Юный техник, 2009 № 10

Журнал Юный техник

Основа модели — колесо от старого детского велосипеда с литой резиновой покрышкой (брать колесо надувное не следует, поскольку будет мешать торчащий из его обода ниппель).

Итак, отыскав ровное круглое колесо, удаляем из него спицы. Внутреннюю поверхность обода заравниваем и аккуратно оклеиваем скотчем в два-три слоя. Затем из фанеры толщиной 2–3 мм выпиливаем лобзиком две боковые стенки. Чтобы они были строго одинаковыми, фанерные заготовки сбиваем тонкими гвоздиками и выпиливаем вместе. После этого напильником и наждачной бумагой выравниваем кромки, удаляем заусенцы и вытаскиваем гвоздики.

На

одной из стенок при помощи тонких гвоздей и клея ПВА укрепляем распорки. Их высота должна немного превышать ширину обода. К ним с помощью саморезов присоединим вторую стенку. Опорные и ведущие ролики лучше выточить на токарном станке из дюралевого прутка. Если такой возможности нет, то их следует изготовить из твердого дерева (бук, дуб). В этом случае вместо токарного станка можно применить укрепленную на столе дрель. Заготовку нужно укрепить гайками на длинном винте и зажать его в патрон дрели. Обтачивать ролик следует при помощи крупнозернистой шкурки, навернутой на круглый стержень.

На оси ведущего ролика имеется шкив, который через резиновый пассик вращает двигатель от игрушечного автомобиля через имеющуюся в нем замедляющую передачу. При сборке модели неизбежно смещение центра тяжести вбок от плоскости обода. Для его компенсации применяются балансиры — две тяжелые гайки, перемещаемые по длинному винту. Регулируя их положение, можно добиться как прямолинейного, так и криволинейного движения модели. Это позволит соревноваться на точность заезда ее в заданную точку. Запуск модели производится кнопочным выключателем.

Модель моноцикла:

_{1— боковая стенка; 2— распорка; 3— опорный ролик; 4— электродвигатель; 5— балансир; 6— ведущий ролик.}

А. ИЛЬИН.Рисунки автора

ЭКСПЕРИМЕНТ

Солнечное оружие Архимеда

Если верить легенде, во время осады Сиракуз римлянами в 212 году до нашей эры, защитники города сожгли римский флот, при помощи зеркал и отполированных до блеска щитов сфокусировав на триремах по приказу Архимеда солнечные лучи. Со временем к легенде начали относиться именно как к легенде, и возобладало мнение, что корабли поджигали метко брошенные зажигательные снаряды, а сфокусированные лучи солнца служили лишь прицельными метками для баллист, как лучи современных лазерных прицелов.

Первым, кто взглянул на легенду о зеркалах, как на задачу, был, по мнению историков, византийский математик, механик и архитектор Анфимий Тралльский, живший в VI веке. В своем труде «Об

удивительных механизмах» он попытался дать объяснение оптических свойств зажигательных зеркал и даже, по некоторым свидетельствам, сумел построить систему из семи шестиугольных зеркал, одно из которых помещалось в центре, а остальные — по сторонам. С помощью этой системы Анфимий якобы сжег дом обидевшего его соседа Зенона.

Впрочем, по свидетельству современника Анфимия, византийского историка Агафия, Анфимий дом не сжег, а лишь напугал соседа и его гостей «грозой». Гром имитировали удары по металлическим листам, а «молнией» был направленный на дом обидчика солнечный зайчик.

Так осуществимо ли «солнечное оружие»?

Наверняка вы поджигали с помощью лупы в солнечную погоду сухие листья или обрывки бумаги. Мощность луча в подобных опытах не превышает мощности излучения лампочки от карманного фонаря, но вся она сосредоточена на ничтожной площади пятна, и это позволяет получить температуру 500 °C и выше. Если сконцентрировать энергию на борту деревянной триремы, то, конечно, и она заполыхает.

Увеличительных стекол во времена Архимеда не было, но роль линз могли играть вогнутые зеркала или система из множества плоских зеркал, нацеленных в одну точку.

Остается лишь понять, каковы должны были быть размеры одиночного вогнутого зеркала или системы плоских зеркал. Ведь одно дело зажечь сухой лист, который находится в 5 см от лупы, другое — римские суда, стоявшие на якоре в пятидесяти метрах от стен Сиракуз. Маленькой линзой их не поджечь. И вот почему.

Часто мы говорим, что «линза или вогнутое зеркало собирает свет». Если говорить точнее, ни линзы, ни вогнутые зеркала, вообще никакие оптические устройства свет не собирают, а только лишь создают действительное изображение источника света.

Значит, для того, чтобы поджечь триеру, Архимед должен был на ее борту получить изображение солнца.

Чем меньше будут его размеры, тем лучше, значит, будет выше энергия и соответственно температура. Каковы же будут размеры изображения солнца, если мы наведем его на борт судна, стоящего на расстоянии 50 м?

На рисунке показано, как получается действительное изображение солнца при помощи линзы. Его размеры определяют центральный и осевой луч. На этих лучах мы построили подобные треугольники ОАВи OCD.

А дальше — давайте считать.

Диаметр Солнца около 1,4x10 ⁶км, расстояние от Земли до Солнца 150x10 ⁶км, расстояние от линзы до триеры — 0,05 км. Из подобия треугольников следует, что диаметр изображения Солнца равен 0,46 м, а площадь примерно 0,17 м ². И уменьшить его невозможно. А площадь входного отверстия собирающего устройства составит около 10 м ². При этом форму и конструкцию собирающего устройства теория не оговаривает. Они могут быть любыми.