Этот выпуск Патентного бюро специальный он посвящен работам, представленным на Всероссийской конференции учащихся «Юность, наука, культура», проходившей в Подмосковье с 30 марта по 2 апреля. Это было самое массовое мероприятие года с участием школьников. Были представлены работы почти из сотни городов, поселков и сел всех регионов России. По тематике представленных работ эта конференция также не имеет равных.

Работали 24 секции, а темы докладов охватывали все стороны науки, техники, культуры. Кроме исследовательских работ, ребята занимались и решением прикладных задач. Впрочем, судите сами.

Авторское свидетельство № 1072

ГИБКАЯ ЗАЩИТА

Натянул тросы — дверь на запоре.

Федор Индюхин

Свои разработки представили умельцы из Новокузнецка. Вот, к примеру, защитное устройство для оконного или дверного проема. Автор идеи, Федор Индюхин, изготовил для демонстрации небольшой макет.

Конструкция устройства не сложна: по периметру дверной или оконной коробки устанавливаются ролики, сквозь которые пропускается тонкий гибкий стальной тросик. Между роликами на этот трос надеты стальные кольца, сквозь которые пропущен второй такой же тросик. В свободном состоянии оба троса растянуты по коробке и не препятствуют доступу. Когда возникает необходимость закрыть проем, тросы натягиваются и их концы замыкаются. В проеме образуется частая сетка из стальных тросиков. Размер ее ячейки можно менять, устанавливая большее или меньшее число роликов и колец. Это устройство может найти самое широкое применение как для жилых, так и для служебных или технических помещений.

ТЕПЛИЦА САМА СЕБЯ ПРОВЕТРИВАЕТ

Построить автомат можно даже из… пластиковых бутылок.

Александр Кретов

Систему автоматического проветривания для теплиц разработал земляк Федора Индюхина, Александр Кретов. «У нас в Сибири довольно резкие колебания температуры от дня к ночи, — говорит Александр, — а дачные теплицы, как обычно, всю неделю без надзора, вот и появилась идея автоматизировать проветривание их, чтобы урожай не погиб».

Александр построил и испытал две системы Одна из них проволочная. 20–30 метров проволоки натягивается на роликах под потолком теплиц, а концы ее соединены с рычагами подъема створок форточки. Известно, что при изменении температуры воздуха длина проволоки тоже меняется — при нагреве она удлиняется, а при охлаждении укорачивается. Коэффициенты линейного расширения для меди и железа различаются немного, поэтому можно использовать как медную, так и железную проволоку диаметром 1,5–2,0 мм.

Вторая система вентиляции построена на принципе температурного расширения жидкости.

Александр предлагает использовать пластиковые бутылки из-под напитков. Несколько бутылок, заполненных водой, сложены стопкой и закреплены шпильками, образуя своеобразную этажерку. Сверху стопка поджата щитком, который тягами связан со створками дверей теплицы. При повышении температуры внутри теплицы вода в бутылках расширяется, давление передается на щиток, и тяги открывают двери. Особенно надежно механизм работает, если в бутылки залить керосин, потому что коэффициент температурного расширения у него почти в пять раз больше, чем у воды.

Любой умелец может изготовить такой механизм для своей теплицы За оригинальное решение проблемы Александру Кретову присужден Почетный диплом журнала.

ПОЛИВАЛЬНЫЙ АВТОМАТ

Поливать цветы в ваше отсутствие может простое автоматическое устройство.

Денис Поминов

Денис Поминов из Новокузнецка предложил автомат для полива растений в теплицах, вспомнив, что еще 2500 лет назад в Египте, во времена правления Птолемея II, в одном из храмов был установлен автомат для продажи «святой» воды. Верующие подходили после молитвы в храме к статуе льва, опускали в специальную прорезь монету, и из пасти льва выливалась порция воды. Автомат был устроен очень просто: монета падала на спусковой рычаг — и тот открывал клапан.

Денис усовершенствовал систему: вместо монеты он пристроил к спусковому рычагу небольшую емкость с водой. Как только вся вода испарится, емкость опрокидывается и ударяет по спусковому рычагу. Вода из большого бака расходится по грядкам, а по отводу наливается в испарительную емкость, возвращая систему в исходное состояние. Чем выше температура в теплице, тем быстрее испаряется вода в пусковой емкости и чаще происходит опорожнение большого бака. В холодную погоду испарение слабое, и автомат срабатывает реже. Вот такая несложная система с обратной связью.

СОМНЕВАЕШЬСЯ В КАЧЕСТВЕ БЕНЗИНА — ПРОВЕРЬ ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО

Проверить октановое число бензина? Нет ничего проще!

Алексей Шубин

Надпись на автомате бензозаправки утверждает, что в колонке 95-й бензин, а у вас есть сомнения… Как быть? Эту непростую проблему попытался решить Алексей Шубин.

Известно, что давление насыщенных паров бензина на стенки замкнутого сосуда при нагревании зависит от температуры и октанового числа. Основываясь на этом, Алексей собрал лабораторную установку — колбу, герметично соединенную с термометром и манометром.

Заливая в колбу поочередно различные марки бензина, Алексей нагревал пробы и фиксировал температуру и давление. По данным эксперимента он вывел формулу зависимости давления паров бензина от температуры для разных его марок. Более того, Алексей проградуировал манометр в октановых числах бензина, и теперь процедура занимает считанные минуты.

РАССЧИТАЛ, ПОСТРОИЛ — ПОБЕДИЛ

Авиамодели тоже можно строить по-научному.

Денис Гавриков

Денис Гавриков из Оренбурга увлекается авиамодельным спортом. И не просто полетами моделей, а воздушными боями кордовых моделей.

Для этих боев строят специальные модели с высокой маневренностью и хорошими аэродинамическими свойствами. Загоревшись желанием победить в таком бою, Денис решил сначала исследовать аэродинамические данные крыльев моделей. Авиамоделисты обычно используют прямоугольное крыло, а Денис взял крыло трапециевидной формы. Эксперимент проводился в аэродинамической трубе, где с помощью динамометров измерялись сила сопротивления, подъемная сила и их коэффициенты в зависимости от скорости воздушного потока и угла атаки крыла.

Сравнивая аэродинамические данные крыльев двух видов, Денис выяснил, что срыв потока для общепринятых моделей происходит при угле атаки 180°, тогда как крыло трапециевидной формы устойчиво работает на углах в 220°. Выходит, что модель с трапециевидным крылом будет значительно маневреннее и устойчивее в полете, чем обычные. На основе проведенных расчетов и испытаний Денис построил модель с трапециевидным крылом, которая на городских соревнованиях по авиамодельному спорту в воздушном бою заняла первое место!

ДЛЯ РОДНОЙ ШКОЛЫ

Физические кабинеты нынешних школ не очень богато оборудованы, вот и приходится ребятам самим изготавливать нестандартные приборы. Иван Лукьянов и Михаил Замаренков из Калуги взялись да и построили лабораторную аэродинамическую трубу.

Состоит труба из трех секций: заборная воронка, экспериментальная камера и вытяжной вентилятор. Воронку ребята выклеили из ткани с эпоксидной смолой на специальной болванке. Экспериментальная камера — основной, можно сказать, узел — сделана прозрачной, из оргстекла. В средней ее части специальный подвес для установки обдуваемых моделей. Подвес через систему рычагов связан с лазерной указкой, которая фиксирует отклонение модели при обдуве на специальной выносной шкале.

Установка получилась компактная, ее легко переносить для демонстрации, а сам процесс нагляден и легко контролируется. Ребята продемонстрировали свой прибор на конференции, чем вызвали завистливые взгляды своих сверстников — аэродинамическая труба понравилась всем.

ИЗУЧАЕМ ФИЗИКУ НА ОПЫТАХ

Простой физический опыт может дать богатую пищу для размышлений.

Ивам Нестеров , Александр Соснин

Физику, да и другие науки, изучают по-разному. Можно просто «проходить», а можно экспериментировать, докапываться до корней. Когда такие поиски обретают законченный вид, они оформляются в виде докладов, и их было немало на конференции.

Учитель в классе демонстрировал физический опыт — изогнул проволоку буквой Z, установил ее серединой на острие вертикально стоящей иглы, и подключил это сооружение к электрофорной машине. Как только завертелось колесо машины, проволочка на острие тоже стала вращаться. Простой и красивый опыт, да и объяснение его кажется простым. Мол, электрические заряды стекают с острия проволочки и возникает импульс, закручивающий ее.

Многие принимают это на веру, а вот школьники из 21-й школы города Междуреченска Кемеровской области, Иван Нестеров и Александр Соснин, решили проверить, так ли это. Сомнения вызывало то, что опыт капризен, не всегда воспроизводится.

Поразмыслив над возможными механизмами вращения проволочки, ребята пришли к выводу, что таковых может быть два: ионный или тепловой.

Чтобы прояснить картину, провели прямые измерения сил, вызывающих вращение, измерили температуру воздуха в канале электрического тока. После этого стало ясно, что основной вклад вносят тепловые явления — нагревание молекул воздуха в зоне коронного разряда вблизи концов проволочки. На втором месте кулоновские силы взаимодействия. Однако с изменением внешних условий соотношение сил может меняться, этим и объясняется капризность опыта. Выполнив эту работу, ребята не только приобрели новое знание, но и научились проводить тонкие и точные измерения, ставить эксперимент.

Выпуск ПБ подготовил В. БУКИН

Рисунки В. КОЖИНА