Wstążka wymyślona przez Möbiusa. Wynalazca

KSIĄŻKI I ARTYKUŁY
Darmowa biblioteka / Książki i artykuły / A potem przyszedł wynalazca

WSTĄŻKA, KTÓRĄ OPRACOWAŁ MÖBIUS

A potem pojawił się wynalazca (TRIZ)

Książki i artykuły / A potem przyszedł wynalazca

TRIZ. Wstążka wynaleziona przez Möbiusa

W opowiadaniu słynnego pisarza science fiction Arthura Clarke'a „Ściana mroku” mędrzec Greil pyta swojego rozmówcę:

- Вот, - сказал он Брейлдону, - плоский лист. У него, разумеется, две стороны. Можешь ты представить себе этот лист без двух сторон?

Braildon spojrzał na niego ze zdziwieniem.

- To niemożliwe..."

Rzeczywiście, na pierwszy rzut oka jest to niemożliwe. Weź pasek papieru - ma dwie strony. Możesz połączyć, skleić końce paska, otrzymasz pierścień, a nadal będą dwie powierzchnie: zewnętrzna i wewnętrzna. A jeśli najpierw przekręcisz arkusz, a następnie połączysz końce? ..

„Graal ponownie połączył końce paska papieru, ale najpierw go skręcił.

– Przesuń teraz palcem – powiedział cicho Greil.

Braildon tego nie zrobił, już rozumiał, co miał na myśli stary mędrzec.

— Rozumiem — powiedział. - Nigdy więcej dwóch oddzielnych samolotów. Teraz - jedna ciągła powierzchnia, jednostronna płaszczyzna..."

„Skręcony” pierścień nazwano wstęgą Möbiusa – na cześć niemieckiego matematyka, który jako pierwszy opisał jego niezwykłe właściwości.

Wyobraź sobie, że mrówka podróżuje po zewnętrznej powierzchni zwykłego pierścienia. Jeśli mrówka nie przekroczy krawędzi, ale pójdzie wzdłuż liścia, powróci do punktu wyjścia, omijając zewnętrzną powierzchnię. Na wstędze Möbiusa podróż mrówki potrwa dwa razy dłużej: mrówka, nie przekraczając krawędzi, ominie obie powierzchnie – zewnętrzną i wewnętrzną. Taką podróż po niezwykłej planecie odbywa jeden z bohaterów „Ściany Mroku”. Fantastyczne, mówisz. NIE! Nawet dzisiaj niesamowite właściwości wstęgi Möbiusa są wykorzystywane w wielu różnych wynalazkach.

Представьте себе обыкновенную ленту, образующую кольцо. На наружную сторону ленты нанесен шлифовальный порошок. Ленту прижимают к изделию, прокручивают, идет шлифовка. Через какое-то время стирается и сам шлифовальный слой на ленте. Приходится прерывать процесс, менять ленту. Как сделать, чтобы лента работала вдвое дольше, если размеры ленты увеличивать нельзя? Несколько лет назад советскому изобретателю А. Губайдуллину было выдано авторское свидетельство на шлифовальное устройство с лентой Мёбиуса: размеры ленты остались прежними, но длина шлифующей поверхности (а значит, и долговечность ленты) увеличилась вдвое. Не правда ли, остроумное решение?

Istnieją filtry, w których ciecz przepuszczana jest przez pasmo materiału filtrującego. Stopniowo ta taśma się zapycha, trzeba ją wymienić. Pewnie już się domyślacie, co trzeba zrobić... Tak, dla filtra z paskiem Möbiusa wystawiono również certyfikat praw autorskich. Jest też certyfikat praw autorskich do magnetofonu z paskiem Möbiusa. W sumie w ostatnich latach w różnych krajach wydano ponad sto patentów i certyfikatów dotyczących praw autorskich na użycie tej niesamowitej taśmy. Okazuje się, że wynalazki powstają nie tylko według formuły „przebiegłość plus fizyka”, ale także według formuły „przebiegłość plus geometria”…

Wytnij dwa koła z tektury. Połóż jedno kółko na stole i trzymaj drugie koło nad pierwszym. Połącz krawędzie dysków kilkoma drewnianymi listwami. Zdobądź cylinder kratowy. Coś jak koło wiewiórki leżące na boku. Teraz obróć górną tarczę w jednym kierunku, a dolną w drugą. Jest krzywoliniowa sylwetka z cienką „talią”, przypominającą klepsydrę. Im większy kąt obrotu dysków, tym cieńsza „talia”. Ta figura nazywana jest hiperboloidą obrotową i ma wiele właściwości, które są bardzo atrakcyjne dla wynalazcy. Powierzchnia hiperboloidy jest krzywoliniowa, chociaż tworzą ją proste pręty. Stąd hiperboloida jest łatwa do wytworzenia. Wieża Szuchowa w moskiewskim centrum telewizyjnym na Szabołowce jest hiperboloidą. Wieża wykonana jest z prostych metalowych prętów, a „skręcanie” nadaje konstrukcji stabilność i wytrzymałość. Bardzo trudno byłoby zbudować wieżę z jakąkolwiek inną zakrzywioną płaszczyzną: potrzebne byłyby zakrzywione pręty.

Najcenniejszą właściwością hiperboloidy jest łatwość zmiany krzywizny jej powierzchni. Obróciłem podstawę - zmienia się krzywizna. Ta właściwość została wykorzystana w wielu wynalazkach. Na przykład w Japonii niedawno opatentowano „hiperboloidalne” rolki do przenośnika taśmowego. W przeciwieństwie do konwencjonalnych rolek cylindrycznych, rolki „hiperboloidalne” zmieniają swoją krzywiznę, a tym samym krzywiznę taśmy przenośnika. A to jest bardzo ważne. Podczas transportu ładunków masowych pas musi być wklęsły. Jeśli na przenośniku znajdują się pudła, taśma powinna być płaska.

W świadectwie autorskim nr 426 618 podano zastrzeżenia: „Wałek kopiujący kombajnu do ziemniaków, zawierający dwie tarcze osadzone na wale, połączone ze sobą gałązkami, znamienny tym, że w celu zapewnienia możliwości dostosowania powierzchni roboczej lodowiska do różnych profili łóżek, gałązki są połączone z dyskami na zawiasach, a dyski są osadzone na wale z możliwością obracania ich względem drugiego. Słowo „hiperboloida” nie jest wymienione, ale nawet bez wyjaśnienia jest jasne - właściwość hiperboloidy służy do łatwej zmiany krzywizny.

Istnieje wiele innych „wynalazków geometrycznych” opartych na wykorzystaniu paraboloid, spiral itp. Okazuje się, że wynalazca musi znać się nie tylko na fizyce, ale także na matematyce. I nie tylko matematyka. Jeśli do teorii pomysłowego rozwiązywania problemów dodamy wiedzę z przynajmniej „szkolnej” chemii, arsenał twórczy znacznie się wzbogaci.

Więcej >>

Zobacz inne artykuły Sekcja A potem przyszedł wynalazca.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Energia z kosmosu dla Starship 08.05.2024

Wytwarzanie energii słonecznej w przestrzeni kosmicznej staje się coraz bardziej wykonalne wraz z pojawieniem się nowych technologii i rozwojem programów kosmicznych. Szef startupu Virtus Solis podzielił się swoją wizją wykorzystania statku kosmicznego SpaceX do stworzenia orbitalnych elektrowni zdolnych zasilić Ziemię. Startup Virtus Solis zaprezentował ambitny projekt stworzenia elektrowni orbitalnych przy użyciu statku Starship firmy SpaceX. Pomysł ten mógłby znacząco zmienić dziedzinę produkcji energii słonecznej, czyniąc ją bardziej dostępną i tańszą. Istotą planu startupu jest obniżenie kosztów wystrzeliwania satelitów w przestrzeń kosmiczną za pomocą Starship. Oczekuje się, że ten przełom technologiczny sprawi, że produkcja energii słonecznej w kosmosie stanie się bardziej konkurencyjna w stosunku do tradycyjnych źródeł energii. Virtual Solis planuje budowę dużych paneli fotowoltaicznych na orbicie, wykorzystując Starship do dostarczenia niezbędnego sprzętu. Jednak jedno z kluczowych wyzwań ... >>

Nowa metoda tworzenia potężnych akumulatorów 08.05.2024

Wraz z rozwojem technologii i coraz większym wykorzystaniem elektroniki, kwestia tworzenia wydajnych i bezpiecznych źródeł energii staje się coraz pilniejsza. Naukowcy z Uniwersytetu w Queensland zaprezentowali nowe podejście do tworzenia akumulatorów cynkowych o dużej mocy, które mogą zmienić krajobraz branży energetycznej. Jednym z głównych problemów tradycyjnych akumulatorów wodnych było ich niskie napięcie, co ograniczało ich zastosowanie w nowoczesnych urządzeniach. Ale dzięki nowej metodzie opracowanej przez naukowców udało się pokonać tę wadę. W ramach swoich badań naukowcy zajęli się specjalnym związkiem organicznym – katecholem. Okazało się, że jest to ważny element, który może poprawić stabilność akumulatora i zwiększyć jego wydajność. Takie podejście doprowadziło do znacznego wzrostu napięcia akumulatorów cynkowo-jonowych, czyniąc je bardziej konkurencyjnymi. Zdaniem naukowców takie akumulatory mają kilka zalet. Mają b ... >>

Zawartość alkoholu w ciepłym piwie 07.05.2024

Piwo, jako jeden z najpopularniejszych napojów alkoholowych, ma swój niepowtarzalny smak, który może zmieniać się w zależności od temperatury spożycia. Nowe badanie przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców wykazało, że temperatura piwa ma znaczący wpływ na postrzeganie smaku alkoholu. Badanie prowadzone przez naukowca zajmującego się materiałami Lei Jianga wykazało, że w różnych temperaturach cząsteczki etanolu i wody tworzą różnego rodzaju skupiska, co wpływa na postrzeganie smaku alkoholu. W niskich temperaturach tworzą się bardziej piramidalne skupiska, co zmniejsza ostrość smaku „etanolu” i sprawia, że napój ma mniej alkoholowy smak. Wręcz przeciwnie, wraz ze wzrostem temperatury grona stają się bardziej łańcuchowe, co skutkuje wyraźniejszym alkoholowym posmakiem. To wyjaśnia, dlaczego smak niektórych napojów alkoholowych, takich jak baijiu, może zmieniać się w zależności od temperatury. Uzyskane dane otwierają nowe perspektywy dla producentów napojów, ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Produkcja laserów metodą druku 13.10.2012

Naukowcy z University of Cambridge opracowali technologię wytwarzania laserów przez drukowanie. Rozwój ma bardzo szeroki zakres możliwych zastosowań, od sprzętu medycznego po wyświetlacze.

Przypomnijmy, że laser to urządzenie, które dzięki zjawisku emisji wymuszonej umożliwia zamianę energii pompy na energię spójnego, monochromatycznego, spolaryzowanego i wąsko ukierunkowanego strumienia promieniowania. Najbardziej znanymi zastosowaniami laserów w nowoczesnej elektronice są optyczne urządzenia pamięciowe i optyczne linie komunikacyjne. Lasery do tych zastosowań są produkowane w technologii półprzewodnikowej. W Cambridge nauczyli się, jak „drukować” lasery z materiałów organicznych na dowolnej powierzchni.

Lasery te znalazły zastosowanie w cholesterycznych ciekłych kryształach (LC), podobnie jak w wyświetlaczach. Jeśli są zorientowane w określony sposób, helikalne cząsteczki mogą służyć jako rezonator optyczny - kluczowy element lasera. Pozostaje dodać barwnik fluorescencyjny, aby poprzez optyczne wzbudzenie rezonatora można było uzyskać promieniowanie laserowe.

Takie lasery znane są od dawna, ale wcześniej wytwarzano je poprzez umieszczanie ciekłych kryształów między dwiema szklanymi płytkami znajdującymi się w odległości setnych milimetra od siebie. W tym przypadku specjalna powłoka polimerowa szkła posłużyła do wyrównania cząsteczek LC. Jest to złożony proces, a wybór materiałów podłoża jest bardzo ograniczony. Osiągnięciem specjalistów z Cambridge jest uproszczenie tego procesu, dzięki czemu możliwe stało się stworzenie w jednym kroku szeregu wielokolorowych laserów metodą druku.

Za pomocą specjalnej drukarki atramentowej naukowcy wydrukowali setki kropek na podłożu LC pokrytym roztworem polimeru. Podczas suszenia polimer ustawiał cząsteczki LC, zamieniając kropki w lasery. Naukowcy twierdzą, że prawie każdą powierzchnię można wykorzystać jako podstawę, a istniejący sprzęt drukarski jest potencjalnie odpowiedni do procesu drukowania.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Bezzałogowe statki powietrzne z biokadłubem

▪ Indianie lecą na Marsa

▪ Najszybsza roślina

▪ Telewizor zewnętrzny Samsung Taras

▪ Autonomiczny samochód zamienia kierowcę w instruktora

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część opisów stanowisk na stronie internetowej. Wybór artykułu

▪ artykuł Podpisano, więc spadaj z ramion. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Jaka jest różnica między kapitalizmem a socjalizmem? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Elektryk elektryk. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Skrócona antena na 160 metrów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Siła palca. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn