этом она почти совсем не соединяется с другими компонентами, содержащимися в руде. Ртуть как будто засасывает в себя только серебро. По истечении трёх дней, когда процесс поглощения ценного металла полностью закончится, необходимо ещё раз промыть полученную тестообразную амальгаму с целью удаления из неё оставшихся загрязнений. В результате мы получаем чистый продукт, готовый для дальнейшей переработки. Он напоминает тесто, не правда ли?

— В самом деле, серебристое тесто! — обрадовался Одынец. Он наклонился и отщипнул кусочек. — Посмотрите, из него можно делать клёцки.

— Эту амальгаму мы помещаем в мешки из пористой кожи и сдавливаем их под прессом.

Инженер подвёл экскурсантов к прессу. Глазам молодых людей открылось необыкновенное зрелище: под давлением мешки выделяли «пот» в виде серебристых капель ртути, которые рабочие собирали лопатками.

— Таким образом мы отделяем избыток ртути от амальгамы. И, наконец, мы подходим к амальгамическим печам. Как раз одна печь пустая, — обрадовался инженер.

Кирпичная печь с квадратным основанием высотой в полтора метра заканчивалась высокой дымоходной трубой, возвышающейся над крышей здания. Над топкой, расположенной спереди печи, проходила полутораметровая горизонтальная труба диаметром около 30 см. Внутри печи она сообщалась с более узкой трубой, выведенной наружу через заднюю стенку печи. Узкая труба, изогнутая книзу, была вставлена в широкую наружную трубу, через которую протекала холодная вода. Нижний конец обеих труб — и узкой, и широкой — был вставлен в суконный завязанный мешок, а он, в свою очередь, находился в деревянном чане, наполненном водой.

Поляки молча рассматривали устройство.

— Очень простая конструкция, — заметил Домейко.

— Простая? Неужели ты понимаешь, что к чему? — удивился Одынец.

Инженер отступил немножко набок и, взглянув на Домейко, будто старший брат, предложил:

— Попробуйте объяснить принцип действия амальгаматора.

— Охотно. В ту широкую трубу, проходящую через надеваемую полость печи, загружают амальгаму. В печи видна топка и колосниковая решетка, а внизу собирается пепел. Вижу, что для отопления вы пользуетесь каменным углем.

— Это мы и без тебя знаем! — перебил Одынец. — Подобные печи стоят почти в каждом доме. Мы хотим узнать назначение всех труб, ведь их здесь несколько, и внутри и снаружи печи. Зачем тот суконный мешок? А деревянная лохань?

— После загрузки амальгамы в горизонтальную трубу затапливают печь, — невозмутимо продолжал Игнацы Домейко. — Масса или, как ты назвал, серебристое тесто печётся. Всем известно, что для образования паров ртути вовсе не нужна слишком высокая температура.

— Известно, но далеко не всем. Не забывай, Игнацы, что перед тобой стоят поэты, а не химики, — дружески заметил Адам Мицкевич.

— Вот именно, — с обидой в голосе подхватил Одынец.

— Друзья, не перебивайте, нашего учителя, — промолвил Гарчинский.

— Итак, широкая трубка нагревается. Ртуть из жидкого состояния переходит в парообразное при температуре… кипения.

— + 357°, — дополнил с улыбкой инженер.

— В итоге в трубке останется серебро, — закончил Домейко.

— А вторая узкая трубка сзади?

— Она служит для отвода паров ртути. В результате охлаждения водой происходит обратный процесс — конденсация паров ртути, другими словами, переход их в жидкое состояние. Ртуть стекает в мешок, погруженный в чан. Вероятно, её повторно используют. Прав ли я? — Домейко обратился к инженеру.

— Совершенно верно, — ответил инженер, а на его лице сияла улыбка. Я только добавлю, что серебро, получаемое в амальгаматорах, еще не абсолютно чистое. В зависимости от требуемой степени чистоты полученный продукт подвергают рафинированию в тиглях.

— Значит, серебро растворяется в ртути, — серьёзно задумался Одынец. — Позднее лишь следует пролечь амальгаму, ртуть испарится и останется серебро. Вот интересно!

На Мицкевича большое впечатление произвёл не производственный процесс, а сам Домейко и его знания в области химии.

— Игнацы, ты же изучал в Вильнюсе физику и математику, а в химии разбираешься, как специалист.

Игнацы Домейко смущенно улыбнулся:

— Ведь я уже говорил вам, что мой дядя изучал в Фрейберге химию и геологию. Он много рассказывал мне интересного, и я очень полюбил эти науки. Я и сам охотно занялся бы ими, только…

— Геологией? Не выдумывай, Игнацы, — резко прервал Одынец. — Скоро мы все вернёмся на Родину. Нашей стране будут нужны солдаты, юристы, специалисты по сельскому хозяйству, врачи… Ну, и, конечно, поэты, — скромно добавил. — А геологи? Чем они будут заниматься в Польше? Не думай о геологии, друг!

* * *

К сожалению, Эдвард Одынец ошибся. Большинство участников восстания 1831 года не вернулось в Польшу, а среди них и Игнацы Домейко. Он окончил Горную академию во Франции и уехал в 1838 году в Чили, где разработал теоретические основы для развития местной горнодобывающей и металлургической промышленности. Замечательный геолог, химик и минералог, основатель высших учебных заведений в Чили, польский ученый пользовался любовью и уважением всего чилийского народа. Изданные научные труды И. Домейко насчитывают более 130 работ! Польшу он посетил лишь перед смертью. Игнацы Домейко похоронен в столице Чили, Сантьяго. Его именем названы горы, два города, а также открытые им разновидности фиалки и улитки.

ГАННА KOРАБ

Янтарь — золото севера

«Всемогущим был Владыка Моря, Земли и Неба. И была у него красавица — дочь Юрата. Она жила в изумительном янтарном дворце на дне Балтийского моря. В один прекрасный день влюбилась Юрата в бедного рыбака. Могучий Владыка рассердился на свою дочь и в порыве гнева вдребезги разбил подводный дворец.

И с тех пор куски янтаря лежат на дне моря, а волны время от времени выбрасывают их на берег…»

— Ведь это легенда.

— Да, это одна из многочисленных легенд об образовании янтаря.

— А как было на самом деле?

— Правда, пожалуй, ёще интереснее. Давным — давно, в эпоху эоцена (так геологи называют эпоху, существовавшую примерно 38–54 миллиона лет назад) на месте Балтийского моря и Скандинавского полуострова высились горы, покрытые густыми влажными лесами. Вверху и на северных склонах росли высокоствольные хвойные деревья и дубы, а ниже, в долинах — лиственные, в том числе характерные для субтропиков пальмы и лавры. Хвойные деревья, вероятно, были больны, так как выделяли большое количество смолы. Ребята, вы, наверное, видели, как реагирует сосна на различные повреждения. Из «раны» такого дерева вытекает смола. Аналогично реагировали и деревья, росшие многие миллионы лет тому назад. Сильные бури, ломающие ветви деревьев, порывистые ветры, молнии, различные вредители — трудно было дереву уберечься от «ран». Вытекшая смола попадала на мелкие семена, иголки, пылинки, на насекомых, перья птиц, мхи, лишайники и грибы. Сейчас эти включения в застывшей смоле помогают учёным воссоздать растительный покров и животный мир «янтарного» леса.

Затвердевшую ископаемую смолу хвойных деревьев славяне назвали янтарём. Раньше этот красивый камень называли «золотом Севера», «солнечным камнем», «славянским золотом».

Каждый из вас, ребята, знает, как выглядит янтарь. Наверное, у многих дома имеются ювелирные украшения из этого золотистого камня. Иногда можно встретить матовый янтарь молочного цвета, иной раз он имеет бурый, красноватый и даже чёрный оттенок. Встречаются также прозрачные разновидности янтаря. Твёрдость «солнечного камня» 2–2,5, т. е. он легко обрабатывается. Его удельный вес равен 1,05-1,1 г/см³, поэтому он тонет в пресной воде, а в солёной — всплывает на поверхность. Если мы потрём кусочек янтаря рукой или сукном, то он наэлектризуется и начнёт притягивать мелко нарезанные кусочки бумаги. Янтарь горит светлым пламенем, выделяя приятный смолистый запах. Он обладает малой теплопроводностью, поэтому употребляется как изолятор. Камень растворяется только в скипидаре и нагретом спирте. Химическая формула янтаря — С₁₀Н₁₆О, т. е. он состоит из углерода (79 %), водорода (11 %) и кислорода (10 %), содержит также незначительные примеси серы, золы и янтарной кислоты.

Давайте познакомимся, как производится эксплуатация месторождений янтаря. Прежде всего необходимо отметить, что до сих пор неизвестны первичные месторождения, все открытые залежи относятся ко вторичным месторождениям. Безусловно, это связано с особенностями образования янтаря. Со склонов гор, покрытых янтарным лесом, текли быстрые потоки, несущие кусочки смолы. Многочисленные потоки впадали в реку, устье которой находилось около Гданьска. Вот почему крупнейшие месторождения янтаря встречаются на побережье Балтийского моря: в СССР, Германии, Польше и Дании. В Польше открыты также «внутренние» месторождения в районе Остроленки, Пултуска и Пшесныша, а в СССР — близ Киева.

Янтарь, добытый из земли, совсем не похож на янтарь, так как покрыт оболочкой, называемой «рубашкой», «корой» или «скорлупой». А вот камни, выловленные из морской воды, очень чистые, поэтому их называют «голыми». Со дна моря янтарь добывают несколькими способами. Самый простой из них — собирание. Если вы отдыхали на Рижском взморье, то, может быть, видели, как после шторма люди собирают янтарь на берегу. Почему после шторма? А потому, что в мелководных отложениях Балтийского моря, в так называемой голубой земле, содержатся комочки янтаря. Во время шторма волны вымывают их и выбрасывают на берег. Найденные образцы бывают разных размеров: от маленьких зёрен до крупных комов весом в несколько килограммов. Самый большой кусок, найденный в Польше, весил 10 кг. Гораздо лучшие результаты даёт черпание — вылавливание янтаря с помощью специальных сеток. Иногда для поисков янтаря используют длинные шесты, которыми «прощупывают» морское дно. Сдвинутые с места кусочки выплывают на поверхность.

Изредка янтарь с дна моря вылавливают водолазы, а в отдельных случаях грунт вынимают землечерпалками.

Разработка янтарных месторождений на суше ведётся обычными методами. Крупнейший в мире комбинат по промышленной добыче и переработке янтаря находится в посёлке Янтарный (Калининградская область, СССР).

Некогда балтийский янтарь был собственностью прусских князей, позднее право собирания и добычи янтаря получил Тевтонский орден, а в XIV веке он разрешил собирать «солнечный камень» гданьским рыбакам. Ещё позднее это право получил монастырь в Оливе. На территории, прилегающей к Гданьску, право пользоваться «золотом Севера» польские короли разрешили городским властям. Король Казимир Ягеллончик отменил в Польше монополию на пользование янтарём, в Пруссии она сохранилась до 1836 года. За кражу или контрабанду янтаря наказывали строго, вплоть до смертной казни.

Изучая летописи и материалы археологических раскопок, можно проследить историю добычи и использования «солнечного камня», а также торговли им. Древние янтарные украшения были широко распространены уже в эпоху неолита, в бронзовом и железных веках. Они были найдены в египетских, вавилонских и микенских гробницах. В X в. до н. э. был проложен известный «янтарный тракт», ведущий от побережья Адриатического моря через со временную Венгрию, Моравию, Силезию, вдоль Просны и Вислы. По этому тракту путешествовали многочисленные купцы, скупая у славян «золото Севера» и продавая его на юге.

На своём пути они встречали не одно препятствие, но ведь торговля янтарём давала большие доходы. В те времена этот камень очень ценился. В Римской империи даже самая маленькая фигурка из янтаря стоила дороже, чем молодой здоровый раб. Янтарь заменяли на соль, оружие, изделия из бронзы и золота. В средние века спрос на янтарные изделия несколько снизился, но в XVII веке янтарь снова становится очень модным. Из него делают посуду, шкатулки, пудреницы, подсвечники, табакерки, гребни, броши, бусы, трубки, рамки.

Янтарь применяется для отделки мебели и целых комнат (например, янтарная комната в Екатерининском дворце в Царском Селе), из него укладывают различные мозаики и высекают скульптуры.

Издавна люди приписывали янтарю сверхъестественные, чудодейственные свойства. Они считали, например, что он исцеляет больных и оберегает от опасностей. Янтарь употребляли как ладан при богослужениях во время различных обрядов.

А сегодня? Лишившись своей «чудодейственной» силы, этот красивый камень по-прежнему ценится и широко применяется для ювелирных украшений.

ЗОФЬЯ ФИБИХ

По белу свету

КОМПЬЮТЕР УПРАВЛЯЕТ БУРОВЫМИ СКВАЖИНАМИ НА ДНЕ МОРЯ

Австралия приступает к использованию электронных машин в системе дистанционного управления добычей природного газа из буровых скважин на дне моря.

При проектировании системы управления была учтена возможность полного перехода на ручное управление в случае аварии электронной машины. Так как газ из подводных скважин поступает по трубопроводам в крупные города, система управления должна быть надёжной.

Компьютер устанавливается в главной станции на берегу, он может контролировать работу многочисленных буровых скважин. Пульт управления компьютера оборудован сигнальными указателями, контрольно-измерительными и регистрирующими приборами.

Команды и сигналы для отдельных буровых платформ, расположенных вдали от берега, передаются из главной наземной станции при помощи ультракоротковолновой радиосвязи или подводных кабелей. Прежде, чем система дистанционного управления была установлена на подводных буровых скважинах, она была замонтирована в Мельбурне и подвергалась тщательным эксплуатационным испытаниям в течение 30 дней.

Специалисты считают, что система дистанционного управления пригодна не только при эксплуатации подводных залежей горючего газа, она с успехом может быть использована также и для наземной добычи природного газа.

В БОРЬБЕ С ШУМОМ

Всем хорошо известно, как шум мешает в работе и отдыхе. Нередки случаи, когда чрезмерный шум вызывает тяжелые заболевания. В Англии сконструирован специальный защитный шлем, предназначенный для работников аэродромов. Шлем снабжён фильтром, пропускающим лишь звуки с частотой, соответствующей человеческой речи.

ПОДВОДНЫЕ ВЕЛОСИПЕДЫ

При сооружении портового нефтехранилища на побережье Сардинии голландские водолазы ездили на глубине 30 м на специальных велосипедах. Благодаря велосипедам, отлично сдавшим экзамен под водой, удалось сэкономить много сил и времени.

Мир в глазах физика

Помните, ребята, в одной из физических статей мы писали о том, что окружающий нас мир состоит из атомов и рассматривали под микроскопом кристалл соли, каплю воды и мыльный пузырь с воздухом? Мы познакомились с тремя состояниями вещества — кристаллическими телами, жидкостями и газами. Они отличаются разными свойствами, так как имеют неодинаковое атомное строение.

Давайте сегодня поговорим о кристаллах. Вы наверное, сразу спросите: а какие другие вещества, кроме поваренной соли, относятся К кристаллическим телам? Запомните — большинство встречающихся в природе и технике веществ имеет кристаллическую структуру.

Например, песчинка — тоже кристалл. Правда, по сравнению с поваренной солью её форма менее регулярна, но при увеличении в 100 миллионов раз мы тоже увидим упорядоченную сеть атомов кислорода (О) и кремния (Si). Все металлы (за исключением ртути), драгоценные камни (рубин, бриллиант, сапфир и т. д.), а также многие органические соединения (например, сахар) имеют кристаллическое строение.

Рассматривая под микроскопом кристалл поваренной соли (NaCl) и двуокиси кремния (SiO₂), мы сразу замечаем не только то, что они состоят из разных атомов, но и то, что атомы образуют неодинаковые пространственные решетки.

Именно кристаллическая решетка во многом обуславливает свойства различных веществ. Чтобы убедиться в этом, давайте ближе познакомимся с кристаллами углерода — наиболее распространенного в природе химического элемента. Одной из разновидностей чистого углерода является графит, а он вам хорошо известен. Я только напомню, что из графита изготовляют, между прочим, стержни карандашей и непроволочных резисторов.

Графит — очень мягкий, легкораскалываемый минерал, он хорошо поддаётся механической обработке. Какова кристаллическая решетка графита? При большом увеличении мы видим, что атомы углерода образуют что-то наподобие сотовых ячеек: отдельные плоскости, состоящие из шестиугольников, расположены рядами. Причём атомы одного ряда тесно связаны между собой, а связь между отдельными рядами — более слабая. Вот почему даже при легком нажатии кусочек графита ломается. По шкале Мооса твёрдость графита равна 1, а у алмаза — второй разновидности углерода — наивысшая твёрдость 10.

Кристаллически решети графита

Кристаллическая решетка алмаза

Семь основных групп кристаллических решеток

Чем это объясняется? Безусловно, кристаллической решеткой. В алмазе каждый атом углерода тесно связан с четырьмя соседними атомами, лежащими в вершинах правильной треугольной пирамиды (такая пирамида называется тетраэдром).

Ребята, обратите внимание на кристаллические решетки графита и алмаза, указанные ниже. Вы видите, что регулярное расположение атомов периодически повторяется в пространстве. Это значит, что если мы заглянем внутрь какого-нибудь кристалла, то в любом месте (сбоку, сверху или в центре) увидим такую же сеть атомов. Поэтому при описании строения какого-нибудь кристаллического тела можно рассматривать его наименьшую частичку, из которых как из кубиков можно построить целый большой кристалл. Физики охотно пользуются именно таким методом, а наименьшую частицу кристалла обычно называют элементарной ячейкой.

Ребята, вас, наверное, интересует, сколько существует видов кристаллических решеток. Конечно, очень много, но в зависимости от формы элементарной ячейки их объединяют в семь основных групп. Внешний вид элементарных ячеек показаны на приведенном рисунке. Вполне понятно, что в природе некоторые ячейки имеют посторонние примеси, т. е. инородные атомы, но от этого основные свойства частицы не меняются.

Чтобы лучше представить, как выглядят некоторые кристаллы, попробуйте построить из пластилина и спичек какую-нибудь модель кристаллической решетки. Интересно, получится ли у вас пространственная решетка графита или алмаза.

ПЕТР СЛОДОВЫ

Химия в нашем доме

ПОЛУЧЕНИЕ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

Ребята, сминайте 100 г снега или льда в 88 г каменной соли — температура полученной смеси снизится до — 20 °C,

Если вы перемешаете 100 г снега или льда со 100 г азотнокислого калия, то температура смеси опускается до —30 °C.

Температура охлаждающей смеси, состоящей из 100 г снега (или льда) и 150 г гидрата хлористого кальция, доходит до —45 °C.

А как быть летом, когда нет снега и льда? В тёплое время года можно воспользоваться такими химическими соединениями, которые растворяясь в воде, поглощают тепло, способствуя тем самым снижению температуры воды от 18 до 35 °C. Разумеется, вода должна выть как можно более холодной, а указанные ниже соединения нужно брать в следующей пропорции (по весу):

— хлористый аммоний — 3:10

— азотнокислый натрий — 8:10

— азотнокислый аммоний — 10:10

— сернистый натрий + соляная кислота — 40:10

— роданистый аммоний или калий — 15:10

Во избежание больших потерь «холода» желательно приготовлять раствор в термосе. Закончив работу, вылейте раствор в выпарительную чашку и удалите из него воду. Вещество, оставшееся после выпаривания воды, можно вновь использовать для опытов.

ФАРАОНОВЫ ЗМЕИ

Так называют разные смеси и химические соединения, после сжигания которых образуется очень много пепла. Стоит лишь зажечь маленький комочек вещества, как буквально на глазах он начинает набухать, расти, увеличиваясь в объёме иногда в 80 раз.

Ниже мы приводим два рецепта таких смесей.

а) Смесь с бихроматом.

В небольшой ступке поочерёдно разотрите следующие соединения:

— бихромат калия (К₂Сr₂О₇) — 5 г

— азотнокислый калий (калийная селитра — KN₃) — 2,5 г

— сахар (пищевой) — 1 г

Повторяем, что указанные компоненты смеси следует растирать не нее вместе, а каждый отдельно. Причем растерев одно соединение, необходимо тщательно вымыть ступку. Хорошо растёртые порошки высыпьте в выпарительную чашку, старательно перемешайте их. Затем накапайте туда несколько капель денатурата, чтобы получилось тестообразная масса. Еще мокрую массу переложите и узкую картонную формочку. Дайте высохнуть массе, из засохшей массы образуется твёрдый брусочек. Теперь зажгите его с одного конца спичкой. Брусочек очень медленно сгорает, при этом образуется огромное количество пепла. Описанный опыт очень прост и в тоже время производит большое впечатление на зрителей.

б) Смесь с азотнокислым аммонием

Чтобы приготовить еще одну, растущую, словно на дрожжах, смесь с приятным запахом, нужно взять:

— 3,2 г размельченного древесного угля,

— 8 г растёртого сахара,

— 4,5 г сухого азотнокислого аммония (аммиачной селитры) NH₄NO₃

Именно в такой последовательности всыпьте порошки в выпарительную чашку, затем добавьте В мл денатурированного спирта и только после этого всё тщательно перемешайте. Тестообразной массе придайте форму бруска или конуса. После испарения денатурата сформованную смесь положите на большой металлический лист и подожгите её.

СТЕФАН СЕНКОВСКИ

Миникары на старт

В 1965 году нашу редакцию посетил Владислав Томан — главный редактор журнала «ABC Mladych Techniku. a Prirodovedcu», издаваемого в Чехословакии. Его очень заинтересовал конкурс на конструкцию миникара — маленького самодельного автомобиля без двигателя. Который объявила наша редакция. В. Томан подробно расспрашивал о соревнованиях на миникарах, организованных в некоторых городах Польши.

Он твёрдо решил после возвращения домой провести подобное мероприятие у себя на родине. Нужно сказать, что в Чехословакии конструирование миникаров и гонки их сразу же приобрели большую популярность. Вероятно, немалую рола в этом сыграл гористый рельеф страны. Если в Польше нужно было строить специальные наклонные дорожки, то почти в каждом чешском городке можно провести состязания, используя природные условия местности.

Ежегодно несколько тысяч школьников (причём не только мальчишки) принимают участие в областных отборочных состязаниях, а их победители (Обычно около 100 спортсменов) оспаривают первенство в республиканских соревнованиях.

В этом году в июне месяце состоялось уже IV первенство страны. В связи с 16-летним юбилеем журнала. «ABC Mladych Techniku a PrIrodovedcu» на соревнованиях царила исключительно торжественная атмосфера. Я очень рад, что мне довелось побывать на них, впечатлениями я хочу поделиться с вами, ребята.

Кто из вас не мечтает сесть за руль автомобиля? А тем более, если этот автомобиль сделан своими руками. Пусть он будет маленький и даже без двигателя. В Чехословакии многие мальчики и девочки уже ездят на таких миникарах. Они построили их в шкальных мастерских и кружках юных техников.

Миникар состоит из низкорамного шасси на небольших колёсах, чаще всего с широкими шинами, руля и тормоза. На фото вы видите несколько конструкций миникаров. Низкие, с удобным сиденьем, позволяющим управлять машиной почти в лежачем положении, с аэродинамическим передком, они очень похожи на гоночные микролитражные автомобили. Не случайно, в этом номере мы рассказываем, как можно построить подобный миникар (пока I часть описания, продолжение в следующем номере). Предлагаем вам, ребята, объявить конкурс в своей школе на лучший миникар. А может быть вы попробуете и организовать состязания. Мы надеемся, что в вашей школе скоро прозвучит команда: «Миникары, на старт!»

А пока прочитайте о гонках миникаров в Чехословакии.

В 250 кг от Праги, близ Оломоуна лежит тихий красивый городок Марианске-Удоли, окруженный со всех сторон лесистыми холмами. Солнечное июньское утро. Разноцветные транспаранты, украшенные трибуны, образцово приготовленная трасса, толпы зрителей. Чувствуется оживление, вызванное предстоящими соревнованиями. Но, пожалуй, больше всего На участке о палатками дли участников гонок. Более ста интересных конструкций миникаров, прошедших через «сито» областных отборочных соревнований, ждут решения технической комиссии, проверяющей прочность машин, а также надёжность рулевого управления и тормозной системы. Здесь же работает специальная станция обслуживания, выполняющая мелкие ремонты. Около машин стоят взволнованные юные участники соревнований. Среди них И девочек. Царствует Настоящая спортивная атмосфера. Участники гонок в полной «боевой» готовности — в защитных шлемах, перчатках и очках. Они нетерпеливо ждут начала соревнований.

Наконец наступает долгожданный момент Милиционеры запускают свои мотоциклы и едут в гору, каждый мотоцикл тянет на старт по три миникара. Протяженность трассы, представляющей собой широкий асфальтированный участок шоссе. составляет 500 или 400 м — в зависимости от возрастной группы участников. На трассе многочисленные виражи, некоторые ИЗ них довольно острые. Зрители заполняют трибуны, судьи занимают свои места, начинается трансляция хода соревнований но телевидению.

И вот уже мчатся вниз первые миникары. На финишном участке их скорость достигает 60 км/час! Одновременно даётся старт трём миникарам. Сначала проводятся четверть — и полуфиналы, потом победители встречаются в финале. И если в первых заездах интервалы между финиширующими миникарами бывают порядка 60–70 м, то позднее они уменьшаются и составляют всего лишь 2–3 м. Публика, собравшаяся вдоль трассы, аплодирует каждому участнику гонок.

И вдруг среди зрителей необычное оживление. Три миникара несутся рядом, почти касаясь друг друга, ми одному ю них не удается, хоть чуть-чуть, опередить соперников.

Кто выиграет?

Финиш совсем близко, ещё остался последний, самый трудный вираж. Скорость 60 км/час. Один из участников не выдерживает нервного напряжения и слишком остро входит в вираж. Автомобильчик заносит, его колёса задевают за колёса соседней машины, и оба миникара «вылетают» с трассы. Они ударяют в барьер, обложенный снопами соломы. Слышен треск шасси, и вот уже гонщики лежат на земле.

Благодаря защитным шлемам и рукавицам, недаром без них нельзя стартовать, с ребятами ничего не случилось, «катастрофа» закончилась лишь небольшими ссадинами и ушибами. На глазах мальчуганов видны слёзы, но они уверяют, что вовсе не от боли, а от обиды. Момент невнимания, и все труды, а с ними и надежды, пропали даром. Разбитые миникары нуждаются в капитальном ремонте.

Гонки продолжаются. У зрителей есть свой фаворит. Уже давно их внимание привлёк красивый оранжевый автомобильчик, исключительно старательно изготовленный. Этот миникар выиграл все заезды, в которых участвовал до сих пор: и пробный, и в четвертьфинале, и в полуфинале. В первом финальном заезде он снова побеждает. Миновав финиш, гонщик останавливает машину и встаёт с сиденья. Публика приветствует его аплодисментами, а он счастливый, с улыбкой на лице снимает шлем, из-под которого появляются две косички с красными бантами!.. Ведь это девочка!

Диктор объявляет: «Время Мирки Кохутовой — 39,9 в сек Пока это лучший результат дня». У предыдущих участников финала время было в границах 42–47 сек, до сих пор никому не удалось добиться результата ниже 40 сек.

Конечно, Мирка победила в группе девочек, а в общей классификации заняла II место. Из 120 участников победителем оказался Мирослав Моравец, который в последнем финальном заезде показал рекордное время — 38,8 сек.

И вот настал самый торжественный момент соревнований — награждение победителей. На почётный пьедестал поочередно входят победители отдельных категорий. В золотых, серебряных и бронзовых венках с наградами в руках юные спортсмены стоят перед телевизионными камерами. Позднее мы разговаривали с участниками соревнований с их организаторами. Первых поздравляли с достигнутыми успехами, вторых — с отличным проведением гонок м умелой популяризацией этого увлекательного спорта среди учащихся.

— Обязательно устройте такие же состязания в Польше, — советовали чешские коллеги, — а в будущем мы пригласим ваших спортсменов на международные гонки миникаров.

ВЛАДИМИР ВАЙНЕРТ

Уголок юного конструктора

СТРОИМ НАСТОЯЩИЙ МИНИКАР

(ч. I)

Сегодня мы предлагаем построить своими силами миникар — маленький гоночный автомобиль без двигателя. В этом номере мы займемся устройством шасси и рулевого управления, а в следующем мы расскажем об изготовлении тормозов, сиденья гонщика и дополнительного оборудования миникара. Для колёс автомобильчика лучше всего использовать колёса от старой детской коляски.

Прежде, чем начать постройку миникара, следует на большом листке бумаги сделать точный чертеж всей конструкции в масштабе 1:1. Так как любой конструктор должен обладать определённым запасом теоретических знаний, всем юным автоконструкторам мы советуем заглянуть в одну из книг, описывающих устройство автомобилей, тем более, что технические решения некоторых узлов имеют много общего о механизмами настоящего автомобиля.

На рис. 1 и 2 показав вид миникара сбоку и сверху. Аналогичные рисунки поместите на своем проекте, разработанном в масштабе 1:1.

Ребята, помните, что к гонкам будут допущены только те миникары, у которых надежно действуют тормоза и рулевое управление, а кроме того, конструкция передка гарантирует полную безопасность водителю даже в случае «катастрофы» на трассе.

Постройку миникара начинаем с изготовления шасси. Рама шасси собрана из деревянных планок. Наиболее прочной будет рама из ясеневых или березовых планок. Если у вас имеются сосновые планки, то постарайтесь выбрать из них с равными продольными слоями.

Два лонжерона 1 и 2рамы (рис. 1 и 2) соединены в паз с поперечинами 3, 4, 5. Планки смазаны водоупорным столярным клеем и привернуты тонкими крепежными болтами. К передней части рамы прикреплена поперечина 6, а к ней прибит обтекаемой формы фонарный передок 7 миникара.

На передке нарисован стартовый номер и решетка воздухопритока радиатора гоночного автомобиля.

Сбоку к поперечине 3 привернуты оковки 8, служащие дли подвески поворотных кулаков передних колёс. В середине к поперечине 3 привернут кронштейн 9 рулевого вала 10. Второй опорой рулевого вала служит кусок трубки 11. приваренной к трубчатому кронштейну 12. Нижняя стальная пластинка кронштейна 12 привернута болтами к поперечине 4. Рулевой вал 10 сделайте из стальной трубки 7 (например, диаметром 80 мм). Рулевое колесо и его спицы тоже можете сделать из трубки млн стальной проволоки.

Длина вала 10 и угол установки его относительно рамы подбирается экспериментально — в зависимости от роста водителя.

К задней поперечине & снизу привернуты кронштейны 14, изогнутые из толстой стальной полосы. Через их отверстия проходит ось 38 задних колёс.

Принимая во внимание основные размеры, миникары делятся на два класса. У миникаров «класса А» следующие размеры:

— максимальная колея колёс 800 мм

— максимальная база (расстояние между осями) 1200 мм

— диаметр колёс не более 350 мм (рис. 3)

Миникары «класса Б» имеют размеры:

— максимальная колея колёс 1000 мм

— максимальани база 1600 мм

— диаметр колёс на более 400 мм (рис. 4)

Выбор класса зависит от возраста, вернее, роста гонщика. Остальные размеры устанавливаем индивидуально, пользуясь чертежом, представляющим конструкцию нашего миникара. На чертеже размещаем отдельные детали и механизмы.

Для правильного поворота передних колёс миникара необходимо так запроектовать рулевое управление, чтобы каждое колесо поворачивало на разный угол. Рис. 5 объясняет правильную установку передних колёс во время поворота влево.

Как видите, левое колесо поворачивается на больший угол, чем правое колесо. Если мы продолжим оси передних колёс, то они должны пересекаться в точке 0, лежащей на продолжении оси задних колёс.

И наоборот, при повороте вправо на больший угол должно поворачиваться правое колесо. В том случае, если передние колёса мы соединим поперечной рулевой тягой 16 (рис. 6), а рычаги 15 и 15а установим параллельно, колёса будут поворачивать на одинаковый угол, т. е. неправильно.

Для правильного поворота передних колёс необходимо установить рычаги поворотных кулаков так, как объясняет рис. 7 или рис. 8.

На рис 7 показан способ подвески поперечной рулевой тяги 16 перед передней осью, а на рис. 8 — способ подвески рулевой тяги 17 за задней осью. Миникар автора был построен согласно рис. 7. Ребята, обратите внимание на установку лонжеронов 1 и 2 (рис. 2) рамы, они не должны ограничивать надлежащий поворот колёс. При изготовлении поворотного кулака переднего колеса пользуйтесь рис. 9 (вид спереди) и рис. 10 (вид сверху).

Ось 18 поворотного кулака (рис. 8), представляющая собой стальной стержень, изогнутый при нагревании составляет единое целое с осью 19 колеса. На поперечину 3 надвинута обойма 8 из стальной полосы (рис. 10). Соединив обойму и поперечину болтами 20, просверлите вертикальное отверстие дли оси поворотного кулака Во избежание чрезмерного трения во время поворота колёс поставьте две латунные шайбы 21, вырезанные из толстой пластины или выточенные на токарном станке.

Чтобы шайбы 21 были установлены строго горизонтально, на ось колеса наденьте дополнительный кусок толстостенной трубки 22. Эта трубка, приклёпанная к оси 19, предназначена для трёх целей: фиксирует горизонтальное перемещение ступицы 23 колеса, служит для приварки рычага 15 поворотного кулака колеса и создаёт сопротивление для шайб 21, на которые давит вес всей передней части машины. Обратите внимание на опиловку краёв выреза 22а.

Сверху ось 18 поворотного кулака заканчивается втулкой 24, зафиксированной приклёпанным шариком 25 (сравните рис. 11). Левый поворотный кулак 26 имеет сверху втулку 27, а к ней приклёпан маятниковый рычаг 28.

Рычаг 28 соединён с тягой 29 и рычагом 30, прикреплённым к рулевому валу 10.

Рычаги 15 и 31 соединены поперечной рулевой тягой 13, сделанной из стальной трубки диаметром около 14 мм. Концы трубки диаметром около 14 мм. Нагретые концы трубки следует склепать и вставить концы металлических полосок 32, которые позднее нужно приварить латунью к трубке 13. Палец 33 служит для соединения наконечников тяги с рычагом 15 (и 31).

Из стальной трубки диаметром около 14 мм сделайте также промежуточную тягу 29.

В связи с тем, что рычаг 30 перемещается не в одной плоскости с рычагом 28, наконечники тяги 29 нельзя соединить так, как было указано выше. В настоящих автомобилях здесь применяются шаровые шарниры, благодаря им возможно перемещение тяг в любом направлении. Для нашего миникара мы предлагаем изготовить более простые шарниры, причём они могут быть двух типов. Если в школе есть токарный станок, выточите на нём стальной палец 34, имеющий в средней части форму шара. Наконечник тяги 29 имеет цилиндрическое отверстие, соответствующее диаметру сферической части пальца. Прежде, чем привернуть палец 34 к рычагу 30, с обеих сторон наконечника тяги поставьте кольца из пенистой резины. Вместо такого шарнира можно сделать хороший шарнир из куска стали квадратного сечении. У стального «кубика» 36 два вертикальных отверстия и горизонтальная канавка для установки полосы рычага 28.

Один палец (стержень диаметром 6 мм) определяет положение рычага 28 в шарнире 36, второй горизонтально установленный палец служит для соединения шарнира с обоймой 37. подогнанной к трубке тяги 29.

Ребята, нужно очень старательно изготовить все детали подвески колёс и рулевого управления, так как от этого зависит безопасность поездок на миникаре.

АДАМ СЛОДОВЫ

Веселая страничка

КРОССВОРД

ПО ВЕРТИКАЛИ:

1. Участник олимпийских игр. 2. Система организованного использования туристами попутных машин для проезда части пути. 3. Отдел физики, изучающий звук. 4. Струя жидкости, вытекающая из земли. 5. Состязание в беге на дистанцию 42 км 195 м.

ПО ГОРИЗОНТАЛИ:

1. Водоем. Бассейн, оборудованный для содержания морских животных я рыв с целью их наблюдения и исследования.

6. Инструктирующее должностное лицо, 7. Постоянно дующий от тропиков к экватору сухой тропический ветер. 8. Гладкая пластинка, дощечка.

РЕБУС

Техническая загадка

На цветных кубиках помещены символические рисунки, представляющие исторические изобретения и открытия из области науки и техники.

Буквы на рисунках — эго начальные буквы фамилий творцов этих изобретений.

В своих ответах укажите, как назывались эти великие ученые и изобретатели?

Ответы присылайте на почтовых открытках с приклеенным конкурсным талоном.

Наш адрес: Польша. Варшава. Абонементный ящик 4004. Редакция журнала «Горизонты техники для детей».

* * *

_{ОТВЕТ НА КРОССВОРД (см. стр. 24)}

_{ПО ВЕРТИКАЛИ:}

_{1. Олимпиец 2. Автостоп 3. Акустика 4. Источник 5. Марафон}

_{ПО ГОРИЗОНТАЛИ:}

_{1. Океанариум 6. Инструктор. 7. Пассат 8. Планка}

_{Ребус: Автомобилисты на старт!}

_{* * *} 

_{Главный редактор В. Вайнерт}

_{Редколлегия: И. Бек, М. Марианович (отв. секретарь), Г. Тыкша (зам. главного редактора)}

_{Московский корреспондент В. Климова}

_{Художественный и технический редактор Л. Браковецкий}

_{Перевод и литературная обработка И. Калва}

_{Адрес редакции: Польша, Варшава. Абонементный ящик 1004}

_{Телефон 21-21-12}

_{Рукописи не возвращаются}

_{ИЗДАТЕЛЬСТВО ГЛАВНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ В ПОЛЬШЕ}

Оглавление

Автомобиль вчера, сегодня, завтра

Однажды в старинном немецком городе Фрейберге…

Янтарь — золото севера

По белу свету

Мир в глазах физика

Химия в нашем доме

Миникары на старт

Уголок юного конструктора

Веселая страничка

Техническая загадка