Определение физических явлений

1. Перед подключением пылесоса проверьте, соответствует ли рабочее напряжение и мощность устройства (указана в данном руководстве и на корпусе пылесоса) напряжению в электросети и мощности электрической розетки

2. Всегда следует отключать пылесос от сети, если вы не пользуетесь пылесосом, а также перед его очисткой.

3. Перед тем как отключить пылесос от сети, выключите его кнопкой включения/выключения.

4. Никогда не вынимайте вилку из розетки электросети, дергая ее за сетевой шнур или за сам пылесос.

5. Не рекомендуется пользоваться электрическим удлинителем для подключения пылесоса.

6. Не ставьте пылесос на сетевой шнур. Следите, чтобы шнур не соприкасался с острыми краями или горячими поверхностями и чтобы он не пережимался дверью. Запрещается перемещать пылесос, тяня или дергая за сетевой шнур.

7. Запрещается погружать пылесос в воду и другие жидкости или пылесосить мокрую поверхность. Не касайтесь пылесоса или сетевого шнура мокрыми руками или ногами.

Для того чтобы понять, что такое «невидимость», необходимо сперва разобраться, что такое «видимость» предмета. В вакууме или в однородной прозрачной среде лучи света распространяются прямолинейно. Однако, если луч встречает преграду, он изменяется — отражается, преломляется, поглощается. Попав в человеческий глаз, такой изменённый луч и позволяет нам видеть предметы. Сказанное справедливо для непрозрачных предметов, но зато, проходя через тонкое стекло, луч света почти не претерпевает изменений, и потому преграда практически невидима.

Плащ-невидимка не должен изменять свойства предмета, который он укрывает, — он просто направляет лучи света в обход и заставляет стороннего наблюдателя видеть только то, что находится позади предмета. Сегодня субстанции с такими свойствами уже есть — это метаматериалы с отрицательным углом преломления, которые заставляют лучи света огибать объект и делают его невидимым глазу, приборам ночного видения и тепловизорам, а также скрывают тень.

Первопроходцем в области создания таких метаматериалов стал учёный из Лондона, сэр Джон Пендри. В середине 90-х годов двадцатого века он предположил, что достижение нужного угла преломления возможно не столько за счет химического состава молекул, сколько за счёт их расположения. Учёный исходил из всем известного факта: на границе сред волны могут отражаться или преломляться, а внутри среды — поглощаться или проходить сквозь неё.

В 2006 году профессора Мичиганского университета Елена Семушкина и Сян Чжан предложили использовать диэлектрики: например, одноосные кристаллы, для которых характерно двойное лучепреломление при всех направлениях падающего света, кроме одного. К исследованию подключились физики из Бирмингема, и вскоре им удалось создать материал с кристаллами нитрида кремния на прозрачной нанопористой подложке оксида кремния. Проделав в кристаллах отверстия нанометрового диаметра, учёные получили гладкое оптическое зеркало, которое способно скрывать объекты в видимом диапазоне.

Основная конструкция электрической лампы накаливания не меняется уже более 100 лет и состоит из цоколя, контактных проводников и стеклянной колбы, предохраняющей спираль нити накала от воздействия окружающей среды. Принцип работы ламп накаливания основан на свечении, получаемом от разогре­того до высокой температуры проводника при про­хождении электрического тока. Проводник должен находиться в инертной среде, чтобы не окисляться. Лампы накаливания работают как от переменного, так и от постоянного тока.

Александр Николаевич Лодыгин был первым, кто в 1872 году подал заявку, а затем получил патент на устройство — лампу накаливания и способ дешё­вого электрического освещения. В лампе Лодыгина телом накала служил тонкий стерженёк из угля, по­мещённый под стеклянный колпак. Лампочки Лодыгина служили около двух месяцев, пока не сгорали угольки.

Русский учёный Павел Николаевич Яблочков расположил угольные стерж­ни параллельно, разделив их слоем глины, который постепенно испарялся. «Све­чи» Яблочкова горели красивым розовым и фиолетовым цветом. В 1877 году ими была освещена одна из главных улиц в Париже. А электрическое освещение ста­ли называть «lalumiere russe» — «русский свет».

Но всё-таки изобретателем современной электрической лампочки называют Томаса Эдисона. 1 января 1880 г. в Менло-Парке (США) была проведена демонст­рация электрического освещения для домов и улиц, предложенного Томасом Эди­соном, на которой присутствовали три тысячи человек. Эдисон внёс в конструк­цию лампы Лодыгина важнейшие усовершенствования: он добился значительного удаления воздуха из лампы, благодаря чему накалённая нить све­тилась, не перегорая, — она перестала окисляться.

Эдисоном был также сконструирован всем известный резьбовой цоколь современных ламп, который назван в его честь. В наши дни от полного названия сохранилась только первая буква «Е» в его обозначении.

Совершенствование лампы накаливания идёт и сегодня. Вместо угля нити накала стали изготавливать из термостойких металлов — сначала из осмия и тан­тала, а затем и из вольфрама. Для снижения испарения и повышения прочности начиная с 1910-х годов металлическую нить научились закручивать в одинарные и многократно повторяющиеся спирали. Для того чтобы испарения металла не оседали на стекле колбы, её стали наполнять азотом или инертными газами.

Во время касания электродом места соединения свариваемых деталей воз­никает пробой воздушного промежутка и образуется электрическая дуга. В это мгновение сварщику нужно, с одной стороны, отодвинуть разогретый кончик электрода от металлической детали, чтобы избежать его прилипания, а с другой стороны, удержать расстояние между электродом и деталью минимальным, что­бы сохранялась дуга.

Дуга — устойчивый электрический разряд между концом электрода и обла­стью сварного шва изделия. Температура катодной области электрода превышает 3000 градусов Цельсия при относительно небольшом значении разности потен­циалов — 20-25 В.

Во время сварки электрод плавится под действием высокой температуры. На конце электрода образуется капля расплавленного металла, которая отрыва­ется и переносится на металл изделия.

Трансформатор является основным элементом источника питания свароч­ной системы. Специфические условия работы трансформатора требуют макси­мальной отдачи мощности в момент сварки. Сварочные трансформаторы ориен­тированы на протекание больших токов. В бытовых сварочных аппаратах токи достигают значения 200 А.

Солнечный парус был изобретён русским ученым Фридрихом Артуровичем Цандером (1887-1933). Он первым выдвинул идеи об устройстве и принципах использования солнечного паруса в качестве движителя для космических перелётов. Наиболее оптимальный вариант он описал в статье «Перелеты на другие планеты» в 1924 году.

Впервые тщательное и полное исследование давления света на твёрдые тела было проведено Петром Николаевичем Лебедевым (1866-1912) в 1899 году. В его опытах использовался стеклянный сосуд, из которого откачивался воздух. Внутри сосуда на тонкой серебряной нити были подвешены коромысла крутильных весов с закреплёнными на них тонкими дисками-крылышками из слюды (они-то и подвергались облучению). Именно Лебедев экспериментально подтвердил справедливость теории Максвелла о давлении света.

Идея солнечного паруса проста по своей сути — космический корабль разворачивает большое полотно — парус, отражающий либо поглощающий фотоны света. Такой парус должен иметь площадь сотни квадратных метров или даже несколько километров. В космосе в отсутствие силы тяжести такие размеры не являются проблемой.

Главным недостатком солнечного паруса является то, что он может двигать корабль лишь в сторону от Солнца, а не к нему. Основное и самое главное достоинство солнечного паруса — полное отсутствие топливных затрат.

На первый взгляд, космический парус очень медлителен. Действительно, начальные этапы его разгона будут напоминать гонки черепах. Однако надо помнить, что парус ускоряется постоянно. Для паруса массой 0,8 г/м2 начальное ускорение будет равно 1,2 мм/с2. В условиях безвоздушного пространства это позволит достичь огромных скоростей за весьма короткие сроки.

По расчётам корабль с космическим парусом способен достичь скорости в 100 000 км/с и даже выше. Если бы в 2010 году запустили в космос такой зонд, то, по расчётам, в 2018 он догнал бы «Вояджер-1», запущенный в 1977 г. и уже вышедший за пределы Солнечной системы.

Самый простой и надёжный (но более тяжёлый, а следовательно, не слишком быстрый) солнечный парус имеет каркасную конструкцию. Больше всего он напоминает воздушного змея — лёгкая крестообразная рама является несущей основой для четырёх треугольных парусов, надёжно закреплённых на ней. Форма каркаса может быть разной, даже круглой.

В настоящее время солнечный парус — самое перспективное устройство для передвижения в космосе, имеющее целый ряд преимуществ перед химическими ракетными двигателями.

Электрические нагреватели воздуха бывают четырёх основных типов: электрические конвекторы, инфракрасные обогреватели, масляные обогреватели и тепловентиляторы.

Мы поговорим только об одном из них — об электрическом конвекторе. Конвектор снабжён электрическим нагревательным элементом. Если специально подогревать воздух снизу, то он становится тёплым и перемещается наверх. На его место приходит порция холодного воздуха, который тоже нагревается и поднимается вверх. Это явление называется конвекцией. Его суть заключается в непрерывном перемещении воздушных масс из-за неравномерного нагрева различных слоев. Плотность воздуха зависит от температуры: чем теплее воздух, тем он легче. А по закону Архимеда все менее плотные тела в жидкости или газе всплывают наверх. Поэтому тёплый воздух всегда под потолком, а холодный — над полом. И так происходит до тех пор, пока весь воздух в помещении не станет примерно одинаковой температуры.

Установить нужную температуру воздуха в помещении можно с помощью рукоятки терморегулятора, установив её в положение, соответствующее определённой температуре.

Что же происходит дальше? Чтобы происходил нагрев, электрическая цепь конвектора должна быть замкнута. Терморегулятор должен размыкать её, если температура воздуха стала слишком высокой. Но при понижении температуры воздуха он должен автоматически замкнуть её снова, чтобы воздух продолжал нагреваться. Для этого терморегулятор оснащают подвижным элементом. Поворачивая ручку, мы меняем угол наклона этого элемента.

Датчик температуры конвектора имеет пластинку, выполненную из материала с высоким коэффициентом температурного расширения. Чем сильнее пластинка нагревается, тем сильнее она изгибается. Пока воздух холодный, пластинка контактирует с подвижным элементом терморегулятора. Пластинка меняет своё положение в зависимости от степени нагрева воздуха. Чем жарче, тем сильнее она отклоняется. И отклоняться она будет до тех пор, пока не разомкнёт цепь. Причём это произойдёт быстрее, если установить более низкую температуру.

При разомкнутой цепи нагрев не идёт, поэтому воздух охлаждается. Пластинка на термодатчике тоже охлаждается и возвращается в исходное положение — к элементу терморегулятора, угол наклона которого задаёт пользователь. Цепь снова замыкается, и воздух нагревается.

Прочитайте фрагмент инструкции к электродрели и выполните задания 14 и 15.

• Не подвергайте изделие воздействию атмосферных осадков;

• Не пользуйтесь изделием для обработки сырых материалов;

• Не пользуйтесь изделием поблизости от легковоспламеняющихся жидкостей и газов;

• Позаботьтесь о хорошем освещении.

2. Избегайте физического контакта с заземленными объектами (металлическими трубами, батареями и т.д.).

3. Перед началом работы проверяйте рабочую зону на наличие скрытых коммуникаций (газопровода, водопровода, электрической или телефонной проводки и т.д.).

4. Не позволяйте посторонним людям и животным приближаться к месту работы.

5. При работах связанных с образованием пыли пользуйтесь пылеуловителями, особенно в закрытых помещениях.

При контакте с заземлёнными объектами могут случиться поражения током из-за одновременного прикосновения к поврежденному электроприбору и к батарее водяного отопления, или к водопроводной (газопроводной) трубе, или к другому, заземленному электроприбору (электри­ческой плите, холодильнику и т. д.)

Вингсьют — новая мода в парашютном спорте. Это костюм-крыло из ткани, облачившись в который, человек может на пару минут почувствовать себя пти­цей. Если в прыжке с парашютом парашютист просто спускается вниз, то вингсьют позволяет двигаться вперёд и маневрировать, как это делают птицы. Но в конце полёта опускаться на землю всё равно приходится с помощью парашюта.

Современный вариант вингсьюта был изобретён в середине 1990-х годов Патриком де Гайардоном.

Три двухслойных крыла имеют внутри каркас из нервюр — жёстких матер­чатых перегородок. Крыло надувается набегающим потоком воздуха через воздухозаборники и создаёт подъёмную силу при полёте парашютиста вперёд. Давление, возникающее внутри крыла, придаёт ему необходимую жёсткость, а это существенно снижает нагрузку на руку.

В вингсьюте парашютист снижается со скоростью примерно 100 км/ч и за две, максимум три минуты успевает преодолеть до двух с половиной километров на каждую тысячу метров высоты прыжка. При этом многое зависит от самого парашютиста. Суметь правильно сгруппироваться для достижения наилучшей скорости планирования — задача не из лёгких.

Светодиоды — это полупроводниковые приборы, созданные на основе материалов, которые испускают свет при прохождении тока. Работа светодиодной лампы основана на явлении испускания света, возникающем в точке соприкосновения двух полупроводников при прохождении через них электрического тока.

Поначалу этот эффект был возможен лишь в узкой части спектра. Лампы светились красным, зелёным или жёлтым. Но сейчас найдены материалы, соединения которых излучают свет гораздо большей силы и в более широком диапазоне — в почти полном видимом спектре. Но какая-то длина волны в их свечении преобладает. Поэтому есть лампы с преобладанием синего (холодного) и жёлтого или красного (тёплого) свечения.

Внешне такие источники света почти не отличаются от ламп накаливания. У них есть привычный металлический цоколь с резьбой — такой же, как у ламп накаливания. Поэтому можно ничего не менять в электрооборудовании для их подключения.

На внутреннюю сторону колпака лампы наносится слой люминофора — вещества, начинающего светиться под воздействием квантов энергии. Люминофор имеет спектр излучения в несколько раз более широкий, чем у светодиода. Он приближен к естественному солнечному. Но спектр его излучения всё равно несколько отличается от солнечного — того, что человеческий глаз привык воспринимать тысячелетиями. Это основной недостаток этих ламп.

Главное и бесспорное преимущество светодиодных ламп — низкое энергопотребление. Десяток светодиодов даёт излучение той же силы, что и лампа накаливания, но при этом потребляет в несколько раз меньше электричества. Есть и ещё одно преимущество: лампы с таким принципом работы более долговечны. Правда, только если питающее напряжение будет максимально стабильно.

Двигатель внутреннего сгорания на сегодняшний день самый распростра­нённый тип двигателя. Перечень транспортных средств, в которые он устанавли­вается, просто огромен. Двигатели внутреннего сгорания можно обнаружить на автомобилях, вертолётах, танках, тракторах, катерах и т. д.

Коэффициент полезного действия двигателя внутреннего сгорания — 0,2-0,4.

Действие поршневого двигателя внутреннего сгорания основано на использовании давления нагретых газов в результате теплового расширения во время движе­ния поршня. Нагревание газов происходит в результате сгорания в цилиндре топли­во-воздушной смеси. Для повторения цикла отработанную газовую смесь нужно выпустить в конце движения поршня и заполнить новой порцией топлива и воздуха. В крайнем положении поршня происходит поджиг топлива от искры свечи.

Усилие от двигающегося поршня цилиндра через коленчатый вал преобра­зуется во вращательное движение вала двигателя. Часть энергии вращения рас­ходуется на возвращение поршней в исходное состояние для совершения нового цикла. Конструкция вала определяет различное положение поршней в разных цилиндрах в каждый конкретный момент времени. Таким образом, чем больше в двигателе цилиндров, тем в общем случае равномернее вращение его вала.

• Более низкий уровень шума и вибраций;

• Большая мощность при равном объёме двигателя;

• Возможность работы на высоких оборотах без серьёзных последствий для двигателя.

• Больший, чем у дизеля, расход топлива и более высокие требования к его качеству;

• Необходимость наличия и постоянной работы системы зажигания топлива.

Наибольшая мощность бензиновых ДВС достигается в узком диапазоне оборотов.