Воскресенье, 28.05.2017, 05:52
Приветствую Вас Гость | RSS

Сайт учителя физики

Статистика

Коротко о физике

 

Путь к четырем «стихиям»
 
        Понятие силы, первоначально основанное на «мышечном чувстве», позднее стало выражать источник и причину не только человеческой, но и всякой деятельности, откуда бы она не исходила. Науку захлестнул поток самых «немыслимых» сил. До сих пор в физике сохранились отголоски того времени. Говорят об «электродвижущей силе», хотя это не сила, а работа. Говорят о силе света, силе тока, но к силе, как таковой, они не имеют отношения. Лишь при исследовании механического движения понятие «сила» полностью оправдано.
      Согласно взглядам Ньютона «приложенная сила есть действие, произведенное над телом, чтобы изменить его состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Сила проявляется единственно только в действии и по прекращении действия в теле не остается». При этом Ньютон не рассматривает «физических причин и местопребывания сил». Для него важно было установить законы движения тел. Сила интересует его лишь как своего рода математическая абстракция, которую можно ввести в точные математические уравнения.
        Несмотря на грандиозные успехи ньютоновской механики, наука, как и раньше, далека была от четкого и ясного понимания физической природы силы. Неудивительно, что некоторые ученые с предубеждением относились к понятию «сила», считали его попросту излишним в науке.
        В первой половине XVII века Декарт пытался обойтись без этого понятия. Все взаимодействия между телами он сводит к непосредственному переносу движения от одноготела к другому в результате давления, толчка или удара.
        Вслед за ним Даламбер выразил «силе» недоверие, лишив ее права называться одним из основных понятий механики.Совсем устранена сила в механике Г.Герца.
        Лишь в ХХ веке физики разобрались в истинной природе сил. Мысленно сведя все взаимные действия действия тел друг на друга к «элементарным взаимодействиям» мельчайших частиц, из которых сложены тела, они пришли к четырем фундаментальным силам. Это силы тяготения, электромагнитные силы, ядерные силы и так называемые слабые взаимодействия. При этом термин «сила» опять совершил метаморфозу, изменив свое значение. В глазах физиков «сила» выступает как качественное определение типа взаимодействия элементарных частиц, указывая его природу. В настоящее время нельзя указать какое-либо явление, которое потребовало бы для объяснения новых сил, сверх перечисленных. Все многообразие царящих в природе взаимодействий складывается из этих четырех «стихий».
 По страницам ТМ
 
Новейшее секретное оружие СВЧ-пушку (микроволновую) 
предлагают использовать на вооружение американской армии. Эта пушка "выстреливает" электромагнитными волнами на расстоянии до 1 км. У человека попавшего в ее зону действия, под кожей на глубине 0,3 мкм начинает кипеть вода и кровь, возникает острейшая боль. Однако боль немедленно прекращается, как только объект просто выходит из зоны действия электромагнитных волн. Разработчики (лаборатории ВВС США) считают, что пушка не несет вреда организму в целом, но исключительно эффективна против крупных скоплений людей. Ее предполагают использовать в крупных городах, для разгона демонстрантов.
          Такие пушки развернут и возле важных военных объектов, чтобы предотвращать проникновение боевых групп противника.
 
Что мы знаем об изготовлении дифракционных решеток?
 
             Хорошие решетки имеют тысячи щелей или штрихов на 1 мм. Точность изготовления решетки должна быть велика. Если бы хоть одна щель смещена на 0,00001 мм (т.е. на 1/40 длину волны) решетку бракуют. Нарушение правильности чередования щелей искажает дифракционную картину, приводит к появлению лишних линий - "духов".
            Изготовление дифракционной решетки - труднейшая научно-техническая задача. Машину для изготовления решеток устанавливают на глубоко врытом в землю фундаменте. Температуру в помещении поддерживают постоянной с точностью до 0,01 К. При изготовлении одной дифракционной решетки алмазный резец проходит путь 27 км. Перед нарезанием машина от 5 до 20 часов работает на холостом ходу для стабилизации режима работы всех узлов. Нарезание одной решетки длится до 7 суток при времени нанесения одного штриха 3 секунды.
 
КАК НАКАЛЯЛАСЬ НИТЬ
 
   История лампочки представляет собой целую цепь открытий, сделанных разными людьми в разное время.
 
ЯБЛОЧКОВ ПАВЕЛ НИКОЛАЕВИЧ ( 14.09.1847 - 31.03.1894 ). Изобретатель в области электротехники. Родился в Сердобском уезде Саратовской губернии. Окончил Николаевское инженерное училище и Техническое гальваническое заведение в Петербурге. Изобрел в 1876 г. первый практически пригодный источник электрического освещения – электрическую свечу, совершившую переворот в светотехнике, сконструировал трансформатор, разработал серию конструкций различных электротехнических устройств – индукционные катушки, электрические машины, химические источники тока и др., впервые применил конденсатор в цепях переменного тока.
 РУССКИЙ СВЕТ В ПАРИЖЕ
  История техники полна парадоксов и сюрпризов. Кому, например могло прийти в голову, что улицы и площади Парижа в 1878 году засияют «свечами Яблочкова», ещё молодого изобретателя родом из села Сапожок Сердобского уезда Саратовской губернии! И что человек из российской глубинки станет кавалером ордена Почётного легиона, а вся Европа узнает о «русском свете». Примечательно такое совпадение: Павел Яблочков появился на свет в 1847 году, то есть был сверстником великого американца Томаса Альвы Эдисона. Ещё юношей он погружается в проблемы электротехники, которая начинает демонстрировать свои возможности. Военно-инженерное училище, электротехническая школа, служба в саперном батальоне определили его интересы. Весьма кстати пришлась работа на телеграфе, куда изобретатель подался, скорее всего, потому, что там была возможность совершенствоваться в электротехнике – сначала в должности заместителя начальника, а потом и начальника телеграфной службы Московско-Курской железной дороги. В Москве Яблочков ещё больше погружается в атмосферу профессиональных интересов, активно общается с физиками и электриками, членами Общества любителей естествознания, антропологии и этнографии. О самых последних достижениях и новинках узнавал в кружке изобретателей при Политехническом музее. Тогда и решил заняться проблемами городского освещения.
   Став заметной фигурой в железнодорожном ведомстве, Яблочков добился разрешения установить на императорском поезде электроосветительную установку, когда в 1874 году Александр II отправился в Крым. Дуговые лампы не подвели, но практическая их эксплуатация побудила изобретателя к их модернизации. Вскоре пришёл новый успех: ему удалось сделать дуговую лампу без регулятора, то есть создать «свечу» - в ней вольтова дуга не прерывалась, пока полностью не выгорали оба электрода. Но серьёзные эксперименты требовали серьёзных денег, которых катастрофически не хватало. А что если заинтересовать американских предпринимателей? Тем более что в 1876 году должна была открыться Всемирная выставка в Филадельфии. Но бедность внесла существенные поправки в эти планы, доступен был только Париж. Зато здесь ему удалось заразить своим оптимизмом известного специалиста академика Бреге, в распоряжении которого были мастерские с лабораториями. К началу 1876 года разработка свечи была завершена. Удалось даже получить на неё французский патент. Свеча Яблочкова была на удивление проста, и умудрённые опытом спецы диву давались, почему никому раньше не пришла в голову столь рациональная конструкция. Два параллельных угольных стержня соединялись гипсовой пластиной, которая препятствовала образованию вольтовой дуги по всей высоте стержней, кроме их верхних концов. Эти концы соединял запал из угольного порошка, смешанного с клейким веществом – материала с малой проводимостью. Под действием электрического тока запал сильно нагревался, сгорал и образовывалась вольтова дуга. Она-то служила источником света.
   Свеча Яблочкова произвела много шума. Фонари с ней осветили парижскую Aven L Opera. На Всемирной выставке в Париже 1878 года она тоже произвела фурор. Парижане атаковали площадь Оперы и театр Шарле, дивясь «русскому свету», им обзавелся знаменитый магазин «Лувр», он засиял в порту Гавра. «Генеральная компания электричества» на патентах Яблочкова стала зарабатывать крупные дивиденды.
   Изобретателю только 31 год. Полный энергии и грандиозных замыслов, он организует в Санкт-Петербурге «Товарищество электрического освещения Яблочкова – изобретатель и Ко». Другим его детищем стал электротехнический завод. Поскольку дуговые лампы требовали питания переменным электрическим током, ещё не освоенным электротехникой. Яблочков принялся за разработку генераторов переменного тока. Как видим задолго до большевиков, до Ильича, этот неугомонный молодой человек решительно взялся за электрификацию России, начав её со столицы империи.
   В 1878 году зажглись электрические фонари на Литейном мосту и на Екатерининской площади, напротив Александринского театра. Весёлое было зрелище: по свистку фонари то зажигались, то гасли, собирая толпы зевак. Свечами Яблочкова поспешили обзавестись Балтийский, Путиловский, Обуховский и Ижорский заводы. В Москве, где по торжественным дням всегда устраивали иллюминацию, с помощью дуговых светильников в окнах университета со стороны Моховой, Охотного ряда и Театральной площади сооружали «электрическое солнце». Лучи его подобные прожекторным, народ встречал с ликованием: вот уж на самом деле «кричали женщины «ура» и в воздух чепчики бросали»…
   Не найдя поддержки во властных и иных структурах, Яблочков всё-таки опоздал. В 1879 году за океаном лампа накаливания Эдисона стала смертным приговором дуговым светильникам, вскоре почти вытеснив их из светотехнической практики. К сожалению, подвижники долго не живут. Перенапряжение, опасные эксперименты с химическими источниками тока, бытовая неустроенность, а порой и банальная нужда окончательно подорвали и без того слабое здоровье изобретателя. Переехав в 1893 году в Саратов, он заболел и на следующий год умер.
 СУДЬБА НЕМЦА В АМЕРИКЕ.
   Электрическую лампу накаливания неизменно связывают и именем великого американца Томаса Альвы Эдисона. Но его намного опередил Генрих Гёбель (родился в 1818 году), скромный часовщик из провинциального немецкого городка Шпринге под Ганновером. Хотя и он, как оказалось, имел предшественника – американца К.В.Штарра. Эдисон ещё не родился, а Штарр в 1845 году в Великобритании подал заявку, чтобы получить патент на лампу с двумя электродами. Естественно Гёбель начал работу с усовершенствования именно этой идеи. Наладив отношения с профессурой родного ганноверского училища, он провел ряд важных опытов. Но Европа конца сороковых годов позапрошлого века как-то довольно опасно бурлила, и тридцатилетний изобретатель почел за благо перебраться за океан, в США, где кипела тогда не столько политическая, сколько деловая активность. Воодушевленный свободой здешнего бизнеса, он открыл в Нью-Йорке часовой магазин. А на его крыше зажёг яркие дуговые фонари, надеясь привлечь толпы покупателей. Но перепуганные горожане вызвали пожарных, а те в свою очередь, через суд запретили эту новацию. Тут-то Гёбеля и осенило – будущее за лампами накаливания! Часовое дело отодвигается на второй план. 
    Свеча Яблочкова произвела много шума. Фонари с ней осветили парижскую AVENUE L OPERA. На всемирной выставке в Париже 1878 года она тоже произвела фурор.
   Он оборудует лабораторию, где с прежней энергией и немецкой обстоятельностью принимается за эксперименты. Конечно, материальные возможности у него были ограниченные, в ход шли пузырьки от одеколона и оказавшиеся под рукой стеклянные трубки. Заполнив их ртутью, а затем, сливая её, он создавал вакуум (нужных вакуум-насосов ещё не было). Нить накаливания была угольная.
     В 1854 году, то есть за четверть века до Эдисона, его лампы были способны гореть десятки часов! Ими освещался часовой магазин. Больше того, Гёбелю суждено было стать пионером ещё одного проекта – световой рекламы: свою повозку с подзорной трубой, в которую любой желающий мог наблюдать звёздное небо, он иллюминировал новыми лампами. Приоритет Гёбеля очевиден. Но его успех опередил время: Сименс ещё не создал динамо-машины, а Шпренгель – ртутного вакуум-насоса. Кроме того, в очередной раз напомнила о себе вечная истина: таланту нужны оперативность и, простите за банальность, деньги. А их изобретателю не хватило даже для регистрации патента на лампу с угольной нитью! Опоздал он и с публикацией, оформив её лишь в 1882 году. Поэтому вместо него на Всемирной выставке в Париже в 1881 году аплодисменты срывал Эдисон. Ему хватило и оперативности и денег. Тем не менее дальнейшие события и судебные споры доказали, что практически пригодная лампа накаливания была создана Гёбелем задолго до Эдисона. Больше того, американский патент Эдисона суд дезавуалировал – до истечения срока охранных прав Гёбеля.
 
 ГЕЙНРИХ ГЁБЕЛЬ (20.04.1818 – 4.12.1893) Германский часовщик, представил в Нью-Йорке первую пригородную для практического применения электрическую лампу накаливания.
ЛОДЫГИН АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ (18.10.1847 – 16.03.1923)
 
 РУССКАЯ ПРИВЕЛЕГИЯ.
    Другой герой нашей истории – Александр Николаевич Лодыгин из Липецкого уезда Тамбовской губернии, родившийся в семье отставного поручика в 1847 году (как и Яблочков с Эдисоном). Лодыгин неспроста выбился в изобретатели. В стране, где только что отменили крепостное право, восемнадцатилетний юнец с головой уходит в строительство не чего-нибудь, а… электролёта! Правда голод не тётка, и с 1866 года искатель удачи находит приют в Московском юнкерском училище – на полный кошт по бедности. Уже в первой половине 1870-х годов лампами А.Н.Лодыгина осветились некоторые улицы Санкт – Петербурга. Но душа рвется на волю, и уже год спустя он трудится слесарем в Туле, на оружейном заводе. Теперь его увлекла новая задумка – проект электролёта-геликоптера, который вскоре без ложной скромности был им предложен военному ведомству. А кабину пилота он оборудует лампами накаливания собственной конструкции. В 1870 году молодой изобретатель по приглашению едет во Францию для строительства военного электролёта – в отчаянной попытке отразить нашествие пруссаков. Но время было упущено, и после военного поражения Франции Лодыгин возвращается домой. Продолжается упорная работа над лампами. Ему удается значительно увеличить срок их службы. Из его мастерских выходят светильники самого различного назначения: уличные, сигнальные, железнодорожные, шахтные, взрывобезопасные, комнатные, в том числе настенные, лестничные. За рубежом о Лодыгине знали немногие, зато уже в первой половине 1870-х годов его лампами осветились некоторые улицы Санкт-Петербурга, Галерная гавань. Зажглись они и под водой, при возведении Литейного моста.
    В 1874 году за изобретение лампы накаливания Академия наук присуждает ему Ломоносовскую премию в 1000 рублей. О его работах узнает Эдисон, а в 1884 году он снова получает приглашение в Париж для строительства завода по производству ламп накаливания. Четыре года спустя подобный завод Лодыгин строит в США, на сей раз для фирмы «Вестингауз». Ещё в 1890 году изобретатель получил патенты на лампы с нитью накала из вольфрама, молибдена, осмия, индия и родия. В Париже в 1894 году ему удаётся построить собственный ламповый завод. Здесь в 1901 году на всемирной выставке он демонстрирует лампы с молибденовой нитью. А привилегию на лампу с вольфрамовой нитью в 1906 году поспешила приобрести «Дженерал электрик». И всё-таки Лодыгин неудержимо стремится на родину, горит желанием помочь стране после поражения в войне с Японией в восстановлении промышленного потенциала. Но ему находят лишь место заведующего подстанциями столичного трамвая. С досадой в душе изобретатель покидает Россию. Как оказалось, навсегда. Смерть настигла Александра Лодыгина в Бруклине 16 марта 1923 г.
 НЕ ПОНИМАЯ ЗАКОНА ОМА. 
    Томаса Альву Эдисона представляют автором 1100 патентов. Его вклад в технику второй половины ХIХ – первой трети ХХ века трудно переоценить. Среди многочисленных его новаций – телеграф, генератор постоянного тока, микрофон, фонограф, силовая тяговая система для железной дороги и, наконец лампы накаливания. А ведь будущий корифей изобретений даже не закончил школы (впрочем, когда в Штатах шла Гражданская война, в среднем всё обучение каждого ученика продолжалось не более двух лет). Мало того, в школе его считали неспособным к усвоению наук, чуть ли не дебилом. Да и проблемы со слухом в детстве не располагали к оптимизму. Учителя, как это нередко бывает, проглядели в мальчике мощную страсть к знаниям, не заметили ростков незаурядного интеллекта, непреодолимой тяги к деланию полезных вещей. Тем не менее, пройдет много лет, и знаменитый Эдисон признается своему учёному помощнику Френсису Эптону: «Изобретая лампу, я ничего не понимал в законе Ома».
    В 12 лет он продавал газеты, отнюдь не из-за бедности (семья Томаса была вполне благополучной): полученные деньги шли на химические реактивы для его опытов. Работая телеграфистом, параллельно занимался изобретением… аппарата для голосования. Разбогатев на фонографе, который он довёл до коммерческого совершенства. Томас с первой половины 1870-х годов решительно берётся за разработку лампы накаливания, пригодной для практического использования. Если в 1873 году хватало всего лишь на полчаса, то Эдисон добился 48-часового непрерывного горения. Публика того времени долго не могла себе представить, как свет «может бежать по проводам»…
    Талант и интуиция сочетались у Эдисона с фантастическим (и фанатическим) упорством. Например, подбирая подходящий материал для нити накаливания, он испытал 6000 видов бамбуковых волокон. В конкуренции с другими его выручала способность охватить всю проблему целиком. Так было и с лампой накаливания. Для её успешного внедрения он создал электрогенераторы, электростанции, электросчётчики, штепсели, предохранители и прочее.
   1879 год отмечен окончательным признанием его лампы накаливания. Он применил параллельное соединение источников света, и выход из строя одного из них не приводил теперь к отключению всего освещения. В канун 1880 года Эдисон в очередной раз поразил воображение своих сограждан. Несколько вагонов выделенных железнодорожной компанией, оборудовали его лапами, и три тысячи человек (в том числе журналисты, учёные, бизнесмены и конгрессмены), которых пригласили в Мело-Парк, под Нью-Йорком, с восторгом наблюдали сказочную феерию света…
    Среди горячих почитателей Эдисона был Генри Форд. В 1929 году он организовал грандиозное празднование 50-летия изобретения лампы накаливания.
 
ЭДИСОН ТОМАС АЛВА (11.02.1847 – 18.10.1931) Американский электротехник, создатель первой центральной электростанции постоянного тока. Изобрёл лампу с угольной нитью, фонограф, щелочной аккумулятор, угольный микрофон, различные электроустановочные приспособления и многие другие устройства (около 1200) в области телеграфии измерительной техники и электромашиностроения.
 
>>далее
Поиск

Copyright MyCorp © 2017
Создать бесплатный сайт с uCoz