Взламывая технологии

У путешествия по воздуху есть много преимуществ. На пути самолета нет препятствий, которые ограничивают наземные передвижения, поэтому он может лететь на большой скорости прямо к месту назначения. Но чтобы подняться в воздух, нужна подъемная сила, которая противодействует силе тяжести, или весу самолета. Один из способов решения этой проблемы — создание аппаратов легче воздуха: воздушных шаров или дирижаблей. Однако у таких аппаратов есть существенный недостаток: во время подъема они с трудом двигаются вперед и ими нелегко управлять. Самолеты тяжелее воздуха, у них подъемная сила создается с помощью крыльев — поверхности специально изогнутой формы, которая рассекает воздух. При этом давление воздуха над крылом меньше, чем под ним, что создает силу, которая толкает крыло (и самолет) вверх. Чтобы создать подъемную силу больше веса самолета, он должен лететь с высокой скоростью. Это обеспечивает двигатель — винтовой или реактивный, — который создает тягу, проталкивающую самолет сквозь воздух.

^{Давление воздуха под крылом выше, чем над ним, поэтому крыло поднимается}

^{На самолет действуют четыре силы, которые и определяют его полет}

Железнодорожный транспорт

Езда по рельсам более эффективна, чем по дорогам. Поезда могут перевозить намного больше грузов и гораздо быстрее, чем автомобили. Вагоны и локомотивы катятся по рельсам на гладких металлических колесах. Чтобы обеспечить достаточное сцепление, поезд должен быть очень тяжелым, но при движении гладкие рельсы создают очень небольшое сопротивление, поэтому поезда могут перевозить сотни людей или очень крупные грузы гораздо эффективнее, чем другие виды наземного транспорта. Производительность поездов увеличивается еще больше при замене паровых локомотивов дизельными и электрическими. Однако у железнодорожного транспорта есть некоторые серьезные недостатки: создание разветвленной железнодорожной сети и необходимых поездов стоит дорого, к тому же поезда могут ходить только там, где для них проложены рельсы.

Сигналы на железной дороге

Сигналы на железных дорогах не такие, как на автомобильных. Например, может использоваться группа сигналов на разных светофорах. В такой системе зеленый сигнал будет показывать, что участок дороги впереди пуст. Красный — что на участке есть поезд и нужно остановить состав. Желтый — что впереди есть красный сигнал. На стрелочных переводах подвижные участки рельсов присоединены к главным рельсам так, что машинисты идущего поезда могут перевести стрелки самостоятельно.

Строительство

Этот вид инженерного дела имеет дело с силами, действующими внутри любого сооружения: дома, туннеля или моста. Инженеры обязаны гарантировать, что используемые при работе материалы и конструкции достаточно прочны, чтобы удерживать вес здания.

Нагрузки

Силы, воздействующие на конструкции, называются нагрузками. К ним относят вес самой конструкции и любых объектов, которые могут использовать постройку. Инженеры-строители проектируют здания так, чтобы нагрузки передавались через элементы конструкции на землю. Горизонтальные элементы (например, перекладины и балки) передают нагрузки на вертикальные (стены, колонны или столбы), а те — на фундамент, создающий прочную основу для всей конструкции.

^{Дом сконструирован таким образом, чтобы удерживать вес крыши, стен и полов. Вся нагрузка должна передаваться через элементы конструкции в землю, иначе дом развалится!}

^{Перемычка давит на столбы, которые давят на перемычку, удерживая ее. Эта система не подходит для больших пространств: противодействующие силы могут выйти из равновесия, и перемычка треснет}

^{Арка может перекрывать более широкие пролеты, чем перемычка. Ее изогнутая структура опирается не прямо вниз, а в стороны. Эта сила уравновешивается вертикальным давлением столбов и боковым упором стен, поэтому конструкция остается стабильной при больших нагрузках}

^{Изобретение в 1852 г. Элишей Отисом безопасного лифта сделало возможным строительство многоэтажных зданий}

^{Вес небоскреба не переносится на его стены. Нагрузка передается на внутренние колонны из стали или бетона}

Пространство