в) -Стенка должна быть одновременно подвижной и неподвижной.

3-5. Чтобы совместить подвижность и неподвижность, стенка должна перемещаться целиком - вместе со всеми другими стенками. Тогда она будет одновременно неподвижной относительно других стенок и подвижной относительно опоры.

(Падение груза не видно из-за того, что его скрывают стенки. Значит, нужно* чтобы стенки не «гасили» падения: пусть груз, упав на дно, продолжает двигаться вместе с коробкой.) 3-6. Падение (перемещение) груза должно вызывать падение (перемещение) всей коробки. Сейчас вес груза уравновешивается реакцией опоры. Значит, падение груза должно нарушать это равновесие.

3-7. Падение груза означает перемещение центра масс. Это перемещение может нарушить радновесие коробки и вызвать ее перемещение.

3-8. Мы приходим к конструкции (рис. 37), совпадающей с контрольным ответом (авторское свидетельство № 260249). Груз висит над расположенной внутри камеры наклонной плоскостью. Наружная поверхность дна камеры выполнена в виде двух плоскостей. При разрушении образца груз падает на наклонную плоскость, смещается к стенке камеры, равновесие нарушается и камера меняет положение, замыкая контакт сигнального устройства.

4-1. Такое решение совпадает с ИКР: камера сама дает сигнал о падении груза, конструкция при этом практически не усложняется. Правда, устройство будет работать лишь в том случае, если перемещение груза создаст достаточный опрокидывающий момент. А как быть, если вес груза очень мал по сравнению с весом всей камеры? Можно уменьшить площадь опорной поверхности: пусть камера находится в состоянии, близком к неустойчивому равновесию. Но это плохой путь: камера будет опрокидываться от случайных толчков, сотрясений и т. п.

4-2. Нам надо, чтобы на образец действовал небольшой груз, а после разрыва образца на камеру действовал большой груз. Снова к одному объекту предъявляются противоречивые требования. Можно, конечно, сделать, чтобы падение маленького грузика вызывало обвал большого груза. Но это заставит усложнить исходную схему… Лучше, если один и тот же груз будет легким для образца и тяжелым для камеры. Пока груз подвешен, часть его веса должна как-то исчезать. Для этого надо положить груз на наклонную плоскость, выбрав угол наклона так, чтобы на образец передавалась только требуемая по расчету часть веса груза. После разрушения обрааца груа сместится по плоскости к стенке и вызовет всем своим весом опрокидывание камеры. Наклонную плоскость можно сделать переставляемой,

4-3. Мы получили требуемый эффект - расширили эбласть применения устройства, практически ничем не)аснлатившись. Устройство сохранило присущую ему гростоту, но стало универсальным: теперь его можно при* женить для испытания тонких проволок, нитей и т. п.

4-4. Решение можно считать законченным; требова-1ия задачи выполнены полностью.

Рис. 38. К задаче 12, шаг 3-2.

Решение з а дач и 12

2-3. Дана система из трубы, воздушного потека и помидоров. Воздушный поток при транспортировке сталкивает помидоры друг с другом.

2-4. а) Труба, воздушный поток, б) Помидоры,

2-5. Труба.

{Выбор сделан на основании примечания «а» к шагу 2-5.)

3-1. Труба при перемещении помидоров воздушным потоком сама тормозит слишком быстрые помидоры и подгоняет слишком медленные помидоры.

Здесь два действия: труба тормозит и подгоняет. А в формулировке ИКР всегда должно быть только одно действие. Разные действия в принципе могут осуществляться разными путями. Поэтому надо разделить нашу задачу на две задачи или переформулировать ИКР. Мы оставим одно действие: «Труба тормозит». Если бы она умела «подгонять», не нужен был бы воздушный поток: труба вообще двигала бы помидоры. А по условиям задачи надо сохранить пневматическую систему движения (то есть обходный путь в данном случае исключен условиями задачи).

3-1. Труба при перемещении помидоров воздушным потоком сама тормозит слишком быстрые помидоры.

3-2. См. рис. 38.

3-3. Не может тормозить слшпком быстрые помидоры нижняя стенка трубы, по которой они катятся.

3-4. а) Нам надо, чтобы помидор, подошедший к какому-то месту трубы слишком рано, не мог пройти дальше.

б) Стенка трубы в этом месте не имеет препятствий и пропускает любые помидоры.

в) Одно и то же место в стенке трубы должно быть то «пропускающим», то «непропускаю-щим».

3-5. На стенке трубы должны в нужный момент возникать и исчезать препятствия.

3-6. Помидор движется под действием воздушного потока. Чтобы помидор остановился, нужно в районе остановки уменьшить давление воздуха за помидором (или повысить давление воздуха перед помидором). В нужный момент в стенке должно образоваться отверстие - воздух уйдет в это отверстие. Таким образом, нижняя стенка трубы должна иметь периодически открываемые и закрываемые отверстия.

3-7. Открывать или закрывать отверстия сложно. Отверстия должны быть всегда открыты. Чтобы помидоры не проваливались, отверстия нужно сделать маленькими. Через отверстия мы можем нагнетать или отсасывать воздух. Надежнее отсасывать: это позволит при необходимости остановить помидор у того или иного отверстия.

3-8. Дно трубы имеет небольшие отверстия (рис. 39). Из отверстий отсасывается воздух: сначала из первого отверстия, затем из второго и т. д. Возникает бегущая волна разрежения; помидоры не будут двигаться быстрее этой волны.

Это решение совпадает с контрольным ответом (авторское свидетельство № 188364).

4-1. Мы получили возможность управлять движением помидоров, задавая нужный темп движения волны. Проигрыш - усложнение конструкции.

4-2, Чтобы упростить конструкцию, можно отказаться от подачи воздуха в трубу. Пусть бегущая волна разрежения сама передвигает помидоры от одного отверстия к другому. Если мы быстро переключим отсос с первого отверстия на второе, то воздух, втягиваемый во второе отверстие, подтянет помидор к этому отверстию. Затем, переключим отсос на третье отверстие - помидор тоже перейдет к этому отверстию и т. д.

Когда помидор продвинется на три-четыре отверстия, снова начнется отсос воздуха из первого отверстия.

Нижнюю стенку трубы можно сделать широкой и одновременно двигать целые шеренги помидоров.

Решение задачи 13 2-2. а) Толщина пластин стре- рис 39. Пневмотранспортер: МИТСЯ к ну- 2 - корпус, 2 - отверстия, 3 - ЛЮ. Допу- патрубки, 4 - источник вакуума.

стим^ толщина стала равной диаметру атома. Пластины придется собирать из отдельных атомов.

б) Если толщина пластин 1000 км, тоже придется со-

бирать пластины из отдельных частей.

в) Время изготовления изделия стремится к нулю.

Придется заранее подготовить элементы и собрать изделие, пользуясь какой-то быстродействующей силой.

г) Если на изготовление изделия дано 100 лет, мож-

но использовать медленные естественные процессы, скажем, осаждение частиц цз раствора.

д) Стоимость изготовления изделия равна 0. Пла-

стины должны самц собой возникать и соединяться… Как? Может быть, за счет каких-то вредных сил? Тогда мы не только сведем к 0 стоимость изготовления, но и получим бесплатно дополнительный эффект.

е) Если допустимая стоимость очень высока, можно

работать в условиях, когда меняются свойства материалов, например, соединять пластинки при обычной температуре, но очень высоком давлении. Оператор РВС не дал готового решения. Так бывает почти всегда. Смысл применения оператора РВС в том, чтобы расшатать барьеры и тем самым облегчить дальнейшее решение.

Рис. 40. К задаче 13, шаг 3-2.

2-3. Даны два материала - А (легкоплавкий и Б (тугоплавкий). Известными способами трудно получить из этих материалов тонкую «слоёнку».

2-4. а) Материал Л, материал Б. б) -

2-5. Материал Л.

(Он легче плавится, то есть легче изменяется.)