Юный техник, 2002 № 09

В итоге у Анны получился конструктор, который представляет собой набор из 34 (хотя можно и увеличить количество) деталей. Все они выполнены в виде цилиндриков диаметром 15 мм и длиной 130, 80 и 40 мм. Основной материал — кусочки ковролина. Именно этот материал случайно попал в руки юной изобретательницы, когда в ее доме шел ремонт. Обрезки родители девочки хотели выбросить на помойку, но Аня скрутила из ковролина трубочку и поняла — лучший материал вряд ли подберешь! Осталось только определить размеры прямоугольных кусочков. Высоту Аня определила быстро — это 130, 80 и 40, а ширину пришлось подбирать опытным путем. Главное, в своих рекомендациях автор советует, чтобы в плотно скрученном состоянии диаметр цилиндриков не превышал 15 мм.

Края плотного материала легко прижимаются крупными стежками, выполненными толстыми нитками. Заготовив требуемое количество элементов, далее следовало подумать о том, как сделать их «липкими». Из полосок «липучек» Анна нарезала кружочки диаметром 15 мм и полоски шириной 15 мм и длиной 48 мм. Кружочки она пришила на торцы, а полоски — по периметру цилиндриков. В качестве игрового поля как нельзя лучше подошел прямоугольный кусок ковролина, наклеенный на лист фанеры размером 200x800 мм. Что получилось в итоге, вы видите на фотографии.

Если у вас есть братишка или сестренка и игра Анны Ивановой вам понравилась, сделайте такой конструктор и учтите замечания воспитателей детского сада.

«ЛЕТАЮЩАЯ ТАРЕЛКА»

В самолетах и вертолетах подъемная сила возникает при движении профилированной лопасти винта или крыла в воздушном потоке, при этом набегающий поток воздуха неравномерно обтекает верхнюю и нижнюю поверхности: под крылом создается повышенное давление, а сверху — разряжение.

Дмитрий Ильичев из Златоуста предлагает иной способ создания подъемной силы, применительно к летательным аппаратам. Основывается он на подсасывающем действии струи (см. рис. 1).

Этот эффект широко применяют в технике, например, в струйных вакуумных насосах. Рабочий элемент такого насоса — скоростная струя жидкости или газа, которая захватывает молекулы воздуха, поступающие из откачиваемого объема, и уносит их с собой. При скорости газовой струи выше скорости звука удастся создать глубокий вакуум с давлением до 10^-6

Па.

Как же представляет работу своего летательного аппарата юный изобретатель? Упрощенно он выглядит как дискообразное крыло, верхняя поверхность которого от центра к периферии обдувается скоростным потоком воздуха (см. рис. 1, 2, 3).

При этом поток захватывает молекулы пограничного слоя воздуха и уносит их с собой, создавая над крылом разряжение. Понятно, что из-за перепада давления над и под крылом создается подъемная сила. Причем, она будет тем больше, чем выше разность давлений и больше площадь летательного аппарата.

Для исследования аэродинамических качеств необычного аппарата Дмитрию пришлось даже изготовить модель со специальной турбиной (см. рис. 5).

Она представляет из себя полый рычаг 3, с одной стороны которого находится центробежная турбина 1, а с другой — исследуемое дискообразное крыло 4. Продувая его различными скоростными потоками воздуха и замеряя при этом величину подъемной силы 5

, Ильичев построил график зависимости подъемной силы от скорости воздуха (см. рис. 4).

Из него хорошо видно, что зависимость эта квадратичная. Скорость подаваемого потока воздуха замерялась с помощью самодельной трубки Пито, состоящей из приемника динамического и статического давления. В состоянии покоя «летающей тарелки» давление над и под крылом было одинаково и равно атмосферному. После включения турбины воздушная струя «омывала» верхнюю поверхность крыла с высокой скоростью. Давление на этой стороне по уравнению Бернулли обязательно должно было быть меньше атмосферного. Так и получилось на практике.

Но полученные результаты показали расхождение величины подъемной силы, полученной экспериментально и рассчитанной по формуле, на 39 %. Эту погрешность легко объяснить несовершенством измерительных приборов и некоторым упрощением расчета давления над крылом.

А самым любопытным оказалось, что подъемная сила значительно возрастала при увеличении угла атаки плоскости крыла или после размещения на задней кромке отклоняющих щитков. На рисунках 1, 2 и 3 показаны три изготовленных Ильичевым «тарелки» с разными углами отклонения потока. А на рисунке 4 изображены три графика, по которым видно, что увеличение угла отклонения воздуха приводит к повышению давления под «тарелкой», а значит, и увеличению подъемной силы.