ВЫ ДЭВИД МАКОЛИ
КАК ВСЕ
УСТРОЕНО
ИЛЛЮСТРИРОВАННАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
УСТРОЙСТВ И МЕХАНИЗМОВ
THE WAY
THINGS WORK
<->
ДЭВИД МАКОЛИ
при участии Нила Ардли
КАК
ВСЕ
УСТРОЕНО
Иллюстрированная
энциклопедия
УСТРОЙСТВ И МЕХАНИЗМОВ
Перевод с английского
DK
Издательство «Манн, Иванов и Фербер»
Москва, 2014
СОДЕРЖАНИЕ
ЧАСТЬ 1
Механика 6
ЧАСТЬ 2
Укрощая стихии
90
ЧАСТЬ 3
ВОЛНЫ 174
ЧАСТЬ 4
Электричество
И АВТОМАТИКА 254
ЧАСТЬ 5
Цифровой
мир 310
ЭВРИКА!
История изобретения
МАШИН И МЕХАНИЗМОВ
374
Термины 390
Указатель 396

ЧАСТЬ 1
Механика
Введение 8
Наклонная
плоскость 10
Рычаги 18
Колесо и ось зо
Шестерни
и РЕМНИ 36
Кулачки
и кривошипы 48
Блоки 54
ВИНТЫ 62
Вращающиеся
колеса 70
Пружины 78
Сила трения 82
Введение
РАБОТА ЛЮБОГО МЕХАНИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА основана на определенных
физических законах. Чтобы увидеть, как механизм работает, можно заглянуть внутрь.
Но чтобы понять, почему он работает, необходимо иметь представление о законах фи-
зики. Поэтому устройства, о которых пойдет речь в этой и последующих главах нашей
книги, сгруппированы не по сфере их применения, а по схожести принципа их дей-
ствия. В результате получилось довольно забавно: плут соседствует с застежкой
молнией, а гидроэлектростанция — со стоматологическим бором. Они выглядят по-
разному, у них разные габариты, и они предназначены для разных целей. Но с точки
зрения принципа их действия работают они одинаково.
ПОДВИЖНЫЕ ДЕТАЛИ
Механические устройства работают за счет своих подвижных составляющих: рычагов,
шестерней, ремней, колес, кулачков, кривошипов и пружин. Часто они связаны в слож-
ные комплексы: некоторые такие большие, что могут двигать горы, а некоторые почти
невидимые Их движение может быть быстрым как вихрь или же настолько медленным,
что кажется, будто никакого движения нет вовсе. Но все механизмы с подвижными ча-
стями придуманы с единственной целью: чтобы определенное количество энергии про-
изводило определенный объем работы именно там, где это нужно.
ДВИЖЕНИЕ И СИЛА
Многие механические устройства преобразуют один вид движения в другой. Это дви-
жение может быть прямолинейным (к примеру, вперед назад, как у шатуна) или же
вращательным. Одни устройства преобразуют прямолинейное движение во враща-
тельное, другие — наоборот; часто источник энергии, приводящий устройство в дей-
ствие, дви жется одним способом, а само устройство — совершенно по-другому.
Но в любом случае механические части двигаются, чтобы преобразовать приложен-
ную силу для выполнения поставленной задачи. Механические устройства действуют,
только если к ним приложена какая-нибудь сила. В этом смысле они похожи на людей,
которых надо заставить что-то делать: это требует определенных усилий. Движение
никогда не происходит само по себе, даже когда вы просто бросаете какой-то предмет
Для него требуется движущая сила — будь го тяга двигателя, сила мускулов или гра-
витация. Затем в механизме эту движущую силу надо направить в нужное место в не-
обходимом количестве. Когда вы сжимаете и поворачиваете ручки консервного ножа,
он легко прорезает крышку банки (что без него сделать было бы трудно). Это устрой-
ство не делает вас сильнее, а преобразует силу ваших рук в полезную форму работы —
в данном случае с помощью концентрации мышечных усилий и их приложения имен-
но там, где нужно.
[81
ВВЕДЕНИЕ
УДЕРЖИВАЯ ВСЕ ВМЕСТЕ
Все предметы на Земле не распадаются на части и удерживаются на своем месте благодаря
действию трех основных видов сил. Фактически во всех механизмах используются только
два из них. Первый вид силы — это гравитация, которая притягивает Друг к другу любые
цва предмета, кажется, что это очень мощная сила, но на деле она самая слабая. Ее дей-
ствие очевидно только потому, что она зависит от массы предметов, а один из них — сама
Земля — прос го огромен. Второй вид — электрические силы, которые с невероятной
мощью связывают атомы, из которых состоят все вещества. Подробнее это явление изуча-
е гея в части 4 нашей книги Движение в устройствах передается только потому, что атомы
и молекулы (группы атомов) удерживаются вместе за счет действия электрических сил.
Так что эта си ia косвенно используется во всех механических устройствах, а в некоторых,
например в пружинах и фрикционных устройствах (использующих силу трения), задей-
ствуется напрямую как для создания движения, так и для препятствования ему Третья,
самая мощная сила — ядерная сила, которая связывает частицы в ядрах атомов. Она вы-
свобождается только при помощи устройств, производящих ядерную энергию.
СОХРАНЕНИЕ ЭНЕРГИИ
В основе действия всех механизмов лежит закон сохранения энергии. Речь здесь идет не о том,
чтобы Оеречь энергию. а о том, что происходит с энергией в момент ее использования.
Согласно этому закону получить от механизма вы можете ровно столько энергии, сколько из-
начально в него вложили — не больше и не меньше Двигатель или мускулы сообщают меха-
низму энергию- чем больше силы или движения, тем больше энергии Движение — это одна из
форм энергии, которую называют кинетической. Она создается за счет преобразоьания других
форм энер! ии, таких как потенциальная энергия, накопленная в пружине, тепло в бензиновом
двигателе, электрическая энергия в электродвигателе или химическая энергия в мышцах.
Когда механи эм пре» эбразует силу и воздеиству ет ею на что-то, он может израсходовать только
то количество энергии которое было к нему приложено изначально. Если требуется, чтобы
сила которую развивает механизм, была больше то производимое полезное движение, соот-
ветственно, обязательно бу цет меньше, и наооор< >т При этом общее количество энергии всегда
остается одним и тем же Это и есть закон сохранения энергии, и он лежит в основе действия
всех механизмов. Пружины могут накапливать энергию, грение преобра iyci энергию в тепло,
но энергия не может появиться ниоткуда и исчезнуть в никуда, иначе все перестало бы рабо-
тать. Если бы энергия исчезала по мере работы механизмов го, какими бы мощными эти меха-
низмы ни были, рано или поздно они остановились бы. А если бы в процессе работы механиз-
мов энергия создавалась, тогда все механизмы ускорялись бы и ускорялись, а энергия
производилась бы в гигантском масштабе. Так «ли иначе миру пришел бы конец — с тихим
хныканьем в одном случае и громким взрывом в другом. Но закон сохранения энергии никто
не отменял, и ему подчиняются почти все механизмы Ядерные устройства составляют исклю
чение, но об этом мы поговорим в части 2 нашей книги.

МЕХАНИКА
Наклонная плоскость
КАК ПОЙМАТЬ МАМОНТА
Т^ак-то весной меня пригласили посетить мест-
1\н0стъ, где обитает мамонт с повышенной мохна-
тостью, желанная добыча для многих охотников. Эта
местность была усеяна высокими деревянными башня-
ми ловцов мамонтов. В древности на мамонтов охо-
тились только ради мяса. Но польза, которую мамонт
может приносить, выполняя разную работу, и его ра-
стущая популярность в качестве домашнего любимца
привели к тому, что возникли более сложные способы
его безопасной поимки.
Ничего не подозревающее животное заманивали
к оенмащлю-^бцшни. 3ami м сверху на его толстый
укреп сбрйсыва пи ва 1ун разумных размеров. Оглушенно-
го мамонта было легко отвести в загон, где холодный
компресс й свежая болотная трава быстро помогали
справиться с задетыми чувствами и врожденным недо-
верием. '
Принцип наклонной тоскости
По законам физики, чтобы поднять предмет на опреде-
ленную высоту, 1 ребуется произвести некую работу. По
тем же законам не существует способа уменьшить эту
работу. Насыпь облегчает жизнь не потому, что она из-
меняет обьем требуемой работы, но потому, что она
изменяет способ ее выполнения.
У этой работ ь* два слатаемых: развиваемое усилие
и расстояние, на котором это усилие надо приложить.
Если усилие увеличивается расе гояние должно умень-
шиться и наоборот.
Легче всего это понять, если представить ^ебе две
крайности. Взобраться на холм по отвесному склону тя-
желее всею, но преодолеваемое расстояние самое корот-
кое. Взбираться на вершину по самому пологому склону
проще, но рассюяние при этом самое большое. В обоих
случаях работа, которую вы выполняете, одна и та же,
и она равна расстоянию, которое вы преодолеваете,
у множенному на развиваемое при этом усилие.
Это основное правило, которому подчиняется дей-
ствие многих механических устройств. И именно им об
условлено свойство наклонной плоскости: она уменьша-
ет усилие, необходимое для подъема предмета, за счет
увеличения расстояния.
Этот принцип использовали древние египтяне когда
с троили свои пирамиды и храмы С тех пор наклонная
плоскость в той или иной модификации применяется
в целом ряде устройств: от замков и кусачек до плугов
и молний, а также во множестве механизмов, которые
работают по принципу винта.
[Ю]
НАКЛОННАЯ ПЛОСКОСТЬ
В целом процесс был более-менее успешен, но имел
пару крупных недостатков. Сложнее всего было
поднять тяжелый камень на нужную высоту. Для
этого требовались почти геркулесовы усилия, а 1ерку-
лесу еще только предстояло родиться через несколько
веков Другая проблема заключалась в том, что оглу-
шенный мамонт практически неизбежно падал на
оашню, сбивая на землю ловцов либо причиняя кон-
струкции серьезные повреждения.
После некоторых вычислений я проинформировал
пригласивших меня жителей о том, что обе пробле-
мы можно решить разом, если вместо деревянных
башен построить наклонные земляные насыпи.
Наклонная сторона этого помоста в два
раза длинна, чем отвесная. Усилие,
необходимое, чтсбы поднять груз
по наклонной стороне таким
образом, равняется
усилия, которое затра
чивается на его
КЛИН
Клин — это разновидность наклонной плоскости.
Дверной клин — самый простои пример: вы просовы-
ваете клин острым углом под дверь, и ее движение огра-
ничивается
Клин может выполнять функцию подвижной на-
клонной плоскости. Вместо того чтобы поднимать пред-
мет по наклонной плоскости, можно заставить ее дви-
гаться и поднимать предмет. Поскольку плоскость
проходит большее рас стояние, чем предмет, она подни-
мает предмет с большей силой. По этому принципу
и работает дверной клин. Когда клин стопорит дверь, он
слегка приподнимает ее, прилагая большую силу. В свою
очередь дверь с силой прижимает клин к полу.
Как связаны усилии и расстояние
подъем.
Полное усилие
Насыпь практически неуязвима, даже если на нее
упадет мамонт. Кроме того, можно не надрывать-
ся, поднимая валун вертикально вверх, а плавно
докатить его до нужной высоты, что потребует
гораздо меньше усилий.
Сначала простоту моего решения встретили
с понятным скепсисом. «А что же нам делать
с ба1инями?» — спросили меня. Я еще немного пораз-
мыслил и предложил на нижних этажах разме-
стить торговые заведения, а на верхних — апар-
таменты класса люкс.
[И]
МЕХАНИКА
ЗАМКИ И КЛЮЧИ
Вот загадка, которая имеет некот орое отноше-
ние к замкам: как разделить два блока, которые
удерживаются вместе пятью разъемными штиф-
тами, зазоры в которых находятся на разных у ров-
нях? Чтобы разьединить б токи, необходимо выров
нягь зазоры штифтов по одной линии.
Зная принцип действия наклонной jrx
плоскости, мы вставляем клин. Он '///
поднимает штифты достаточно лег-
ко, но все на ра шые расстояния. я |
После некоторого размышления
применяем пять клиньев — по
одному на каждый штифт. Благодаря
этому штифты поднимаются гак, что зазоры вы-
равниваются в одну линию, освобождая поло-
винки блока Однако теперь сами клинья плотно
засели в нижней половинке блока.

Ключ к решению этой загадки — это и есть
ключ так как блок представляет собой упро-
щенный цилиндровый замок. Зазубренная кром-
ка ключа действует как набор клиньев, которые
поднимают штифты, чтобы открыть замок. Так
как зазубрины на ключе двусторонние, ключ
можно вытащить после ис- q
пользования. Под действием tj?
пружин штифты вернутся	(I
в первоначальное положе-
ние, и замок закроется.
55
112]
ПЛОСКОСТЬ
Штифты
Кулачок
Цилиндр
Язычок
ЗАМКА
Язычок ЗАМКА
ОТТЯГИВАЕТСЯ НАЗАД
u -КЛЮЧ
ЦИЛИНДРОВЫЙ ЗАМОК
Когда дверь закрыта, пружина вжимает язычок замка
в цъерную раму. Когда в замок вставляется ключ, штиф
ты поднимаются, а цилиндр освобождается. Когда ключ
поворачивают, цилиндр начинает вращаться, заставляя
кулачок оттягивать назад язычок замка, сжимая при
этом пружину. Когда ключ освобожден, пружина тол-
кает язычок обратно, возвращает цилиндр в исходное
положение и позволяет вытащить ключ.
Ключ
ПОВОРАЧИВАЕТСЯ
Запорная стоика
Язычок ЗАМКА
1. Дверь открыта
Пружини удерживают
сувальды внизу. Запорная
стойка предотвращает
движение язычка.
— Ключ
4. Дверь закрыта
Когди язычок полностью
выдвинут, пружины воззра
щают сувальды в исходное
положение фиксируя запор-
ную стойку.
3. КЛЮЧ НА ПОЛОВИНЕ
ПУГИ
По мере того как ключ продолжает
пов >рачиваться, он захватывает
язычок, передвигая его наружу.
2. Поворот ключа
Ключ поднимает сувальды.
Запорная стойка освобожде-
на, так что она моз сет
двигаться вдоль пазов.
ПАЗ
СУВА льды
Пружина
СУВАЛЬДНЫЙ ЗАМОК
Принцип работы сувальдного замка практически такой
же, как у цилиндрового. Выступающие бородки ключа вы-
равнивают в один ряд пазы в наборе сувальд (фит>рных
пластин) разных размеров, что делает возможным движе-
ние язычка замка. Затем ключ поворачивается, а язычок
скользит внутрь или наружу,
[13]
МЕХАНИКА
РЕЖ
ЦЕ УСТРОЙСТВА
Клинообразные ле звия
Зубчатые лезвия
Движение
встороны
Ножевая
голове \
Движение.
НАПРАВЛЕННОЕ
В СТОРОНЫ
Движение
вниз
Сетчатый
диск
другом. Когда между зубцами открываются зазоры
в них попадают волосы, которые затем отрс заются пере-
секающимися лезвиями, словно парой клиньев.
Электрический триммер
Устройство содержит два зубчатых лезвия, которые при-
водятся в движение кривошипным механизмом (см.
стр. 48-49). Лезвия двигаются в разные стороны upyi над
Электрическая бритва
Кода электрооритва двигается по коже,
щетина попадает в отверстия ее тонкой
сетки и ножи под сеткой срезают волоски
Каждая ножевая головка электробритвы
прижимается к сетке подпружиненным
приводным ва юм.
В топоре имеется еще один встро-
енный клин рукоять фиксируется
в проушине с помощью металли-
ческого клина.
ТОПОР
Гопор -  не что иное, как клин, при-
соединенный к ручке. Топор, опи-
сывающий большую дугу, в конце
ее развивает мощную силу, направ-
ленную в pa iHt -е с гороны, которая
расщепляет дерево.
ножницы	I
Каждое лезвие действует как рычаг первого рода
(см. стр. 19). Заостренные края лезвий образуют
два клина которые с огромной силой давят на материал
с противоположных ст _>рон и, в< гречаяг ь разрезают
и раздвигают его в разные стороны.
В работе практически всех режущих
устройств используется принцип
клина — одной из форм наклонной
плоскости. Из-за клинообразной фор-
мы лезвии сила удара разде пена на две:
одна, зерз лкальная, разрубает по 1ено
пополам; под действием другой, на-
правленной по I оризон тали, ei о поло-
винки ра злетаю гея в стороны.

Ц4]
Н АКЛОННАЯ ПЛОСКОСТЬ
КОНСЕРВНЫЙ нож
|15|
МЕХАНИКА
ПЛУГ
Плуг — это клин, влекомый тягловым животным
или трактором. Он срезает верхний слой почвы,
поднимает его и переворачивает. Так почва подго-
тавливается к посеву. При этом растительность, на-
ходившаяся на поверхности, закапывается в почву,
где превращается в перегной и обеспечивает пита-
ние для зерновых Плуг — это один из древнейших
инструментов, изобретенных человеком. Деревян-
ные плуги использовались у же пять тысяч лет назад,
металлический помоложе.
ВИДСБОКУ
ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ ПЛУГА
43J
ВИД СВЕРХУ
Полт ВАЯ ДОСКА
Плуг состоит из четырех
основных металлических
частей. Нож располагает
ся перед корпусом, кото
рый состоит из лемеха,
отвала и полевой доски.
Нож, лемех и отвал дей-
ствуют как клинья и могут
। озоавать большую силу
при вспахиьании твердой
почвы.
НОЖ ПЛУГА
Последовательность действий при вспахивании
т- А'
НОЖ ПЛУГА создаст борозду в почве.
'	l/' ₽
Нож и iyra соз, (ает борозду, надрезая почву вертикаль-
но. В n.nyie, который тянут животные, нож — это про-
стое лезвие В плуге, который тянет трактор, н^ж обычно
дисковый, то есть заостренное колесо, i оторое свободно
вращается по мере того, как плут тянут вперед.
За ножом следует лемех, который подрезает верхний
слой почвы снизу. К лемеху прикреплен отвал, который
поднимает и переворачивает земляной слой. Полевая
доска, прикрсп тенная к отвалу, упирается в отвесную
поверхность борозды и заставляет отвал сдвигать слой
почвы в сторону.
ЛЕМГХ срезает верхний пласт почвы.
ОТВАЛ поднимает и переворачивает этот пласт.
[161
НАКЛОННАЯ
ЗАСТЕЖКА-МОЛНИЯ
Вид за мкл ИЗНУТРИ
I - В; гхнии
} клин
В застежке мопнии искусно применяется принцип наклон
ной плоскости для соединения и разделения двух рядок
зубцов. В замке молнии имеются клинья, которые превраща
ют небольшое усилие, с которым вы ее тянете, в мощную
силу, которая расстегивает или застегивает застежку. Зубцы
рае положены так, что расцепить или сцепить их можно толь-
ко последовательно — один за другим. Без использования
замка освободить зубцы или соединить их вместе практиче-
ски невозмо к но.
Злмок молнии
КЛИНЬЯ В ДЕЙСТВИИ
Когда вы расстегиваете молнию, треугольный верхний
клин в замке давит на зубцы и заставляет их разойтись.
Нижние
клинья
При застегивании два нижних клина (которые часто
являются загнутыми частями замка) заставляют зубцы
сойтись и сцепиться. В пласт иковых застежках молниях
вместо двух рядов зубцов обычно бывают две спирали,
витки которых сцепляются по тому же принципу.
МЕХАНИКА
I
РЫЧАГИ
О ВЗВЕШИВАНИИ МАМОНТА
Прежде чем отправить мамонта в пункт назна-
чения, его нужно взвесить. Мне посчастливилось
лично наблюдать за этим процессом в одной из дере
вень. Ствол дерева положили на большой валун точно
по центру. Затем один конец ствола опустили на
землю, так чтобы на него уселся мамонт. Стоило
мамонту устроиться на своем конце ствола noydot
нее, как на другой конец начали карабкаться обита
тели деревни. Мало-помалу их конец ствола начал
опускаться, а озадаченный мамонт при этом поднял-
ся в воздух. Как мне сказали, когда ствол установит
ся горизонтально, общий вес участвовавших в про
цессе людей будет равен весу мамонта. Это звучало
Закон рыч \га
Ствол дерева выступает в роли рычага, то есть простое переклади-
ны, установленной на точку оперы или ось поворота Если при до-
жить силу к одному концу рычага потянув или толкнув его, рычаг
будет вращаться относительно точки опоры для создания полезно
го действия в другой точке 11ри лагаемая сила называется усилием
Другой конец рычага поднимает вес или преодолевает сопротивле-
ние, — ив том и в другом случае это нагрузка.
Точка приведения рычага в действие столь же важна, как уси
лие, которое вы к нему прилагаете. Меньшее усилие может пере
двину гь большую на>рт зку, если приложить его на большем рас-
стоянии от оси поворота; но в этом случае усилие преодолевает
большую дистанцию. Кач и в случае с наклонной плоскостью, вы
выигрываете в силе, но проигрываете в расстоянии. Некоторые
рычаги действуют с противоположным эффектом — обеспечива-
ют выи> рыш в расстоянии за счет применения большей силы.
В рычагах расстояния, которые проходят точка приложения
усилия и точка нагрузки, зависят от того, насколько далеко от
точки опоры они располагаются Закон рычага, который связывае г
нагрузку и усилие, гласит, что при равновесии произведение уси
лия на расстояние от точки его приложения до точки опоры равно
произве 1ению нагрузки на расст ояние от нее до точки опоры
Точка опоры в центре
Усилие и нагрузка находятся на равном расстоянии
от точки опоры. В этом с чучае нагрузка и усилие равны
и преодолевают одинаковое расе тояние вниз или вверх,
пока рычаг уравновешивается.
Н.МРУЗКА
Вес мамонта
Усилие
Вес десяти человек
[is]
РЫЧАГИ
Азатем я заметил на площади второго, такого же крупного мамонта, которого
собирались взвешивать, но люоей в качестве противовеса в этот раз было гораздо мень-\
ше. Пока я наблюдал, подо<ревая, что сейчас случится катастрофа, валун перекатили ближе
к тому концу ствола дерева, на котором, как предполагалось, будет сидеть мамонт.
Как только мамонт занял свое место, на другой конец ствола вскарабкалась небольшая
горстка людей. К моему удивлению, ствол дерева плавно принял
горизонтальное положение. Как мне объяснили, длина
ствола дерева от сидящих на нем людей до валуна,
умноженная на общий вес этих людей, равняется
длине ствола дерева от мамонта до валуна, умно-
женной на вес мамонта.	,
В самый разгар своих вычислений, имеющих целью
подтвердить эту в высшей степени невероятную
теорию, я услышал чей-то крик. Очевидно,
не все обитатели деревни спрыгнули со ствола одновременно,
и в результате один из них был невольно катапультирован. Я сделал для себя соответствующую
пометку, думая, что однажды это мажет пригодиться.
Рычаги nt рвого рода
Существуют три основных типа рычагов- Все рычаги на этих
двух страницах — первого рода. Это не значит, что они чем-то
лучше остальных. ')то просто такие рычаги, в которых точка
опоры всегда располагается между точками приложения сил. то
есть между нагрузкой и усилием
Если точка опоры расположена по центру — как на рисунке
слева, — то точки приложения сил находятся на равном удале-
нии от нее и прикладываемые силы равны. Вес людей такой же.
как вес мамонта.
Однако если люди находятся от точки опоры в два раза даль-
ше, чем мамонт — как на рисунке справа, — то, чтобы поднять
мамонта, нужно в два раза меньше людей. А если бы люди нахо-
дились от точки опоры в три раза дальше мамон га, то хватило бы
в три раза меньше людей, и так далее, словно удлинение рычага
увеличивает приложенную к нему силу.
Эти рычаги уравновешиваются, чтобы измерить вес, поэтому
такой тип измерительных приооров называется весы. Сила, при-
кладываемаг со стороны нагру гки, уравновешивает силу со сто-
роны усилия — это и есть вес. 11ри действии mhoi их других видов
рыча,ов соз (ается движение.
Точка опоры смещ! па от ц> игра
Точка приложения усилия располагается в два раза дальше
от точки опоры, чем нагрузка. Соответственно, усилие
преодолевает расстояние в два раза большее, чем нагрузка
Точка опоры
[19]
МЕХАНИКА
О МАМОНТАХ И ГИГ И ЕН t
ходе своих исследований я обнаружил, что мамон-
ты очень неприятно пахнут и этим запахом неиз-
бежно пропитывается все вокруг них. Так что я с удо-
вольствием наблюдал за тем, как служащие, следившие
за мамонтами в загонах, приучали своих подопечных
к подстилкам и их регулярной смене.
Так как часто мамонт отказывался покидать под-
стилку, раз уж он на ней устроился, люди научились
вытаскивать подстилки прямо из под животных. Для
этого они аккуратно проковывали один конец срубленного
ствола дерева под мамонта. Затем поднимали на доста-
точное расстояние другой конец ствола, благодаря чему
мамонт приподнимался настолько, что из-под него можно
было достать зловонную подстилку.
Легкость, с которой люди могли поднимать груз, намного
превышающий их вес, была поразительной. Я также заме-
тил, что во время процесса уборки неоценимую роль игра-
ют тачки.
РЫЧ АГИ ВТОРОГО РОДА
Как по съемник мамонта, так и тачка — это рычаги второго
рода. В них точка опоры расположена на одном конце пере-
кладины, а усилие прикладывается к другому концу.
На1рузка, которую необходимо поднять или преодолеть, на-
ходится между ними.
В рычаге этого типа усилие всегда прикладывается дальше
от точки опоры, чем нагру <ка. В результате на1 рузка не может
пройти то же расстояние, что и усилие, но сила, с которой она
дви! ается, всег ja превышает усилие. Чем ближе к точке опоры
расположена нагрузка, тем больше увеличивается ее сила
и тем легче поднять груз. Рычаг второго рода всегда увеличи-
вает силу, но уменьшает пройденное расстояние.
Принцип работы тачки такой же. как и у подъемника ма-
монта: она позволяет поднимать и перево (ить тяжелый груз,
при этом точкой опоры является ее колесо. Рычаги могут ис
пользоваться не только для поднятия предметов, но и для
создания большою давления, прикладываемого к ним. В та
ком случае нагрузка — это сопротивление предмета давящей
на него силе. Ножницы и щипцы для орехов (см. стр. 22) —
примеры рычаюв первого и второго рода. Это составные ры-
чаги, то есть пара рычагов, соединенных в точке опоры.
Рычаг второго рода в действии
Так как усилие в три риза дальше от точки опоры,
чем нагрузка, сила, необходимая, чтобы поднять
нагрузку, в три раза меньше нагрузки.
120]
РЫЧАГИ
О ПОДРЕЗАНИИ БИВНЕЙ
И СОПУТСТВУЮЩИХ СЛОЖНОСТЯХ
С огромным любопытством я наблюдал за тем, как ма-
монту в качестве меры предосторожности подрезают
бивни, прежде чем отправить его в плавание. Было очевид-
но, что животному совсем не нравилось то, как ему пилили,
подрезали и шлифовали их. И только мне на ум пришла
старая поговорка о том, что гнев разора-
женного мамонта уст) пает лишь
ярости оскорбленной
РЫЧАГИ ТРЕТЬЕГО РОДА
Увеличив свой хобот за счет бреьна, мамонт стал в не-
котором роде напоминать такие безобидные устрой-
ства, как удочка или пинцет. Он стал гигантским рыча-
гом третьего рода.
В данном случае точка опоры опять расположена на
конце рычага, но теперь поменялись местами нагрузка
и уси ше. Нагрузка находится на самом большом рас-
стоянии от точки опоры, а усилие прилагается межд)
нагрузкой и точкой опоры. Так как нагрузка располо-
жена дальше всего, она двигается с меньшей силой, чем
усилие, но преодолевает пропорционально большее
расстояние. Таким образом, рычаг третьего рода уве-
личивает расстояние, но уменьшает сипу.
Точкой опоры здесь можно считать шею мамонта,
и конец бревна проходит большее расстояние, чем хобот,
удерживающий бревно. Сила, с которой бревно наносит
удары, меньше, чем усилие хобота, но конец бревна дви-
жется оыстрее, чем хобот, и этого достаточно, чтобы
ра вбросать людей в разные стороны.
женщины, как неожиданно разозленное животное об-
хватило хоботом конец лежащего рядом бревна для
взвешивания и начало размахивать этим бревном.
Во время последовавшего разрушения установки для
подрезания бивней я успел отметить, что, хотя голова
мамонта вращалась совеем немного, свободный конец
бревна описывал гораздо более значительную траекто-
рию, развивая потрясающ) ю скорость.
Точка -
ОПОРЫ
Усилие
Сила хобота памонта
РЫЧАГ ТРЕТЬЕГО РОДА
В ДЕЙСТВИИ
'' Нагрузка проходит расстояние
\ в три раза большее, чем усилие,
\ так как в три раза дальше
, расположена от точки
' опоры. Нагрузка секта-
\ вляет треть усилия.
Нагрузка
Вег предметов,
запущенных
в воздух
[21|
МЕХАНИКА
РЫЧАГИ В ДЕЙСТВИИ
Рычаги первою рода
вгсы
Предмет, ьес которого нзжно измерить, —
это нагрузка, а гиря создает усилие. Они
равны, так как находятся на одном расе гоя
нии от точки опоры
РЫЧАЖНЫЕ ВЕСЫ
Точка опоры смещена относительно центра
Грузию передвигается по основанию, пока
не уравновесит взвешивас иый объект.
ГВОЗДОДЕР
Усилие ручки увеличивается и вытаскива-
ет гвоздь. Нагрузкой здесь является сопро-
тивление гвоздя.
РУЧНАЯ ТЕЛЕЖКА
Небольшое усилие, при-
кладываемое к ручкам тележки, позволяет
поднимать тяжелый груз.
плоской ьпы
Плоскогубцы — 'то составной рычаг, то
есть пара простых рь чагов, соединенных
в точке опоры. Нагру >ка — сопротивление
предмета захвату инстрт ментом.
ножницы
Ножницы — это составной рычаг первого
рода. Они развивают мощное режущее дей-
ствие очень бли «о к месту крепления. На-
грузка — сопротивление материала лезвиям.
Рычаги второго рода
тачка
Небольшое усилие приложенное к ручкам
тачки, поднимает тяжелый груз, располо-
женный ближе к колесу
ОТКРЫВАЛКА
Давление на ручку преодолевает сопротив-
ление крышки бутылки.
ЩИПЦЫ ДТЯ ОРЕХОВ
Щипцы для орехов — составной рыч„1 вто-
poi о рода. Нагру зка - - сопротивление скор
лупы
[22]
РЫЧАГИ
РЫЧАГИ 1РЕТЬЕГО РОДА
Mv/iOtok — рычаг третьего рода. Точка
опоры здесь — локтевой сустав • ру ка — про-
. ряжение ру коятки). а нагрузка - сопротив-
ление дерева. Во время удара по гвоздю го-
ловка молотка двигается быстрее, чем рука
с рукояткой.
Пинпет — это составной рычаг третьего
рода. На кончиках пинцета усилие меньше,
чем со стороны пальцев так что можно за-
хватывать хрупкие предметы. Накрузка —
сопротивление предмета.
Одна рука прикладывает усилие для дви-
жения удочки, вторая становится точкой
опоры Накрузка — это вес рь-бы. который
поднимается на большую высоту легким
движение!/ руки.
Составные рычаги
123]
МЕХАНИКА
'	— --------—— --------------S
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕСА
Загадка Роберваля
В основе принципа действия обычных кухонных весов
лежит загадка Роберваля. В 1664 году французский матема-
тик Жиль Роберваль создат весы, состоящие из системы
параллельных рычагов. В них чаши весов оставались в го-
ризонтальном положении, а предметы, вес которых требо-
валось опреде тить, мо;. но было положить в пюб< е место
На первый взгляд кажется, что это противоречит >акону рыча-
га, — отсюда и «загадка». Но точкой приложения веса на рычаг
здесь является точка основания чаши весов, а она постоянна.
Такие весы — это рычаг первого рода. Поскольку центры обеих
чаш расположены на равном расстоянии от оси вращения, они
уравновешиваются, koi да вес на одной чаше равен весу на другог1
Напольные весы
Из соображений оезипасности напольные весы
лить слегка опускаются, когда вы на них встае-
те. Их механизм усиливает это небольшое дви-
жение и поворачивает шкалу, которая показыва-
ет ваш вес.
Система рычагов третьего рода, вращающа-
яся под платформой, передает ее движение на
калибровочную пластину, опуская ее. Соеди-
ненная с ней мощная основная пружина рас-
тягивается прямо пропорционально вашему
весу (см. стр. 78-79). Другая пружина, соединен-
ная с механизмом шкалы, тянет кривошип —
рычаг первого рода, и он поворачивается. Этот
механизм имеет рейку и ведущую шестерню (см
стр. 37), которая поворачивает шкалу, показы-
вающую ваш вес в окошке платформы.
Koi да вы сходите с весов, основная пружина
сжимается. За счет этого платформа приподни-
мается, а кривошип поворачивается, возвращая
шкалу в исходное положение, к нулю.
124]
РЫЧАГИ
Совдмнитвдьные
РЕЙКИ
---PFI1KA
С НАНЕСЕННОЙ
ШКАЛОЙ
Рычаг2
Рычагз
Рычагi
— Грузик
— Соедините 1ьные
рейки

Платформенные весы
При помощи платформенных весов взвешивают тяжелые
предметы. В них используется система рычагов первого
и третьего рода нагрузка на одном рычаге становится уси-
лием, которое приводит в движение следу ющий ричаг.
Предмет который требуется взвесить, помещаегся на плат-
форму, которая опускается на малое расстояние. Рейка с на-
несенной на нее шкалой поднимается, а грузик скользит по
ней, останавливаясь в тот момент, когда уравновешиваются
все рычаги, соединенные с платформой. Вес предмета от-
ражается на шкале.
Все три рычага действуют совместно, так что они пропор-
ционально увеличивают преодоленное расстояние, наказан-
ное здесь длиной стрелок. При лом уменьшается усилие, ко-
торое необходимо при южить к рейке со шкалой, чтобы
уравновесить взвешиваемый предмет. Благодаря этому не-
большой груз может уравновесить очень тяжелый предмет.
R5]
МЕХАНИКА
РОЯЛЬ
аж да я клавиша рояля соединена со сложное*! системоЁ! рычагов,
которая называется фортепианным молоточковым механиз-
мом. Рычаги передаю! движение пальца на обитый войлоком моло-
точек, который ударяет по натянутой струне для извлечения звука.
При этом молоточек проходит более длинную дистанцию, чем кон-
чик пальца пианиста. Система рычагов очень чувстсительна
что позволяет музыканту играть в быстром темпе.
Клавиша
ссимволом
молоточек возвращается в исход-
ное положение, позволяя струне
вибрировать. После отпускания
клавиши демпфер вновь падает
на струну, заглушая звук.
Рычаг с литером
Пружина
Лента, пропитанная
ЧЕРНИЛАМИ
ЧАСТИ ФОРТЕПИАННОЙ
МЕХАНИКИ
1. Клавиша
2. Фигура
з. Шпилер
4.	РОЛИК МОЛОТОЧКА
5.	Повторяющие! рычаг
6.	Молоточек
7.	Струна
8.	Д1 МПФЕР
9.	Ф1НГЕР (ОСТАН БАЮЩЕЕ
УСТРОЙСТВО'
ФОР! ГПИАННЫ’1 МОЛОТОЧКОВЫЙ МЕХАНИЗМ
В ДЕЙСТВИИ
При нажатии клавиша поднима-
ет фигуру — промежуточный
горизонтальный рь-чаг с насажен-
ным на ось толкателем —
шпилером. Шпилер заставляет
подниматься стойку под роликом
молоточка и рычаг, соединенный
с молоточком При нажатии
клавиши также	"
поднимается демпфер.
Сразу после удара о струну
Литера
Рычаги с литерами
Бу М А ГА Рычаги, заканчивающиеся
литерами, расположены
полукругом, так что каждый
ударяет в центр машинки.
Бумага и пропитанная
чернилами лента передвигаюпи я
после каждого удара.
BFPXHHi [ И НИЖНИЙ
РЕГИСТРЫ
Каждый рычаг с литерой
отвечает как за верхний,
так и за нижнии регис тр буквы.
Нажатие клавиши переключения
регистра т.скаетрычаг
с литерой, так что о ленту
ударяется буква верхнего регистра.
- -*---Валик, или
Цилиндр
[26]
повторение ноты
Молоточек падает назад после
удара о струну Если клавиша
не отпущена, молоточек фикси
руется фенгером и повторя-
ющим рычагом. Молоточек
удерживается в утом положе-
нии, так что он готов вновь
быстро ударить по струне, если
клавиша будет сразу нажата
снова.
1
ПИШУЩАЯ МАШИНКА
Как и фортепиано, механическая печатная машинка (ставшая
теперь редкостью) имеет систему рычагов, которая преобразует
легкий удар пальца по клавише в длинное движение вверх на конце
рычага с литерой. Так как печатающий на машинке всегда играет
fortissimo, сильно нажимая на клавиши, для соединения клавиши
и литеры цостаточно простой системы рычагов — в большинстве
печатных машинок между клавишей и литерой использовалось
по крайней мере пять рычагов.

[27]
МЕХАНИКА
।
ВЕЛОСИПЕДНЫЙ ТОРМОЗ
Небольшое усилие рук может
быстро свести на нет работу ног,
koi да вы едете на велосипеде. Тормоз на ве-
лосипеде состоит из системы трех рычагов.
Они передают усилие, с которым рука сжимает
тормозной рычаг, на тормозные колодки, а те в свою
очередь сжимают обод велосипедных колес. Каж цая pv4Ka
увеличивает усилие в несколько раз. Обычно два тор
мозных рычага прижимают тормозные колодки к ободу коле-
са, что создает трение (см. стр. 82), достаточное для замедле-
ния и остановки велосипеда.
Точка
вращ. ния
Тормозной
трос ик
Тормозная ручка
Тормозная ручка тлнет
тросик, соединяющий ее
с механизмом тормоза.
Это рычиг второго рода.
Конец ручки преодолева-
ет расстояние большее,
чем тросик, который
натягивается с большей
силой, чем усилие, при-
кладываемое рукой.
Тормозной —
рычаг X
Точка вращения
Покрышка колеса
Гормознот
1ЫЧАГ j
Тормозные рычаги
Тросик поднимается и притя-
гивает два рычага (третьего
и первого рода > друг к другу.
Они передают увеличенную
силу на тормозные колодки.
TOPMO 1НАЯ
КОЛОДКА
Оьод КОЛЕСА
РЫЧАГИ
ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ПЛАТФОРМА
Ильина
Точка опоры
Усилие
Точка опоры
ТОЧКч ОПОРЕ!
Усилие
Тормозная
PV4KA (РЫЧАГ
ВТОРОГО РОДА)
Точка
опоры
Нагрузка
(ВЕС КАБИНЫ)
Усилие
(ТЯГА РУКИ)
Цилиндры
нижней
стрелы -
Тормозной рычаг
(РЫЧАГ ТРЕТЬЕГО
рода)	/'
СТАБИЛИЗИРУ ЮШИЕ
ЦИЛИНДРЫ
Усилие
(ТЯГА
ТРОСИКА)
ВЫДВИ1АК)ЩИЕСЯ
СЕКЦИИ
У( илиг
(ТЯ1АТРСХ ИКА)
Нагрузка
'ВЕС ВЕРХНЕЙ
СТРЕЛЫ И КАБИНЫ)
Нагрузка
(СОПРОТИВЛЕНИ1
ОБОИХ ОБОДЬЕВ
КОЛЕС)
Нагрузка
(СОПРОТИВЛ1 НИЕ
ОБОД I КОЛЕСА)
Цилиндр
bi рхней стре пы
ВЕРХНЯЯ СТРЕЛА
Цилиндр, установленный на нижней стреле
втягивается и тянет за сооой основание
верхней стрелы За счет этого усилия конец
верхней стрелы идет вверх, поднимая кабину
и пожарного на нужную высоту.
НИЖНЯЯ СТРЕЛА
Пара мощных цилиндров толкает вверх
основание стрелы. Подвижные секции
нижней стрелы телескопически выдви-
гаются и поднимают верхнюю стрелу
Иногда пожарные должны бороться
с огнем н верхних этажах высоких
А зданий, а порой и спасать людей. Для подъема
на большую высоту они используют гидравли- л
ческую платформу. Она состоит из кабины,
закрепленной на конце системы из двух подвижно \
скрепленных стрел. Транспортное средство, \
несущее платформу, сначала опускает стабилизаторы
для придания системе устойчивости. Затем гидроцилин- 4
дры (см. стр. 129) приводят в действие стрелы, которые
являются рычагами третьего рода. Верхние чонцы прохо-
дят большее расстояние, чем цилиндры, так что стрелы
могут телескопически выдвигаться, чтобы достать до очага
пожара или людей, нуждающихся в помощи.
11	Тормозной
I	РЫЧАГ (РЫЧАГ
(сопротивление ПЕРВОЮРОДА)
ОБОДА КОЛЕСА) ,
[29]
МЕХАНИКА
Колесо и ось
одного конца устойчивого • вала. На другом конце вала ана-
логичным ооразом крепился набор коротких оощечек. Вся
эта конструкция приводилась в действие вереницей бо-
дрых рабочих, которые непрерывно один за другим спры-
гивала с возвышающейся над валом платформы на вы-
ступающие дощечки. Под действием их веса вал приходил
в движение. Так как перекладины на противоположно*.
ОБ УХОДЕ ЗА МАМОНТАМИ •
Сложность купания мамонта заключается
в том (при условии, конечно, что вам удалось
подойти к нему с водой достаточно близко —
я 1юдробнее остановлюсь на этом вопросе чуть
позже), что после этого шерсть животного дохнет ________ ..___.... ...t____ .... ..Г______
очень долго. Эта проблема становится еще более конце вала были значительно длиннее дощечек, их оперсн-
острой при недостатке солнечного н-цпла •
Вспомнив инцидент, с мамонтом и подрезанием
бивней, в частности момент движенья вваоодного
конца бревна, я изобрел механическую сушилку. Она
состояла из перьев, закрепленных на концах.длинных
переклады, которые расходились fee стороны из
ные концы, вполне ecmei твснно, вращались гораздо бы-
стрее. создавая, таким образом, непрерывный воздушный
поток, необходимый для быстрого высушивания.
Один мой коллега предложил мне заменить рабочих
на постоянный поток воды. Я высказал ему все, что
думаю по поводу 'того нелепого предложения
130]
КОЛЕСО И ОСЬ
В той самой оерсвне. где я построил свою перьевую
сушилку, появилась странная — хотя и модная —
практика модификации бивней. Мамонту завязывали
Чтобы поддерживать бивни в выпрямленном
состоянии, требовалось частое повторение про-
глаза, сажали его так чтобы он упирался во вкопан-
ный в землю столб или дерево, и тянули его за веревки,
привязанные к бивням. Другие концы веревок были при-
иедуры, и это приносило хорошую прибыль.
Однако вскоре от этой затеи пришлось отка
заться, так как мамонты не только, перестали
проходить в дверные проемы, но и с трудом могли
вязаны к барабану мощной лебедки — замечательное
приспособление. Вращая за ручки барабан, рабочие по-
степенно выпрямляли бивни мамонта.	А
дышать.
вращающиеся детали как рычаги
В одних механизмах детали двигаются вверх вниз или
вн\ трь-наружу, в других они крутятся При этом ось вра
щен и я, на которую они насажены может быть неподвиж-
ной или смещаться. (Например, в автомобиле колеса вра-
щаются, но одновременно и катятся по дороге вместе
с осью. Прим, ред.)
Ниже мы рассмотрим действие механизмов с непо-
движной осью вращения, которые применяются для пере-
дачи силы. Они действуют так же, как и обычный рычаг,
и точкой опоры в них является ось вращения. В сушилке
для мамонта перья образуют колесо, а дощечки вращают
ось. В лебедке осью служит барабан, а ручки барабана опи-
сывают окружность,, как колесо.
Чем дальше от оси находится какая-либо точка враща-
ющейся детали, тем большее расстояние она проходит
и тем меньшее усилие требуется для ее смещения (и тем
выше ее скорость. Прим. ред.). Если вращать колесо за
край, как в лебедке, то по мерс приближения к оси увели-
чивается сила. Если же прикладывать усилие к оси, как
в сушилке, то разовьет большую скорость край колеса.
Вращение колеса
УВЕЛИЧИВАЕТ СИЛУ,
ПРИЛОЖЕННУЮ к оси
Как и в случае с наклонной
плос костью и рычагами, здесь
выигрыш в силе приводит
к увеличению пройденного ра<.
стояния. Небольшое усилие,
приложенное к внешней точке
колеса, 'оставляет ось кру-
титься с меньшей скоро-
стью, но с большей силой.
Вращение
колеса
I
Поворот
[31]
МЕХАНИКА
Механизмы с неподвижной осью вращения
Ручка отвертки не только позволяет
держать этот инструмент Она увеличи-
вает силу, с которой вы ее поворачивае-
те. ч гобы легче бы то ввинтить шуру п.
ДЛЯ ОТКРЫВАНИЯ К( JHCEPBOB
Ключ для открывания банки сардин об-
легчает отделение металлической крышки
от корпуса.
РУЛЕВОЕ кол есо
Незначительное усилие рук водителя
преобразуете и в большую силу, с которой
вал управляет поворотным механизмом.
ГАЕЧНЫЙ КЛЮЧ
Вращение конца гаечного к пича создает
большее усилие на другом конце, плотно
закручивая болт.
ВОЮНРОВС НЫЙКРАН
11оворот вентиля увеличивает силу ру ки,
недостаточную для плотного сжатия про
кладки в кране и пре-
до-. вращения течи
КОЛОВОРОТ
Рукоятка зигзагообразного механизма
перемещается на большее расстояние, чем
сверю l центре вращени я- так что сверло
крутится с большей >.илой, чем приложен-
ная к рукоятке.
ВОДЯНОЕ КОЛЕСО
Самые первые водяные колеса — например, греческая
мельница, которая датируется первым веком до нашей
'ры, — были горизонтальными. Позднее они были вы-
теснены вертикальными, размеры которых могли быть
гораздо больше и, таким образом, создавали большее
усилие. Водяные колеса действуют по принципу
рычага — в них сила напора воды на лопасти переходит
в мощную вращающую силу центрального вала.
НАЛИВНОЕ КОЛЕСО
ЖГЛОЬ—।
ГРЕЧЕСКАЯ
МЕЛЬНИЦА
С
Лопасти v |
ОсЬ
132]
КОЛЕСО И ОСЬ
ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ТУРБИНА
В гидроэлектрост анции основной трудяга — водяная
турбина, прямой потомок водяного колеса. Турбина
эффект ивно г.реобразус г энерт ию мощного входного пото
ка воды, доводя его до слабого исходящею. Соврет юнные
турбины, как, например, показанная на иллюстрации ра-
диально-осевая (или ту рбина Френсиса),сконструированы
так, чтобы потери энергии воды из-за ее турбулентности
были минимальными.
Плотина Гидроэлектрот танция
ЭлГКТРО! FHEPATOP
г-ТУРБИНА
Водохранилищ!
Водоприемник
Вал генератора
Лопасти турбины
Направляющит
ЛОПАТКИ
Турбина Френсиса
В этой турбине вода по горизонтальной спи-
рали вращается вокруг турбины, а ее лопатки
направляют поток так, чтобы он максимально
эффективно толкал изогнутые лопасти. После
того как вода отдает свою энергию, она отво-
дится через отверстие в центре турбины.
[33]
МЕХАНИКА
ВЕТРЯНАЯ МЕЛЬНИ
Вал
Тормозное
КОЛЕСО
Жернов
Большое цилиндрическое
зубчатое колесо
КРЫЛО ВЕТРЯНОЙ
МЕЛЬНИЦЫ
Шестерня------
СТОЛБОВАЯ МЕЛЬНИЦА
Крылья ветряной мельницы >
Крыльям ветряной мельницы приходится иметь дело
с источником энергии направление и скорость которой
изменяются. В большинстве ветряных мельниц крылья
можно поворачивать так чтобы они всегда были обра-
щены к ветру. Чтобы справиться с изменением скоро-
сти ветра, изменяют площадь крыльев. Это можно
сделать двумя способами: при помощи треугольного
паруса или крыла на пружине.
Впервые энергию ветра использова-
ли в ветряном мельнице в Персии
в VII веке. Крылья ьетряных мельниц
крутятся так же, как лопасти в водяном
колесе. У традиционной ветряной мель-
ницы четыре больших вертикальных
крыла. Она работает по принципу колеса
рычага: сила ветра, прикладываемая
к крыльям, преобразуется в более мощ-
ную движущую силу центрального вала.
Система из конических и цилиндриче
ских Еубчатых колес (см. стр. 37) передаст
эту силу обычно для приведения в дей
ствие жерновов или насоса. Мощность
мельницы зависит от скорости ветра
и площади крыльев, на которые он воз
действует.
треугольный парус
На побережье Средиземного
моря, от 11орту га л и и
до Турции, все еще можно
увидеть ветряные мельницы
с треугольными тканевыми
парусами, такими же,
как у лодок. В зависимости
от скорости ветра мельник
распускает или убирает
каждый парус.
КРЫЛО НАПРУЖИНЬ
Крылья, выполненные из рядов
деревянных жалюзи, пришли
на смену парусам из ткани
в конце XVIII века. Жалюзи
поворачиваются под действием
пружины: раскрываются
при порывах ветра и закрывают-
ся, когда ветер стихает. Таким
образом поддерживается посто-
янное воздействие силы ветра
на крыло ветряной мельницы.
[34]
КОЛЕСО И ОСЬ
-Датчики
ветра
Лопасти ротора
Их поверхность напоминает крылья воздушного
судна (см. стр. 107). Для эффективности работы
они управляются специи ihhou системой
g РЕДЖ ГОР
Производство электро-
' энергии наиболее эффек-
тивно на высоких скоростях,
так что шестерни используются
для увеличения скорости вращения
приводного всиш генератора
--ЭЛЕКТРО! ЬНЕРАТОР
Bai бора
Вращающаяся
опора
IIOTOK
ВОЗДУХА
ВЕТРОВАЯ ТУРБИНА
Здесь ветер приводит в действие не л.ернова
а генератор Чтобы получить при помощи ветра
максимум энергии, размах лопасгей ротора до-
стигает огромных размеров — до 100 метров.
Датчики направления ветра позволяют компью-
теру турбины управлять движением
' ротора и выбирать эффективны^
режим ее работы при люоых оо
стоятельствах.
бора
- Лопасти турбины
О1 ВОД ВОЗДУХА --,
Вращающаяся опора
Аппарат турбины вращается
на своей опоре под управлением
компьютера, так чтобы лопасти
были обращены к eempv.
Стоматологический бор
Высокоскоростной бор который применяется
в стоматологии для сверления зубов, — это ми-
ниатюрный потомок ветряной мельницы, толь-
ко расположенный горизонтально. Внутри на-
конечника находится крошечная воздушная
гурбина, приводимая в действие сжатым воз-
духом. Она вращается со скоростью несколько
гькяч оборотов в секунду. В некоторых кон-
струкциях ротор врашается на двух напорах
шарикоподшипников (см. стр. 88>. в jpvinx
турбина бора «лежит» на воздушной подушке.
МЕХАНИКА
Шестерни и ремни
СИЛЫ МАМОНТОВ
РАННЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ
Насколько мне удалось установить,
первое промышленное применение
силы мамонтов заключалось в том, что
они приводили в действие знаменитую
экспериментальную карусель. Оборудо-
вание включало два колеса, одно оо 1ыио-
го диаметра, а второе — малого, кото-
рые соприкасались краями так, что,
когда мамонт приводил в движение одно
колесо, второе вращалось автомати-
чески. Сначала сиденья крепились к ма-
лому колесу, которое приводилось во вра-
щение большим От такого катания
волосы вставали дыбом Когда колеса по-
меняли местами, катание получилось
слишком спокойным. В конце концов
к ведущим колесам разного размера при-
соединили ремни, некоторые стали
управлять двумя каруселями: одной бы-
строй и одной медленной. Потребление
моркови во время эксперимента было
астрономическим.
[36]
ШЕСТЕРНИ И РЕМНИ
ТИПЫ ШЕСТЕРЕ Н
Шестерни бывают самых разных разме-
ров, с зубцами прямыми или изогнуты-
ми и наклоненными под разными угла-
ми, и соединяются самыми разными
способами. При всем этом многообразии
основных типов зубчатых колес всего
четыре. Их принцип действия основан
на том, что одно зубчатое колесо враща
ется быс1 рее или мед 1еннее, чем другие,
или двигается в ином направлении.
Разница вскорости вращения между
двумя ззбчатыми колесами приводит
к изменению передаваемой силы.
КОНИЧЕСКИ!
Реечная передача
(кремальера)
Прямозуоая шестерня
взаим^дейс твует
с движущейся зубчатой
планкой (рейкой),
преобразо! ывая
вращательное движение
в поступательное
и обратно.
ЦП1ИНДРИЧЕСКИ1
ПРЯМОВУЬЫЕ Ш1С1Е РНИ
Два зубчатых колеса
взаимодействуют в одной
плоскости, регулируя
скорость или силу движения
и меняя его направление
на противоположное.
Принцип Д1 иствия
31 БЧАТОП И РЕМЕННОЙ
ПЕРЕД \ЧИ
То, каким образом шестерни
и ремни управляют движением,
зависит только от размера взаи
несвязанных колес. В любой паре
колес колесо большего диаметра
бчдет вращаться медленнее коле-
са с меньшим диаметром, зато с
большей силой. Чем значительнее
различаются диаметры, тем боль-
ше разница в с користи и силе.
Колеса, соединенные ремнем
или цепью, действуют по тому же
принципу, что и обычные
шестерни. Разница лишь в на-
правлении вращения.
ШЕСТЕРНИ
Два зубчатых колеса
взаимодействуют под
углом для изменения
направления вращения,
а также
при необходимости
изменяют скорость
и силу
Сила
— Червячные
шестерни
Вал с винтовой реьбои
взаимодеш твует
с зубчатым колесом для
изменения направления
движения и изменяет
скорость и силу.
Шестерни
У большого зубчатого
колеса в два раза больше
Зубцов и в два раза
больше диаметр, чем
у ма юго. Оно врашается
в противоположном
направлении с силой
в два раза большей
и скоростью в два раза
меньшей.
НАПРАВЛЕНИЕ
СКОРОСТИ
Ремни
У большого колеса
диаметр в два раза
больше, чем у малого
Оно также вращается
с си лой в два ра„а
большей и скоростью
вращения в два раза
меньшей, но в том же
направлении.
Сила
— Направление
скорости
137]
МЕХАНИКА
ПРЯМОЗУБЫЕ ШЕСТЕРНИ
Высшая
передача
ПОНИЖАЮЩАЯ----
ПЕРЕДАЧА
Шестерни --------'
Шестерни
взаимодействуют
с каждым барабаном,
кроме крайнего с права.
Выступ
Зубец барабана -
Широкий
зубец
Узки» зу ьец —
ШЕСТЕРНИ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ ПЕРЕДАЧ
Цепь, соединяющая педали велосипеда с задним коле-
сом. заставляет ею вращаться со скорое ibio более
высокой, чем скорость движения ног. Д. я езды по ров
ной поверхности или для спуска задняя шестерня
(иначе звездочка) должна быть маленькой, чтобы раз-
вивалась высокая скорость. А для подъема в гору она
должна быть большой, чтобы заднее колесо вращалось
с меньшей скоростью, но большей силой.
Рер.ениех. проблемы является пер ек початель
скоростей с задними звездочками разных размеров
и механизмом, который ьеребра, ывает цепь с одной
звездочки на другую.	ПОДПРУЖИНЕННЫЕ РОЛИКИ
ВЕДУЩАЯ
ШЕСТЕРНЯ
Ведущая шестерня
поворачивается
на один зубец с каждым
поворотом колеса.
Счетчик фиксирует
количество оборотов,
преобразуя это значение
в пройденное расстояние
Барабаны
У барабанов i правой стороны имеется по
20 зубцов — по два на каждое числовое
значение С левой стороны у каждого
барабана замр около цифры 2 и два зубиа
по обе стороны зазора.
ВЕЛОСИПЕДНЫЙ ОДОМЕТР
Счетчик расстояния установлен на передней
оси и приводится в действие маленьким
штифтом зафиксированным на спице перед-
него колеса. Понижающая передача застав
ляет крайний правый барабан с нанесенны-
ми на него цифрами совершать один оборот
каждый километр. Когда он совершает пол-
ный оборот, соседний барабан слева сдвига-
ется на одну десятую от полного оборота
Движение барабанов обеспечивается рядом
маленьких ше< терен под ними. Зубцы шесте-
рен чередуются: широкие и узкие — это по-
зво. шет фиксировать смежные барабаны,
когда один БараОан завершает оборот.
Как фиксируются с нежные барабаны
Узкий зубец шестерни фиксируете я между двумя зубиами
барабана, что препятствует его движению. Когда цифра 9
появляется в обзорном окошке, выступ на соответз твую
щем барабане захватывает узкий зубец шестерни и прово-
рачивает ее. Следующий широкий зубец шестерни входит
в зазор около цифры 2 и одновременно оказывается между
парой зубцов левого барабана, таким образом, фиксируя их.
Кегоа ц’чрра 9 сменяется на 0, шестерня проворачивается
и цифра на следующем оарабанеувеличивается на еоиницу.
[38]
ШЕСТЕРНИ И РЕМНИ
Окно
Квадрант
Рычаги
Солнечная шестерня
Зу БЧАТОЕ КОЛЕСО
Колесо
Ручка
Колесо
Цилиндр РЕЖУЩИХ
ножей
Неподвижный
нож
Планетарная
шестерня
Автомобил ьн ы и стекло! юдъе мн и к
Ручка, встроенная в автомобильную дверь, вращает
малое зубчатое колесо, приводя в цвижение убчатыи
квадрант (че, верть окружности большом прямозу
бой шестерни), который в свою очередь поднимает
или опускает рычаги, поддерживающие оконное
стекло. Электрические стек ('подъемники работают
по тому же принципу однако с большим числом ше-
стерен, чтобы понизить скорость двигателя и обеспе-
чить неоольшое. но мощное движение.
ГАЗОНОКОСИЛКА
В несамоходной газонокосилке зубчатое кольцо внутри
колеса вращает малое зубчатое колесо А то в свою оче-
редь поворачивает цилиндр режущих ножей. Трава попа
дает между вращающимися ножами и неподвижным
ножом. Ножи вращаются гораздо быстрее, чем колеса, так
что каждый нож срезает лишь небольшое количество
травы аккуратно подстригая газон за один приход.
Центрифуга для обсушки салатных листьев
Это ку онное устройство быстро врашае» я, отбрасывая капли воды за
счет центробежной силы (см. стр. 71). Рабочий механизм состоит из эпи-
циклическом шестерни — системы прямозубых шестерен, в которой
внешнее зсбчатое кольцо поворачивает вну греннюю планетарную ше-
стерню. а та двшает маленькую центра1ьную солнечную шестерню.
Несмотря на «.вою простоту и компактность, эпициклические шестерни
могут обеспечивать значительное у величение скорости.
Малое зубчатое
КОЛЕСО
1391
МЕХАНИКА
КОРОБКА ПЕРЕДАЧ
Наилучший режим работы бензиновою двигателя —
когда число его оборотов за минуту достаточно
велико. Коробка передач поддерживает наиболее эф-
фективною раооту мотора и в то же время пошоляет
автомобилю двигаться с различными скоростями.
Коленвал двигателя всегда вращается быстрее, чем ко
леса, — примерно в 12 раз на первой передаче и почти
в 4 раза — на высшей. Дифференциал (см. стр. 45) пони-
жает число оборотов двигателя в 4 раза. Дальнейшее его
понижение происходит в • орооке передач.
Корс бка передач распо южена между сцеплением (см,
стр. 841 и дифференциалом. Передачи можно перек .ючать
только тогда, когда сцепление отключает двигатель. Рычаг
переключения передач в механической коробке приводит
в действие различные цепочки прямозубых шестерен для
„аждой передачи, кроме прямой (часто ею является чет-
вертая). В прямой передаче не используются шестерни,
движение передается непосредственно через коробку пе-
редач от сцепления к дифференциалу
Равное число зубцов на шестернях обеспечивает раз-
ные скорости. При включении задней передачи начинает
вращаться дополнительное зу бчатое колесо, которое ме-
няет направленье
обратное.
движения вала коробки передач на
г СЦЕПЛЕНИЕ
КоРОЬК А
ПЕРГ ДАЧ
ДВШАТЕЛЬ
Дифференциал
II НЕВИННЫЙ ВАЛ
КОРОЬКИ
ПЕРЕДАЧ
(ВАЛ CUE (ПИНИЯ)
ПРЯМАЯ ПЕРЕДАЧА
При вк июнении прямой
передачи вторичный вал
корооки передач
сцепляется
непсе/ еде твенно
с первичным.
г— Вилка включения
ТР11 ней и ПРЯМОЙ
ПЕРЕДАЧ

ВЕРХНИЕ ШЕСТЕРНИ
В неитра -ьном положении показанная- на
рисунке) верхние зубчатые колеса свободно вра-
щаются на впюрично.-i валу коробки треда-
При выборе первой, второй или третьей пере-
дачи юответетву ющая верхняя шестерня
сцепляс тся со вторичным валом.
Шестерни tpf гьей
передачи
Шестерни второй
передачи
L Промежуточные.вал
КОРОЬКИ ПЕРЕДАЧ
ШЕСТЕРНИ
ПОСТОЯННОГО
ЗАЦЕПЛЕНИЯ
Эти пара зубчатых колес
зас тавляет первичный
вал коробки передач
приводить в действие
промежуточный вал.
(40]
ШЕСТЕРНИ И РЕМНИ
Переключение передач
Изменение положения рычага переключе-
ния передач застав..яет мо тянуть или
пклкать один из трех штоков вилки
переключения передач (кроме заонеи пере
дачи). Затем вилка переключения передач
сдмгает буртик, и необходимая шестер-
ня сцепляется со вторичным ва лом
коробки передач Скорости вращающих! я
частей еО тьетствуют друг другу благе
даря си сронизатору (см. стр. 85).
При включении задней передачи вилка
включает промежуточное колесо.
Ни иллюстрации р права) пс казано
что происходит при челючении первой
передачи, передающей движение
от первичного вала коробки через
-.точный вал и колеса первой
передачи на чпоричныи вал.
Вилка переключения
Рычаг переключения передач —
П| рвичныЛ
ВАЛ КОРОВКИ
ПЕРЕДАЧ -|
Beixhi 1,
ШЕСТЕРНИ
Нижние
шестерни
Буртик
31 БЦЫ
Стержень вилки -
।	ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
Вилка передач
ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
F Рычаг
ПЕРЕК, 1ЮЧЕНИЯ
ПЕПЕДАЧ
Ось РЫЧАГА
Промежуточный Вторичный вал
КОРОБКИ ПЕРЕДА
11Е I ВС И И ВТОРОЙ IIЕРЕД АЧ	ВА Л
ШТОКИ вилки
ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
ПЕРЕДАЧ
Прие-дчт в действие вил-
ки переключение за счет
чего начинают вращать-
ся зм-чатые колеса._
Вторичный вал -
КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ
Вилка
ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ
ЗАДНЕЙ
ПЕРЕДАЧИ
Нижние шестерни
Нижние шестерни врашаются
прок, суточным валом и приво-
дят в действие верхние шез терни
Шестерни
ПЕРВОЙ
ПЕРЕДАЧИ
_______I
Ш' СТЕРНИ
ЗАДНЕЙ
ПЕРЕДАЧИ
ЬПРОМЕЖУ ТОЧНОЕ
ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО
Задняя передача
Промежуточное зубчатое колесо враща-
ет шестерни задней передачи, заставляя
вторичный вал коробки передач повора-
чиваться в обратном направлении.
[4Ц
МЕХАНИКА
1
МЕХАНИЧЕСКИЕ ЧАСЫ
Минутная с tpfika
Лопатка
Баланс
Ведущая
шестерня
Ходовая
пружина
Часовая
стрелка
Малое зубчато!
КОЛЕСО (6 зубцов)
Часовое зубчатое
КОЛЕСО (24 зубца)
Минутное
ЗУБЧАТОЕ КО IECO
(10 зубцов*
Маятник
Лопатка
Прямозубые шестерни — сердце часовых
механизмов. Они приводятся в действие
весом гири или спира тьной пружиной и пово-
рачивают две стрелки, гак чтобы минутная
делала ровно двенадцать полных оборотов по
циферблату за каждый оборот часовой.
Ведущая шестерня поворачивает стрелки за
счет малого зубчатого колеса, совергиающего
только один оборот в час. Минутную стрелку
поворачивает именно это колесо Часовая
стрелка движется за счет дву х наборов прямо-
зубых шестерен, которые совместно уменьша-
ют ее скорость до одной двенадцатой от скоро
ст и минутной.
Следующая система шестерен управляет ско
pocinio вращения ведущей шестерни за счет
присоединения ее к спусковому механизму.
Малое з> оЧатое —
КОЛЕСО
ВОЛО< КОВ,.Я
ПРУЖИНА
СПУС КОВ..Я ШЕСТЕ РНЯ -
Лопат ка-
ОСЬВРАШЕНЕ'Я
3> БЧАТОЕ
КОЛЕСО
Анкер
Лопатка
Вес
•—Спусковая
шестерня
анкерный спусковой механизм
Многие маятниковые часы приводятся в дей-
ствие гирей, ьращающеи спусковую шестерню,
которая в свою очередь через систему шестерен
соединена со стрелками часов. Движение спуско
вой шестерни осуществляется строго равномерн* >.
Колебательные движения маятника раскачивают
якореоЬразный анкер, так что изогнутые лопатки
на его концах поочередно входят в зубцы спуско
вой шестерни Каж дое ко !ебание освобождает
спусковую шестерню на короткое время, за кото-
рое она смещается на один зубец. По мере того
как зубцы спусковои шестерни двигаются, они
толкают анкер за счет чего поддерживается коле-
бательное движение маятника.
ШТЫРЕВОЙ СПУСКОВОЙ МЕХАНИЗМ
Mt панические часы приводятся в деист вне ходовой пружиной, ко-
торая вращает веду щую ше<. герню и спусковои механизм. Во юс
ковая пру жина, вставленная в баланс, совершает колебате >ьные
дви кения, заставляя рычаг раскачиваться вперед и назад, чтобы ло-
патки расцеплялись со спусковой шес гернеи так же, как в анкерном
спусковом механизме. Движение волосковой пружины поддержи-
вается за счет давления зубцов спусковои шестерни на рычаг.
142]
ШЕСТЕРНИ И РЕМНИ
РЕЙКА И ШЕСТЕРНЯ
АВТОМОБИЛЬНЫЙ РУЛЬ
При рулевом управлении реечного типа колонка ру левого
управления поворачивает малую шестерню, которая сдвигает
рейку вправо или влево. Каждый конец рей) и приводит
в движение рулевую тягу, соединенную с ру левым рычагом,
который поворачивает ось переднего колеса. Действие всей
системы в целом — рулевого колеса, пары «рейка шестерня»
и р\ левого рычага — увеличивает усилие рук и поворачивает
колеса. О гидроусилителях читайте на стр. 129
Р' левой рычаг---
Колонка рулгвого
управления
Рейка и шестерня
Колесо рулевою
УПРАВЛЕНИЯ
Штопор
В одном из видов штопора совместное действие
винта (см. стр. 62-63) и системы «рейка-шестерня
и 1влекает пробку из бутылки. Длинные ручки
штопора, на концах которых расположены Л
шестерни, передают значительное усилие
на рейку, что позволяет легко
открыть бутылку.	Г /'/у
ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПРОБКИ
Сначала штопор устанавлимется
в положение со сложенными ручками (1),
и по мере его ввинчивания в пробку ручки
штопора поднимаются (2) Когда винто-
вая часть находится полностью в проб-
ке, ручки с усилием опускают вниз (3),
так что шестерни поднимают находя-
щуюся с ними в зацеплении рейку, а вме-
сте с ней и пробку.	л
МЕХАНИКА
КОНИЧЕСКИЕ ШЕСТЕРНИ
РУЧНОЙ МИКСЕР
Малые конические шестерни
Сцепленные с противоположными
поверхностями коронной шестерни,
малые конические шестерни вращаютс
в противоположных направлениях.
Конические шестерни в механизмах часто
бывают разных размеров Эта разница слу-
жит либо для изменения силы, прилагаемой
к одной из шестерен либо для увеличения
или уменьшения скорости вращения.
Ручной миксер преобразует медленное вр?
щение в два гораздо более оыстрых, которы.
осуществляются в противопо южных на-
правлениях. Ручка прибора поворачивает
большую двустороннюю коронную ше-
стерню, которая в свою очередь при-
водит в движение две малые кониче
ские шестерни, вращающие венчики
для взбивания. Существенное увели-
чение скорости обеспечивается за счет
намного большего диаметра коронной ше-
стерни по сравнению с малыми кониче
скими шестернями.
Коронная шестерня
Двусторонняя коронная
шестерня передает
движение ручки двум
малым кониче< ким
шестерням.
Cbifio
'ОТ РЛО
Патрон
К> 4АЧКЛ |1АТРОНА
ВИНТОВАЯ
РЕЗЬБА
< MAflAJHutcTEPHfl ---------'
Кольцо ПАТРОНА
/ Ключ
БЫСТРОЗАЖИМНЫЙ ПАТРОН
Патрон электрической дрели должен обе-
спечивать очень плотный зажим, по-
скольку он вращает сверло, при этом
должна быть возможность ослабить или
закрепить патрон вручную. Сделать это
позволяет компактная система кониче-
ских шестерен и рычагов.
Малая шестерня на ключе вращает
кольцо бысгрозажимного патрона, кото
рое поворачивает винтовс ю резьбу внутри
патрона для выхода или втягивания его
кулачков Резьба установлена под накло-
ном, так чю кулачки открываются, когда
они втягиваются в пагрон, и закрывают-
ся, обеспечивая захват сверла, когда i
выходят из патрона.	• »
[44]
ШЕСТЕРНИ И РЕМНИ
ДИФФЕРЕНЦИАЛ
Когда автомобиль совершает поворот, внешнее ведущее колесо
должно вращаться быстрее, чем внутреннее. Это достигается
с помощью дифференциала Он расположен посередине между двумя
ведущими колесами и соединен с каждым колесом полуосью, коюрая
поворачивается за счет конической шестерни.
На полуосях закреплены солнечные шестерни, соединенные
свободно вращающимися малыми планетарными шестернями. При
движении прямо малые планетарные шестерни не вращаются, и обе
полуоси движутся с одинаковой скоростью. При повороте автомоби-
ля планетарные шестерни начинают вращаться, а скорости солнечных
шестерен и полуосей становятся разными
Коронная
шкттрня
L Вал коробки
ПЕРЕДАЧ
Полуось —
При поворот!
Малые планетарные шестерни вращаются
одновременно внутри дифференциала и вокруг
собственной оси, позволяя таким образов
полуосям вращаться с различными скоростями.
Дифференциал в действии
В заднеприводных авточооилях вал коробки
передач (см. стр. 40 41) врашает дифференциал .
за счет коронной ше/ терни
и малой шестерни. В перед	''s
неприводных автомобилях III I 'Лк
коробка передач может I	Ч
непосредственно У	1
управлять рабо-	I
той дифференциала
через пару прямозубых шестерен
В полноприводных автомобилях два
дифференциала — по одному на каждую
пару колес.
Коронная шестерня
коронная и ведущая малая
шестерни имеют косые или
изогнутые зубцы. Это позво
ляет валу коробки передач
слегка приподниматься
и опускаться на неровностях
дорожного полотна.
При движении по прямой
Малые планетарные шестерни
вращаются внутри диффвре нциала,
но при этом не вращаются вокруг
собственной оси. Скорость враще-
ния обеих полуосей одинакова.
[45]
МЕХАНИКА
ЧЕРВЯЧНЫЕ ШЕСТЕРНИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
МИКСЕР
В э гект рическом миксере как
и в ручном, имеется пара вен
чиков вращающихся в проги
воположных направлениях.
При этол; •лектродвигатель вра
щается с очень высокой ско-
ростью и нагревается. Таким
образом, скора, гь его враще-
ния нужно понижать, а не уве-
личивать, как в ручном миг
сере. Винтовая шестерня
приводит в действие валы
венчиков, а вентилятор,
закрепленный на валу дви-
гателя, охлаждает его.
ЧкРВЯЧНАЯ
11IFCT1 РНЯ
Г- ПЕР1 КДЮЧАТЕЛЬ
L скоростей
Охлаждающий
РЕН I иля гор
ЭЛЕКТРОДВШАТСЛЬ
- Вал венчика
Венчики
Спидометр
В спидометре автомобиля червячные шестерни приме-
няются для значилельно! о понижения скорости Барабан
с нанесенными на него цифрами в счетчике расстояния
совершает один оборот на каждую сотню
тысяч миль или километров, в то время Катушка
как приводящий его в движение вал ко-
робя и передач делает несколько сотен
миллионов оборотов.
Спидометр приводится в движение «гиб-
ким валом». Он состоит из вращающегося
тропика, соединенного с маленькой ведущей
шестерней, которая крутится за счет чер
вячной шестерни на валу вращающего ко-
леса. За счет электромагнитной индукции
(см. стр 284-285' тросик приводит в дей-
ствие указатель скорости Его скорость
затем понижается еще одной червячной
шестерней для вращения счетчика рас
с гоя ни я.
ШГАЛА
Рычаг привода
двигатель
ЬАРАБАНЫ
С ЦИФРАМИ
Волосковая
пра ЖИНА
СЧ1ТЧИК РАССТОЯНИЯ
Вал эксцентрика, приводимый
в движение червячной шестерней,
толкает вперед и назад рычаг
привода, связанного со счетчиком.
Вал
эксцентрика
Колесный вал
Спидометр
Храповое
колесо
УК АЗАТЕЛ Ь CKOPOCTI1
Вал вращает магнит
внутри катушки.
Магнит
Червячная
ШЕСТЕРНЯ -
ГИБКИЙ ВАЛ
Гибкий вал спидометра присоединен к вторично-
му валу коробки передач, трансмиссионному
валу или дифференциал) - все они враща-
ются со скоростью, зависящей от ско-
рости движения авто-
мобиля на дороге.
Вращающийся тросик
[46]
ШЕСТЕРНИ И РЕМНИ
УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛИВА ГАЗОНОВ
Хорошая поливальная установка обеспечивает не толь-
ко качественное распыление воды, но и вращение ме-
ханизма для полива большой площади При этом допол-
нительного источника энерши не требуется, так как
механизм приводится в движение поступающей в нею
водой и системой червячных шестерен.
Когда вода поступает в поливочное устройство, она при-
водит в движение турбину, придавая ей высокую скорость,
затем устремляется в распылительную трубку. Турбина
крутит две червячные шее герни, а ге с понижением скоро-
сти перелают вращение на кривошип. Кривошип обеспечи-
вает медленное движение распылительной трубки вперед
и назад.
Т> РЫ1НА
Распылительная
т°убка
КРИВОШИП ---
147]
МЕХАНИКА
Кулачки и кривошипы
О ДРЕВНЕМ МЕХАНИЗМЕ
Недавно я наткнулся на обломки необычного устройства, принцип
действия которого приведен на рисунке Полагаю оно предназнача-
лось для того, чтобы разбивать яйца какой-то вымершей огромной f
птицы. Яйцо разбивали молотком, который приводил в действие ма- ( С
монт, а остатки скорлупы убирали при помощи совков. Мое открытие
натолкнуло меня на две идеи: а) возможно, карусель, которую приводили *•
в действие мамонты, была не первым промышленным использованием
этих животных; б) вероятно, на омлеты огромных размеров был такой
же огромный спрос,
Кулачок
В механизме для разбивания яиц использовался ку-
лачок — в простейшем случае это вращающееся во-
круг неподвижной оси колесо с выступом (или вы-
ступами). К колесу прижимается стержень, который
при вращении колеса поднимается или опускается
в зависимости от изменения положения выступа.
Совок приводился в действие кривошипом. Это вра-
щающееся колесо, к которому присоединен стер-
жень. Стержень имеет шарнирное соединение, так
что при вращении колеса поступательно двигается
вперед и назад. В отличие от кулачков кривошипы
могут работать в обратном направлении, тогда стер
| жень заставляет колесо вращаться.
|48]
КУЛАЧКИ И КРИВОШИПЫ
Цилиндр
Клапан
Клапан открыт
Кол» НВАЛ
Вал ЭЛ1к гродвига!рля
Кривошип
Шатун
Рейка
Малая uh стерня
ЧЕРВЯЧНАЯ
ШЕСТЕРНЯ
Поршень
Шатун
Клапан
закрыт
Криво
шип
Распределительный вал автомобиля
В каждом цилиндре автомобильного двигателя имеются
к 1апаны для подачи топлива или выпуска отработанных
газов Каждый клапан приводится в действие кулачком, за-
креп 1СННЫМ на вращающемся распределительном вале.
Кулачок открывает клапан, надавливая на шток клапана.
Когда кулачок coeiaer со ппока, клапан закрывается под
действием мощной возвратной пружины до следующего
поворота кулачка.
Распредели
тельный вал
Кяачок ;
Пружина
Щетка
СТЕКЛООЧИСТИТЕЛЯ
ОЧИСТИТЕЛЬ ВЕТРОВОГО
СТЕКЛА АВТОМОБИЛЯ
Стеклоочиститель автомобиля приводится
в действие элекгроцвигателем: червячная
шестерня пере дает вращение (с понижением
скорости) на кривошип, тот приводит в дей
ствие рейку, которая в свою очередь
заставляет двигаться щетки
очистителя.	t г ----
КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ АВТОМОБИЛЯ
За счет энергии сгорания топлива поршень двигается
вниз внутри цилиндра двигателя автомобиля. Шатун сое
диняет поршень с кривошипом на коленвале. Шатун пово-
рачивает кривошип, а тот, продолжая вращаться, застав
ляез поршень подниматься вверх по цилиндру. Таким
образом, коленвал преоора зует возврат но-поступательное
двия ение поршня в энер: ию вра цен и я.
[49]

КУЛАЧКИ И КРИВОШИПЫ
КУЛАЧКИ И КРИВОШИПЫ В АВТОМОБИЛЕ
Расчет времени с точностью до долей секунды являет-
ся решающим фактором для плавной и эффективной
у работы двигателя автомобиля. Это достигается за счет
слаженной работы распределительного и коленчатого
валов автомобиля.
Поршни, двигаясь вверх и вниз в цилиндрах, приводят в
действие коленвал, который проворачивает маховое колесо
и в конечном счете колеса автомобиля. Но за счет цепного
соединения коленвал также проворачивает распредели-
тельный вал. По мере вращения распределительного вала
кулачки управляют работой клапанов цилиндров. В двига-
теле с верхним распределительным валом кулачки распо-
ложены поверх клапанов и управляют их работой напря-
мую. На этом рисунке распределительный вал расположен
с одной стороны, и он управляет работой клапанов чере.~
толкатели клапанов или коромысла клапанов. Система из
кулачков и кривошипов открывает и закрывает клапаны
j синхронно с движениями поршней в соответствии с четы-
I рехтактным циклом (см. стр. 156-157).
\ Распределительный и коленчатый валы также могут
X приводить в действие другие части двигателя. Например,
< О» шестерня на распределительном вале приводит в движе-
ние масляный насос (см. стр. 124) и распределитель
яК/jUr\	зажигания (см. стр. 289).
МЕХАНИКА
ШВЕЙНАЯ машина
Швейная машина — это чудо механической мысли.
Источником энергии для нее служит обыкновенное
вращение электродвигателя. Машина преобразует его
в сложную последовательность движений, в результате
которой создается стежок и передай!ае гея ткань между
стежками. Важную роль в механизме швейной машины
играет система кулачгов и кривошипов. Кривошип обе-
спечивает движение иголки вверх и вниз, в то время как
два ряда кулачков и кривошипов двигаю! зубчатую рейку,
которая смещает ткань.
Чтобы сделать стежок, швейная машина делает петлю
из одной нитки вокруг второй. Первая нитка проходит
через ушко иголки, а вторая — под тканью По мере вер-
тикального движения шлы челнок вращается так, чтобы
образовались переплетение ниток и сам стежок. Когда
стежок завершен, зубчазая рейка передвигает ткань,
чтобы можно было сделать следующий. Скорость пере-
движения ткани можно изменять, чтобы получались
Катушка с нитью
Зубчатая pfhka
Маховое кол к .о
Июлка
ФОРМИРОВАНИЕ ПЕТЛИ
Иголка, в которую продета нитка,
движется вниз (1). Вторая, нижняя,
нитка намотана на шпульку внутри
вращающегося челнока под тканью.
Иголка прокалывает ткань и начина-
ет двигаться вверх, при этом образу-
ется петля из нитки под тканью (2).
Захват петли
Крючок челнока захватывает
петлю верхней нитки (3). Затем
он провпрачивает петлю вокруг
челнока и нижней нитки (4).
Нижняя нитка протягивается
сквозь петлю верхней нитки.
Завершение стежка
Крючок челнока продолжает вра-
щение (5). Петля соскальзывает
с крючка, когда иголка поднима-
ется над тканью (6). Затем ните-
притягиватель выдергивает
игольную нитку из ткани, и оОра
зуется стежок.
(52
1 3ТЛАЧКИ и h PI IBOH1 ft П»1
УЛАЧОК
Кривошип
Верхняя
нитка
ДВ111АГ1 ль
ивошип
Маховое кольцо
Приводной
peMi.ik
АЧОК
Ткань
Иголка
Кривошип
Крючо . 41 ЛНОКА
Нижняя НИТКА
Вращающийся чьлно»
Шпулька
Зубчатая рейка
Она продви шет ткань. Один
ряд кулачков и кривошипов
смещает репку вперед и назад,
а второй — поднимает ее
и опускает Ооа ряда приводят-
ся в движение маховым колесом
(его вращает двигатель). так
что их движение синхронизи-
ровано ЗуОчатая рейка подни-
мается и продвигается вперед
между стежками, чтобы пере-
двинуть ткань, а затем опу-
скается и возвращается
назад.
153]
МЕХАНИКА
БЛОКИ
О ДОЕНИИ МАМОНТОВ
Д гГамонтовое молоко слишком сильно пахнет, зато
1 Va.oho богато витаминами и минеральными веще-
ствами. Мне встречалось бесчисленное множество де-
ревень, жители которых отличались белозубыми улыб-
в воздухе. Так что прежде всего нужно поднять его
достаточно высоко, чтобы лишить опоры.
Во многих деревнях я наблюдал за тем, как это
делали с помощью специальных систем с наборов
колес Эти колеса с пропущенной по ним крепкой ве-
ревкой были в определенном порядке подвешены
ками и крепкими костями. А все потому, что они всю
жизнь пили это чрезвычайно питательное молоко.
Единственная трудность при донке, помимо того что
требуется достаточное количество ведер, — это то,
что мамонты очень не любят, ,огоа к ним прикасают-
ся. Вы будете чувствовать себя в безопасности, только
когда это огромное животное беспомощно висит
к очень внушительной раме. И хотя вес, который
надо было поднять, зачастую был просто огромен,
система колес значительно уменьшала усилие, кото-
роз требовалось приложить. Я также заметил, что
чем больше колес использовали жители, тем легче им
было поднять груз. Однако при этом нужно Рыло
тянуть гораздо больше веревки.
МОЩНОСТЬ БЛОКА
Для кого-то совсем не проблема нести тяжелый груз
вверх по лестнице. Однако для большинства гораздо
легче нести что-то вниз.
Изменить направление можно при помощи колеса
и веревки. Колесо фиксируется на опоре, а веревка про-
тягивается через него к грузу. Если тянуть веревку
вниз, то груз можно поднять вплоть до уровня опоры.
А так как вес подъемного блока направлен вниз, то он
становится фактором помогающим, а не мешающим.
При таком использовании колесо становится блоком,
а подъемная система, которую оно формирует, — это
простейший кран.
Одиночные блоки применяются в устройствах, 1де
необходимо изменение направления движения, как, на-
пример, в эскалаторе (см. стр. 61), где движение эскала-
тора, направленное вверх, должно соотноситься с дви-
жением вниз противовеса.
В идеальных условиях сила, с которой тянут веревку,
равна весу поднимаемого груза. Однако на практике
из-за силы трения (см. стр. 82-83) это усилие всегда не
много больше Аналогичным образом сила трения сни-
жает эффективность всех механических устройств.
Блок
УСИДИ!
ОДИНОЧНЫЙ БЛОК
В системе с использованием одиночного
блока груз передвигается на то же рас-
стояние, на которое тянут веревку.
Блок не увеличивает усилие, с которым
Груз
тянут веревку, а просто перенаправля-
ет его ..низ.
154]
БЛОКИ
Соединенные блоки
Помимо изменения направления силы блоки можно ис-
пользовать для ее увеличения,, как рычаги. Соединение
колес в систему блоков (так называемый полиспаст) позво-
ляет одному человеку поднимать грузы, вес которых в не-
сколько раз превышает его собственный.
В системе из двух блоков один блок присоединен к грузу,
а второй — к опоре. Веревка спускается по верхнему блоку
вниз, проходит вокруг нижнего блока и вновь поднимается
к верхнему блоку, где и фиксируется. Нижний блок можел
свободно двигаться, и при натягивании веревки он поднима-
ет груз. Из-за такого ра< положения блоков груз поднимается
только на половину расстояния, пройденного свобо (ным
концом ьеревки, зато сила, поднимающая груз, удваивается.
Как и в случае с рычагами, пройденное расстояние компенси-
руется при юженнои силой — это удобно тому, кто тянет.
Степень увеличения усилия по подъему груза в соеци
ненном блоке зависит от количества колес в нем. В идеале
увеличение равно числу секций веревки, которая поднпма
ет нижний набор блоков, соединенный с грузом В действи
тельности необходимо усилие для преодоления силы тре-
ния во всех блоках, для поднятия веса нижней части блока,
а также самого груза. Это несколько снижает зффектив
ноль устройства
(55]
МЕХАНИКА
ЦЕПНАЯ ЛЕБЕДКА
п
Цепная лебедка ссх гонт из длин-
ной цепи и трех блоков, после-
довательно слипаемых цепью. Два
верхних блока соединены вместе.
Груз подвешен к нижнему блоку,
который крепится на петле из цепи.
Груз находится в неподвижном
состоянии до тех пор. пока не нач-
нет двигаться цепь. Какое усилие
I необходимо приложить для пере-
’ движения груза, ивисит от разни-
цы диаметров двух верхних блоков.
БАШЕННЫЙ кран
Башенный кран — это современный аналог
колодезного журавля. Он точно так же ис-
пользует систему противовесов для уравно-
вешивания груза.
ДВИЖЕНИЕ ЛЕБЕДКИ
Когда цепь тянут так, что соединен-
ные блоки вращаются против часо-
вой стрелки (влево), большее по диа-
метру колесо тянет больше цепи,
чем позволяет меньшее увеличивая
таким образом прикладываемое уси
лис и поднимая груз по более корот
кой траектории. Когда цепь движет-
ся в обратном направлении (вниз),
груз опускается.
УСИЛИЕ
<3
Колодезный ло равль
В этом устройстве для поднятия воды, изо-
бретенном еще в древности, противовес, за-
крепленный на одном конце качающегося
коромысла, уравновешивает ем кость с водой
на другом конце. Если емкость наполнена
водой полностью, ее можно поднять легким
движением руки.
ГРУЗОПОДЪЕМНИК
Тяжелый противовес в задней части грузо-
подъемника помогает высоко поднимать
1руз. препятствуя опрокидыванию всей кон-
струкции вперед.
1561
БЛОКИ
Груз
СТРЕЛА
Гидроподъемник
Вынем нля ОПОРА
----------Кабина
Про ги вовне
Система противовесов
СИСТЕМА БЛОКОВ
(ПОЛИСПАСТ)
В кранах и других подъемных устройствах часто
используется система противовесов. Противовес
уравновешивает вес груза таким образом, что двига-
телю остается только перемещать груз, а не поддер-
живать его. Противовес также препятствует опро-
кидыванию подъемного устройства, когда груз
отрывается от поверхности. Согласно принципу дей-
ствия рычага (см. стр. 18) тяжелый противовес, раз-
мещенный близко к точке опоры машины, например
крана, оказывает такое же действие, как легкий про-
тивовес, размещенный далеко.
мобильный кран
В мобильном грузоподъемном кране, приме-
няемом на строительной площадке, исполь-
зуются выносные опоры и гидравличе-
ские домкраты для уменьшения
напряжения во время подъема груза.
Выдвижная стрела крана с укреплен-
ной на ней системой блоков, или
полиспастом, может вращаться
вокруг своей оси и выдвигать-
ся далеко вперед. 11ри этом ее
устойчивость обеспечивает
противовес в основе
стрелы.
— Противовес
Система
БЛОКОВ
(ПОЛИСПАСТ)
Полиспаст — это достаточно компактная система
блоков, с помощью которой можно поднять очень
тяжелый груз. Подобная система обычно крепится на
стреле подъемного крана, чтобы увеличить силу его
двигателя при подъеме груза.
Система состоит из троса, который огибает два
отдельных набора блоков. Блоки в каждом из наборов
могут вращаться на одной оси независимо друг от
друга. Верхний набор крепится к опоре (стреле крана),
а к нижнему цепляется груз. При натяжении троса
поднимается нижний набор блоков. Увеличение силы,
которое обеспечивает полиспаст, эквивалентно числу
колес блока в нем.
В полиспасте, изображенном на рисунке, по пять
блоков в каждом наборе плюс направляющее колесо
сверху. Груз поднимается десятью блоками, так что
полиспаст увеличивает приложенную к нему силу
в десять раз.
[57]
МЕХАНИКА
БАШЕННЫЙ кран
В башенном кране, который
ет свое название, использу
несколько наборов блоков для
выпо шения с высокой
точностью грузо-
подъемных
Грузовая те и жка
TF11 ЖЕЧНЫЙ КпНАТ
Подъемная клегь
Тележечная
лебедка
Тележечные блоки
Первая секция
ВВ ИЙ В3 й
Крюковая
подвеска
Поты мный
КАНАТ
ет мобильный кран Оно
закрепляется на устойчи-
вой платформе, которая
впоследствии будет удер-
живать ве^ь кран. Затем
на верхнюю часть первой
секции устанавливается
подъемная клеть. Далее на
этот каркас крепятся
кабина и стрелы.
ГРУЗОВАЯ ТЕЛЕЖКА
Грузовая гележка передвигается по рабо-
чей стреле на направляющих роликах с по-
мощью тележечного каната, который при-
водится в движение тележечной лебедыч'
Подъемный канат тянется от конца стрелы
крана, огибает тележечный блок и крюко-
вую подвеску и затем через подъемные
блоки идет к лебедке которая приводится
в действие элект родвигателем.
раоот на большой
террит ории. В его сос гав
входят длинная тонкая рабочая
стрела, которую поддерживают
стреловые канаты и которая
уравновешивается противове -
сом на противоположной стреле.
К рас очей стреле крана крепится грузовая
тележка с крюковой подвеской, которой
подцепляется груз. Опорой для этой
подъемной конструкции служит решет-
чатая башня, на которой вращается
стрела.
Самонаращиваемый кран
По мере того как строится здание,
растет в высоту и подъемный
башенный кран. При этом исполь
зуется метод, отличный от приме
няемого в телескопических мо-
бильных кранах, — вместо этого
наращивают секцию за секцией
при помощи подъемной клет и,
выпо иненной в виде рамы. Она
охватывает башню крана
и. действуя по законам ги-
дравлики, поднимает каби-
ну чтобг 1 освободить место
для следующей секции.
1. ПЕРВАЯ СЕКЦИЯ
Первая секция крана — это
невьи окое основание, кото-
рое на площадку доставля-
Кабина —
КРАНА

2 ПОДЪЕМНАЯ КЛЕТЬ
В раме под кабиной используется
гидроподъемник (см. стр. 129),
который поднимает
верхнюю часть
крана.
158]
БЛОКИ
Подъемный блок
РАЬОЧАЯ СТРЕЛА
(—Лебедка
ЛЕБЕДКА
ебедка наматывает и отпускает подъемный канат, подни-
мая и опуская крюк. Тележечные блоки вместе с крюковым
блоком удваивают силу, приложенную лебедкой, за счет
удвоения длины используемого каната. Также могут быть
задействованы дополнительные блоки, чтобы еще больше
увеличить силу за счет у вепичения длины каната.
— Стреловые канаты
Противовес
Рабочая стрела
Кабина
— Поворотный
механизм
4. Собранный
кран
Когда башню крана
нарастили полностью,
подъемную клеть
можно убрать.
3. ДОБАВЛЕНИЕ
СЕКЦИИ
Затем крюк поднимает
следующую башенную
акцию, которая зани-
мает свое место внутри
подъемной клети
Подъемная
клеть
[59]
МЕХАНИКА
ЭСКАЛАТОР И ЛИФТ
Эека таторы и лифты — это подъемные устройства,
работающие на основе системы блоков и противо-
весов. В этом можно убедиться, если взглянуть на меха-
низм работы лифта, где от блока к противовесу тянется
трос, удерживающий кабину. Блок также приводит трое
— Поручни
г ВОСХОДЯЩЕ1
ПОЛОТНО
Э< К МАТОРА
Ц пь
Внутренний
рельс
Эскалатор
Полотно эскалатора присоединено к замкнутой цепи, двигаю-
щейся вокруг махового колеса. Ко ieco питается от электромо-
тора наверху эскалатора. Нисходящая часть полотна (возвра-
щающиеся ступени) выступает в качестве противовеса для
восходящей части, так что двигатель передвигает только
вес едущих пассажиров Каждая ступень эскалатора
имеет две пары роликовых колес по бокам. Кажда.1
пара колес движется по собственному рельсу
под полотном Рельсы расположены на одной
прямой, за исключением участков наверху
и внизу эскалатора, где внутренний рельс
проходит под внешним чтобы каждая
ступенька сдвигалась до уровня следую
щей. Таким обра том ступеньки спрям-
ляются, чтобы пассажирам
было удобнее сходить
и заходить.
Нижняя
ЗВЕЗДОЧКА
- ВНЕШНИ!
РЕЛЬС
в движение. У эскалатора похожий принцип действия,
хотя это не гак очевидно М тховое колесо приводит
в движение массивную цепь, присоединенную к полот
ну эскалатора, а во ^вращающиеся ступени
(Ьункцию противовеса.
выполняют
- НИСХОДЯЩЕ!
ПОЛОТНО
ЭСКАЛАТОРА
БЛОКИ
Электродвигатель
Трос
Блок
Противовес
•)ЩИЕ
Цепь
ВОЗВРАЩ АК>ЩИИ( я
ПОРУЧЕНЬ
Pl Ml НЫ11 РЕДАБГ ВРАЩЕНИЕ
НА ПОРУЧЕНЬ
МАХОВО1
КОЛЕСО
Кабина
лифта
Направл
рельсы - -
Под полотном
ЭСКАЛАТОРА
Вес ступеней возвращаю
щихся к основанию эскала-
тора, компенсирует вес
поднимающихся ступеней.
Электродвигателю необхо-
димо поднять груз, равный
только весу пас< ажиров.
ЛИФТ
Лифт — это подъемное устройство с одиночным бло-
ком. Кабина лиф га подвешена на тросе, проходящем
через блок в верхней части лифтовои шахты. На дру
том конце троса закреплен противовес, который
уравновешивает вес лифта и среднее число пассажи-
ров Как лифтовая кабина гак и противовес подни
маются и опускаются в лифтовой шахте по направ-
ляющим рельсам. Электродвигатель питает блок для
передвижения лифтовой кабины. Ему необходимо
ровно столько энергии, чтобы поднять вес, равный
разнице между весом кабины лифта с пассажирами
и противовесом
Амортизатор----1
[61]
МЕХАНИКА
ВИНТЫ
ОБ ИНТЕЛЛЕКТЕ МАМОНТОВ
Недавно я обнаружил документ, который, как мне
кажется, вне всяких сомнений подтверждает на-
личие у мамонтов интеллектуальных спосооностей,
хотя этот факт и вызывает горячие споры. Как сле-
дует из документа, однажды, когда рыцаре и его va-
монт путешествовали в поисках добрых дел, они уви-
дели каменную башню, на самом верху которой
томилась в заточении прекрасная девушка. Дверей
в башне не было, а были лишь крошечные окошки.
Рыцарь попытался спасти девушку, вскарабкавшись
по короткой лестнице, но подниматься в тяжелых до
спехах наверх было невозможно. 7 огда он сьямл доски
в длинный трап. К сожалению, вязать узлы рыцарь
умел не слишком хорошо.
Гайки и болты
Винтовая резьба — это тщательно за-
маскированный вариант наклонной
плоскости, которая обвивает цилиндр,
подобно тому как трап, соорхженный
рыцарем,окольцовывал башню Как мы
уже видели на с гр 10, наклонные пло-
скости изменяют соозношение силы
и пройденного расстояния. Когда гайка
движется по винтовой резьбе, она со-
вершай; несколько оборотов, но лишь
ненамного продвигается вперед. Как
и в случае с прямолинейной наклонной
плоскостью, при уменьшении расстоя-
ния увеличивается сила. Таким обра
зом, при закручивании гайки можно
сжать предметы с гораздо большей
силой, чем то усилие, которое прикла-
дывается. чтобы ее повернуть.
При этом сила трения (см. стр 82- 83)
предотвращает отвинчивание гайки.
[621
винты
ТЬгоа рыцарю пришла в голову идея снова соеди-
нить доски в трап и укрепить этот трап по
спирали вокруг башни. Однако трап оказался недо-
статочно длинным и не достал до верха башни.
И вот тут-то в дело вступил верный мамонт.
Он подобрал лежавший неподалеку ствол дерева,
вставил его в одно из башенных окошек и повернул
всю башню целиком. Нс совсем понимая, что проис-
ходит, рыцарь начел помогать мамонту. Каково же
было его удивление, когда конец трапа начал зары-
ваться в землю Поворачивая и поворачивая башню,
они медленно ввинчивали ее в землю. И вскоре лест-
ница с легкостью достала до верха башни, а девуш-
ка, у которой голова шла кругом, была спасена.
ШУРУПЫ
Прямолинейные наклонные плоско
сги часто применяются как клинья,
кт да плоскость движется, заставляя
гр^з поднимайся вверх. Спиралевид-
ные наклонные плоскости тоже могут
работать как клинья. Шурупы само-
резы при вращении сами ввинчива-
ются в материал, как башня девушки.
Усилие, вращающее шуруп, преобра-
зуется в силу, двигающую его вперед.
Эта сила давит на материал, и шуруп
ввинчивае! ся в него.
Как и в случае с болтом и гай! ой,
шуруп в материале удерживает сила
трения, весьма значительная благода-
ря большой длине спиральной ре.з|>бы.
КЛИН IIРЕЗЬЬА
Клин создает мощную силу под пра-
вильным углом к его движению, то J
же самое происходит и с шуру-
пом, но под правильным
углом к его вращению.
Враща-
ющее
усилие
Сила.
НАПРАВЛЕННАЯ
ввт РХ
Си ЛА. ДАВЯЩАЯ
НА ДЕРЕВО
Клин
УСИЛИ1

163]
МЕХАНИКА
РЕЗЬБЫ
Шуруп по дереву
Резьба шурупа по мере его ввинчивания
оказывает сильное давление на дерево. От-
вертка помогает еще больше увеличить
движущею силу.
ГАЙКА И БОЛТ
Билт и гайка фиксируются вместе за счет
резьбы. Сила вращения увеличена благодаря
использованию гаечного ключа
Вин ГОРОЙ ДОМКРАТ
В винтовом домкрате ДЛЯ ПОДНЯТИЯ ЭВТоМО
биля используется винтовой механизм. Ру
коять домкрата описывает расстояние
в пятьдесят раз Оольшее чем высота подъе
ма агтимобиля. Так что сила, поднимающая
автомобиль, в пятьдесят раз больше, чем
усилие, прнк тадываемое к ру кояти
Движущаяся
плот кость
Неподвижная
плот кость
Тиски
В тисках болт используется для фиксации
предмета между плоскостями.
Направляющий
стержень
III ГОНОР
Действие штопора аналогично
ввинчиванию шурупа в дерев >
Ж форма спирали здесь конусо-
видная, чтобы пробка не рас-
крошилась по мерз ее выхода из
бу ты тки Рукоятка увеличивает
прикладываемую силу враще-
ния, кроме того, с ее помощь;,
пробка вытягиваете*!.
ПР1 дмет
ПОМЕЩАЕТСЯ ЗДЕСЬ
МИКРОМЕТР
Этот инструмент служит для измерения
с высокой точностью линейных разме-
ров предметов Предмет помещается
Гильза
в микрометр, и гильза вращав!сЯ до тех
пор, пока шпинде 1ь не коснется пред-
мета. Шпиндель и гильза постепенно
Гильза
Гилъза вращает храповой
механизм, который пре
кращает поступательное
движение шпинделя, когда
тот касается предмета.
двигаются по винтовой [ езьбе. Значе
ния на шкале отражают движение
шпинделя, а деления на самой гильзе
покагывают малые доли вращения.
Вмес те два этих значения обеспечива-
ют высокую точное гь измерения
[64]
вин гы
КРАН ВЗАКРЫ1ОМ
ПОЛОЖЕНИИ
Винтовая
резьба
Прокладка
'Ы ВОДОПРОВОДНЬ(И КРАН
'Сели вы когда нибудь пытались перекрыть паль-
X »	JLL/цем поток воды из крана, то знаете, какое давле-
»	ние она может создавать. Тем не менее при помощи
д	вентиля крана (представляющего собой колесо-
зя	рычаг) можно pel улировать поток с небольшим уси
1	лием: винтовая резьба с большой силой давит на
I	прокладку, перекрывая воду. Когда прокладка нахо-
V	дится в закрепленном состоянии, на винтовую резь-
бу действует сила трения (см. стр. 82-83), предотвра-
V щающая развинчивание. Большой шаг резьбы
а уменьшает количество вращений, которые надо сде-
\ лать, чтобы от крыть или закрыть кран.
[65]
МЕХАНИКА
СВЕРЛА И БУРЫ
В сверлах и бурах резьба использу-
ется для отвода разрушенного
материала. По мере того как сверло
острым концом погружается в мате-
риал, оно также отводит отработан-
ный материал по винтовым спираль-
ным канавкам. В сверлах большого
диаметра канавки для отвода разру-
шенного материала глубже, и это
придает сверлу форму штопора.
КОЛОВОРОТ
При сверлении отверстия большого
диаметра обычная ручная дрель за», го
порится. Здесь нужен коловорот.
Рукоятка в виде скобы обеспечивает
вращение сверла с большей силой.
Ручная ДР1 ль
Для увеличения <.коро^ ги вращения свер-
ла в ручной дрели используется зубчатое
колесо (см. с гр. 37). Одно зубчатое колесо
передает силу вращения, а второе кр> тит
ся свободно. Скорость вращения в руч-
ной дрели велика, но разв^заемая при
этом сила мала.
Электро, 1рыь
Электродрель имеет механизм зубча
той передачи для вращения сверл,
с вы< окой скорое гыо Она также можс
иметь механизм для сверления с уда
ром (перфора»>р).
винты
Мясорубка
Те, у кого палец застревал в мясорубке, знают, что она
может размолоть что угодно. Вращение ручки мясорубки
приводит в дви 4 ение режущие лезвия ножа, а также шне-
ковый вал, продвигающий мясо к ножу. Поворот ручки
.«вмещается с поворотом шнекового вала для усиления
силы вращения, благодаря которой мясо продвигается
вперед и легко режется
Шнековый вал
Нож
Pfuietka
/ I
•в>®2
Строительный ьур
Кран Чтобы сделать в почве скважины для
установки опор многоэтажных зда-
ний, применяют строительный бур.
По мере вращения бур наполняется
землей, после чего его поднимают
и уда 1яют землю. После этого бур
вновь опускается. Таким образом при
’ помощи короткого бура можно рыть
У Wk глубокие скважины.
ПРОХОДЧЕСКИЙ ЩИТ
Проходческий щит входит в состав ком-
плексов прокладывающих тоннели в мяг-
ком гр’.нте. Режущие лезвия очищаются
на месте разработки грунта, а по мере про-
движения проходческого щита в тоннеле
за ним монтируется сборная обделка, пре-
дотвращающая обрушение. Разра-
/V ботанный грунт подается на один
или несколько шнековых буров,
которые транспортируют
«л ° с места разработ ки.
Бур
Ножевое кольцо
ТУННЕЛЬНАЯ ОБДЕЛКА
Конвейер
[671
МЕХАНИКА
ЗЕРНОУБОРОЧНЫЙ КОМБАЙН
Комбайн (комбинированная уборочная машина) назван так потому, что он
выполняет сразу несколько основных операций по жатве (срезанию коло-
сьев) и молотьбе (выбиванию зерна из колосьев). Комбайн также может увязы-
вать солому в копны, убирая урожай и очищая поле одновременно, быст ро и
аккуратно. В зерноуборочном комбайне есть ряд винтовых механизмов для Шнек
транспортировки зерна внутри машины. Комбайны для уборки других сельско-
хозяйственных культур работают по такому же принципу.
ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ
1	Мотовило
Сгребает стебли колосьев на режущий
аппарат.
2.	РЕЖУЩИЙ АППАРАТ
Нож двигается вперед и назад между
зубцами, срезая колосья на уровне земли.
3.	IIIНЕ К
Доставляет колосья к транспортеру.
4.1 РАНСПОРТЕР
Поднимает колосья к молотильному
барабану.
5. МОЛОТИЛЬНЫЙ БХРАЬАН
Содержит набор вращающихся с высо-
кой скоростью решеток. Зерно отделя-
ется от соломы и сквозь деку сыплется
на транспортирующую решетку.
в. Отбойный битер
При его вращении солома перемещает-
ся в соломотряс.
7.	Соломотряс
За счет вибрации и движения клавиш
соломотряса ,.олома перемещается
в заднюю часть комоаина, где вывалива
ется на землю или увязывается в копны.
1. Мотовило
п. Зерновой шнек
и ТРАНСПОРТЕР
Транспортируют зерно в зерновой бункер.
12. Разгрузочный шнек
Доставляет зерно из зернового
бункера в грузовик
или в емкости
для транспортировки.
8. Тран» (Йотирующая 
PI ШЕТКА
4. Транспортер
Вентилятор
3. Шнек
Воздушный поток
2. Рейс, щии аппарат
8.	Транспортирующая рни тка
Благодаря вибрации поверхно( ти
решетка доставляет зерно к решету.
9.	РЕШЕТО
Зерно, недомолоченное зерно и мякина
падают на вибрирующую поверхность
решета. Потоком воздуха мякина выдува-
ется через заднюю часть комбайна,
а решето задерживает недомолоченное
5. Молотильный
ЬАРАБАН
Не домолоченное
зерно
зерно. Очищенное зерно просыпается
сквозь решето в основание комбайна.
ю. Колосовой шнек
Возвращает недомолоченное зерно, кото- '
рое выдувается с решета, обратно в моло-
тильный барабан.
[68]
винты
[69]
МЕХАНИКА
вращающиеся колеса
ЕСЧАСТНЫЙ СЛУЧАЙ
С МАМОНТОМ
ОС зажды я совершил ошибку, оставив свой моноцикл
(так называют одноколесный велосипед) без присмо-
тра в присутствии молодого мамонта В силу врожоен
ного любопытства этот озорник быстро оседлал мои
велосипед и помчался на нем. И хотя я сильно разнерв
начался, я не мог не отметить удивительную устойчи
вость вращающегося колеса, благодаря кот зрой новоис-
печенному велосипедисту удалось удрать.
"Х^отя вскоре сам мамонт потерял интерес к своей
затее колесо, которое теперь вращалось на полной
скорости, казалось, останавливаться и не собира /ось.
К тому моменту, когда моноцикл ооехал до оершины
небольшого холма, его охваченный ужасом ездок уже
просто беспомощно мчался вперед. Все, что встреча-
лось на их пути, мгновенно и бесцеремонно ровнялось
с землей
Прецессия
Прецессия — это необычный вид движения, который воз-
никает в колесах и других вращающихся предметах. Вы
сами можете наблюдать это явление, взяв вращающееся ве-
лосипедное колесо за ось. Если вы попробуете его повер-
нуть, то поймете, что колесо ведет себя не гак, как ьы того
хотели. Движение будет прецессионным ось фактически
бу цет отклоняться от перпендикуляра к ожидаемому на-
прав тению движения.
Прецессия заставляет колесо самск. гоятельно катиться, со-
храняя вертикальнее положение, и помогает велосипедисту
ехать. Мы используем ее инстинктивно, cnei ка г.овораиивая
переднее колесо. С каждым поворотом прецессия корректи-
рует нак юн и помогает удержизать велосипед прямо.
Сила прецессии увеличивается вместе со скоростью вра
щения колеса и, наоборот, уменьшается при его замедлении.
Именно поэтому так сложно ехать на велосипеде, если ско-
рость невысокая. Сохранить прямое положение на непод
вижном колесе очень сложно, и это исключительно вопрос
баланса, здесь нет никакой прецессии.
Инерция
Вы наверняка сталкивались с *ффектом инерции, если вам до-
водилось толкать автомобиль, чтобы его завести. Требуются
немалые усилия, чтобы сдвинуть его с места, но если уж это
удалось, то он проеде г некоторое расстояние сам и, если пове-
зет, заведется
Эффект от этого толкания объясняется инерцией — сопро-
тивлением предметов изменению их скорости, даже если ско-
рость равна нулю. Любой предмет обладает инерцией, величи-
на которой зависит от его массы. Чем больше масса предмета,
тем больше его инерция.
В случае вращающегося предмета инерция (которая здесь на-
зывается моментом инерции) определяется не только массой
предмета, но и ее распределением. Колесо об,та хает большим
моментом инерции, если его масса сосредоточена на периферии,
а не в центре. Это значит, что у двух колес с одинаковой массой
момент инерции может оыть разным Колена, специально соз-
данные для использования явления инерции в разных механиз-
мах, часто имеюттяжелый или утолщенный обод, чтобы обеспе-
чит ь максимальное сопротивление любому изменению скорости.
[70]
ВРАЩАЮЩИЕСЯ КОЛЕСА
Центробежная сила
Когда предмет двигается по окружности, он постоянно из-
мен >ет направление движения. Его поступательная инер-
ция сопротивляется любому изменению направления так
же, как и изменению скорости. И инерция заставит предмет
двига1ься по прямой, если он покинет круг.
Таким образом, относительно круга предмет всегда
стремится двигаться в противоположном от центра на-
правлении под действием силы, направленной нару жу. Это
центробежная сила, и ее действие испытывает любой пред-
мет, двигающийся по кругу, — например, грязь на колесе
моноцикла. Чем выше скорость предмета, тем мощнее дей-
ствие силы.
Эффект центробежной силы используется в механизмах
для отбрасывания чего-либо наружу. Самый простой при-
мер — центрифу га для белья, в которой вращающийся бара-
бгн гцержгвает белье, а капли воды вылетают наружу через
отверстия в барабане В других механизмах центробежная
сила, возникающая при резком движении, используется,
чтобы активировать захваты и храповики.
Пока я бежал вниз по склону холма мимо обломков
я думал о том, что из этого может покрыть моя
страховка. Затем я увидел пруд и его новоиспеченного
обитателя, который был ошеломлен произошедшим.
Для мамонта его i шленькое приключение завершилось,
но приблизиться к своему велосипеду я смог лишь через
несколько минут: хотя моноцикл и лежал переверну-
тым в грязи, его колесо вращалось как сумасшедшее
и разбрасывало все. что его касалось, на значительное
расстояние.
[71]
МЕХАНИКА
ИНЕРЦИЯ В ДЕЙСТВИИ
ГОНЧАРНЫЙ КРУГ
1ончарный круг — это тяжелый диск на вертикальной оси. Обычно его
приводят в действие либо вращая ось рукой, либо при помощи ножной
педали Круг обладает значительной инерцией, так что, даже если пере
стать его подталкивать, скорость вращения падает очень мед ленно
Тонарм ---
Шпинш ль

CUAO-
Игрушки на фрикционной
ПЕРЕДАЧЕ
Игрушки на фрикционной передаче запасают
энергию в маховом колесе. Когда вы заводит,
in рушку, проводя ею по полу, сила трения
крутит колеса и начинает раскручивать
маховик. Инерция махового колеса под
держивает стабильность его вра-
щения, так что. когда вы
отпускаете ш рушку,
она стремительно
ерьвается
с места.
ДИСК ПРОИГРЫВАТЕЛЯ ГРАМПЛАСТИНОК
Диел ус тройства, применявшегося для проигрывания
грампластинок, должен был вращаться с постоянной
скоростью. Поэтому его края делали массивными,
чтобы увеличить момент инерции и компенсировать
незначительную нестабильность скорое ги вращения
электродвигателя.
Массивным оьол
1721
ВРАЩАЮЩИЕСЯ КОЛЕСА

ЭЛЕКТРОСТАРТЕР
Пружина
Винтовая pf зьба
ЭЛ! KTPOCTAPTEP
1111 СТЕРНЯ ПРИВОДИТ
МАХОВИК В ДВИЖЕНИЕ
Ill К, ТЕРПЯ
( ЦЕПЛЯЕТСЯ
С МАХОВИКОМ
ШЕСТЕРНЯ
ДВИГАЕТСЯ
К МАХОВИКУ
Двигатель
ВРАЩАЕТ
МАХОЬИК
Вал
СТАРТЕРА
’.Двигатель в работе
Зуоцы шестерни сцепляются
с маховиком, и за счет зпюго
жктрос тартср приводит
„ овимение коленвал.
Ill. СТЕРНЯ ДВИГАЕТСЯ
В ОБРАТНОМ
НАПРАВЛЕНИИ
1.П’СК 1ВИГАТЕЛЯ
Когда ключ зажигания повара
чикается в позицию -Пуск»,
электростартер начинас т
оыстро вращаться Ba л стар
пирного электроовигателя
укорачивается быстрее, чем
шестерня, момент инерции
которой велик. Таким обра-
зом, шестерня движется
по винтовой резьбе.
Коленвал —I
Маховое колесо
Инерция используется как при старте двигателя автомобиля,
так и в обеспечении его плавной работы. Электростартер за-
пускает двигатель за счет сцепления с зубцами махового колеса.
Благодаря инерции электростартер сцепляется и разъединяется
с маховиком посредством простой прежинно-винтовои системы.
После того как двигатель автомобиля завелся, инерция тяжелого
маховика сглаживает резкие движения поршней.
3. РАСЦЕПЛ1 НИЕ СТАР! ЕРА
После запуска двигателя
автомобиля шестерня
начинает вращаться быстрее,
чем вал стартера, и двигается
по винтовой резьбе в обратном
направлении, расцепляясь
маховиком.
М7 Н1 ПОДВИЖНОЕ
МАХОВОЕ КОЛЕ СО
173]
МЕХАНИКА
j 11
РУЛОННЫЕ ШТОРЫ
Опустить ру лонные шторы можно, медленно потянув
их вниз: шторы разматываются и остаются в угом
по южении. Чтобы их поднять, необходим всего лишь
резкий рывок — и штора быстро сворачивается кверху.
Но как шюра отличает рыьок от плавного потягивания’
Вал, на который наматывается штора, имеет мощ-
ную пружину. Она сжимается п<? мере того, как штора
опускается. Блокирующий механизм — простой храпо-
вик — не дает пружине разжаться, если штору тянут
аккуратно Но когда штору резко дергают, храповой
механизм перестает ее удерживать, центробежное
устройство в блокирующем механизме отпускает пру-
жину, и та разжимается, освобождая накопившуюся
энергию. Штора поднимается.
Вал
Собачка —
ХРАПОВОГО
МЕХАНИЗМА
Собачка —1
храпового
МЕХАНИЗМА
Неподвижный
центральный
СТЕРЖЕНЬ
ФИКСИРУЮЩИЙ
диск
Пружина
— Храповой механизм
Когда вал останавливается,
пружина слегка продвигает
назад фиксирующий диск. Одна
из ^обачек опускается и цепля-
ет храповик, обеспечивая непод-
вижность фиксирующего диска
Поднятие шторы
Пружина разжимается,
обеспечивая быстрое вра-
щение фиксирующего диска.
Центробежная сила удер-
живает собачки от блоки-
рования храповика,
и штора поднимается
Опускание шторы
Когда вал начинает вращаться, он
поворачивает фиксирующий диск,
за счет чего пружина сжимается.
Собачки храпового механи ма вра-
щаются поверх самого храповика,
который неподоижно закреплен на
центральном стержне.
Освобождение
шторы
Рывок вниз приводит в дви-
жение вал, и блокирующая
собачка сдвигается назад.
Храповик освобождается,
так что фиксирующий диск
может овигаться
174]
ВРАЩАЮЩИЕСЯ КОЛЕСА
РЕМЕНЬ БЕЗОПАСНСК'да
ринцип действия ремня безопасности, использующегося
в автомобиле, противоположен принципу работы механиз-
ма о} тонной шторы. Он блокируется не тогда, когда лямка ремня
аккуратно вытягивается, а при рс зком воздействии Благодаря
этому в случае аварии или резкой остановки ремень удерживает
на месте водителя или пассажира. Основным рабочим элементом
механизма ремня безопасности служит цен> робежная муфта.
1. РЕМЕ ЧЬ 1ВИ1А1 ГСЯ
СВОБОДНО
При медленном вытягивании
зубчатая пластина не касается
муфты, так что пластин!
а следовательно, и ременной вал
могут медленно вращаться.
2. СЦЕПЛЕНИЕ МУФТЫ
Резкое движение заставляет зуб-
чатую пластину быстро вра-
щаться внутри муфты. Поддей-
> твие м центробежной силы сна
совигаетс я к внешнему краю и сце
пляется с внутренними зубцами
муфты.
Р| МЕНЬ
Ременной вал —
Собачка цепляет —
и БЛОКИРУЕТ
ХРАПОВИК
з. Ремень бло ируется
Когда муфта •ацепилась, она приводит в дмясение собачку, закреплен-
ную на корпусе автомобиля, а та в свою очередь цеп 1яет храповик,
присоединенный с ременному валу. Собачка препятствует поворачи-
ванию храповика, оюкируя таким обра юм ремень. Когда ремень осла-
бляется, пружины возвращают рабочие части в изначальное положе-
ние и ремень освобождается
Храповой-
механизм
Муфта двигает -
СОБАЧКУ
Рем ен нои вал
Зубчатая пластина
[75]
МЬХАНИ. A
ГИРОСКОП
Роторный гироскоп может балансировать на точке
вращения, игнорируя земное притяжение и сохра-
няя горизонтальное положение, в то время как весь его
механизм опирается только на кончик его оси. Гиро-
скоп не падает, а описывает круги вокруг своей точки
опоры. Объяснением этому удивительному явлению
служит эффект прецессии пока гироскоп вращается,
прецессия не позволяет ему упасть, трансформируя
гравитацию в силу, которая заставляет гироскоп вра-
щаться.
OCbliPHlFCCHU
1.	Гироскоп
НАЧИНАЕТ ВРАЩАТЬСЯ
Гироскопу придается вращение, так
что его ось располагается горизон-
тально, а колесо вертикально.
Гироскоп целиком к[ чпится вокруг
оси вращения, которая проходит
вдоль его оси.
2.	Начинается воздействи
гравитации
Один конец оси гироскопа может сво-
бодно двигаться. Гравитация тянет
этот конец вниз, придавая гироскопу
вращение вокруг второй оси — оси при-
тяжения.
3.	Прецессия ii pi ододе baf г
гравитацию
В этот момент возникает прецессия.
Сопротивляясь силе притяжения, она
заставляет гироскоп двигаться по
горизонтальному кругу, фактически
придавая ему вращение вокруг тре-
тьей оси — прецессионной.
ВРАЩАЮЩИЕСЯ КОЛЕСА
Искусственный
===г^?==Ш.
££“» z 4o.s“.s:-
изонтап	продольная ось
(ОСЬ bOKDBOI О КРЕНА) —
Ось ги,
которое
рый П°1
_ маХОДЬ'ТСЯ у
скопа нах* м
г Ось
ГИ"О( \оп
Корпус
1ироскопа
НАКЛОНА bBFPX-ВНИЗ)
ГИРОКОМПАС
В гирокомпасе гироскоп используется для определе
ния направления. Ось его ротор» устанавливают в на-
правлении север—юг и запускают ротор. Гироскоп
соединен с индикатором таким образом что, когда ко
раольили самолет, на котором находится компас, пово
рачивает, индика.ор продолжает указывать на север
Однако, каг и в гироскопе в игру шках, из-за тре
ния (ирокомпас может выдавать ошибки измере-
ния, которые нуждаются в коррекции. В некоторых
гирокомпасах это делается автоматически за счет
использования силы гравитации. К гироскопу под-
вешивается груз, например трубка с ртутью, кото
рая действует как маятник. Если гирокомпас начи-
нает отклоняться от севера, маятник наклоняет ось
роюра. Возникающая прецессия поворачивает ось
на истинный север.
Немагнитный
компас
Магнитный компас указыва-
ет на Северный магнитный
полюс, который не совпада-
ет । географическим
Северным полюсом. Так как
в гирокомпасе явление л.агне
тизма не используется, он
осегда указывает на истин-
ный север.
177]
МЕХАНИКА
Пружины
И СБОРЕ
УРОЖАЯ
• »
Т^ольшинство мамонтов, несмотря на их в целом
J-)мирный темперамент, трудно использовать для ра-
ооты в Закрытых помещениях. Их с тремление быть
под открыты^ небом в сочетании с невероятной силой
делает их непревзойденными помощниками при работе
в поле. Й отлично помню, как в один особенно плодород-
ный год мамонт с энтузиазмом помогал собирать
урожай кокосов.‘Вместо того'чтобы карабкаться
на каждое dqpeeo^u (сбрасывать кокосы вниз
с риском повредить их, фермер,
задействовав своего мамонта,
легко собира^кокосы
с лестницы.
О МАМОНТАХ
Q


Пружины, сохраняющие форму
Существует две основные формы пружин спираль и упругий
прут либо пластина. В составе различных механизмов они
могут выполнять три функции. Нерва । заключается в том,
чтобы просто возвращать какой-то элемент в его начальную
позицию. Пружина, закрывающая дверь, например, сжимается
после растягивания, а клапанная пружина автомобильного
двигателя расширяется после, j. »тня (« м стр 49).
ПРУЖИНЫ, ИЗМЕРЯЮЩИЕ СИЛУ
Второй вариант использования пружин зависит от того, на-
сколько меняется их форма при воздействии определенно!,
силы. Это изменение прямо пропорционально величинесилы,
действующей на пружину, — чем сильнее ее тянуть, тем боль-
ше она растягивается. Во многих приборах для измерении
веса пружины используются именно таким образом.
I78J
ПРУЖИНЫ
Пружины, запасающие энеи ию
Третье базовое применение пружин — это запасание энергии.
При растягивании или сжатии пружины вы передаете ей энер-
гию. Эта энергия может быть высвобождена сразу же, как в слу-
чае с дверной пружиной либо запасена до момента отпускания.
Часы с пружинным механизмом работают за счет постепенного
высвобождения энергии, запасенной в пружине.
Упру гость
Своим особым качеством — упругостью - пружины обязаны
силам межмолекулярного взаимодействия. На молеку чы ве-
щества 1ейс гвуют одновременно два основных вида сил. при-
тяжение, сближающее молекулы, и отталкивание. Обычно эти
силы взаимно уравновешиваются, так что молекулы остаются
неподвижными
Но пока я размышлял над этим гармоничным со-
вместным тр'дом человека и мамонта, случилось
страшное. Невесть откуда появившаяся мышь привела
мамонта в такое замешательство, что он выпустил
веревку. Дерево вполне понятно, захотело вернуть себе
прежнюю конфигурацию и катапультировало орехи,
а вместе с ними и фермера, очень далеко.
Сила отталкивания
Сила притяжения
Пружина в состоянии
покоя
Силы притяжения и отталки-
вания взаимно уравновешены.
Сжатая пружина
Сжатие приводит к нарт та-
нию силы отталкивания. Когда
пружину отпускают, молекулы
отталкиваются друг от друга.
Растянутая пружина
Растягивание приводит
к росту силы притяжения.
Когда пружину отпускают,
эта сила вновь притягивает
молекулы друг к другу
179|
МЕХАНИКА
СТЕПЛЕР
Степлер, или сшиватель, — прибор. которым мы пользу-
емся в нашей повседневной жизни, — скрывает очень
искусный пружинный механизм. В нем использованы как
спиральная, так и плоская пружины: они продвигают скобы
в магазине и затем возвращают механизм степлера в исхо-
дное положение. Давление, оказываемое на степлер, опускает
ударную пластину в магазин, заставляя скобу прошить не-
сколько листов. Отклоняющая пластина загибает концы
скобы, скрепляя листы Возвратная пружина затем поднима-
ет магазин со скобами и пластину, позволяя пружине мага
зина продвинуть следующую скобу в рабочее положение.
Базовая пластина
Выступ базовой пластины выпрямляет
возвратную пружину после нажатия
на степлер Пружина
поднимает магазин
со скобами от откло-
няющей пластины
после скрепления
ПОДВЕСКА АВТОМОБИЛЯ
Подвеска обеспечивает пленную езду на неровной до-
роге. Колеса могут подпрыгивать на кочках или по-
падать в ямы, но пружины между колесными осями
и кузовом автомобиля гасят эти движения, и сила ударов
не передается автомобилю. Однако пружины все равно цви
жутся по вертикали, поэтому в подвеске есть еще и а морги
заторы, которые замедляют движение пружин, чтобы авто
мобиль и его пассажиры не подскакивали во время езды.
г- Крепление
к кузову
Амортизатор
Верхний рычаг
— Ш \ ров а я ОПОРА
Поворотный
КУЛАК
АМОРТИЗАТОР
А морти гатор уст анавливается между колес ной	КРЕПЛЕНИЕ I КУЗОВУ
осью и ку говим автомобиля. Поршень аморти-	—
гатора двигается вверх или вниз, когда пружи- р Д	р _'
на подвески сформируется. В процессе этого I	'
через отверстия в поршне выдавливается	И/
масло, что замедляет движение поршня.	Гг ч)
Масло-1
ОГВ1 РСТИГ
Цилиндрическая
пружина
В легковых автомоои гях к каждому
колесу присоединены цилиндриче-
ская пружина и амортизатор
Колесная ось шарнирно крепится
к рычагам и может двигаться
вверх и вниз Пружина и аморти-
затор закреплены между кузовок.
автомобиля и рычагами.
Поршень
Клапан -
М j Цилиндри
1| / ЧЕСКАЯ
Ч--7 ПРУЖИНА—।
НИЖНИЙ РЫЧАГ -
Шаровая опора-
Колесная
ось
Камера
с маслом
Цилиндр,
Крепление *
к колесной оси
[80]
Пружина магазина
Отклонят1
пл?л/.чГ?
Ударная
z - ПЛАСТ1М А*
Скоба----
Возвратная пружина
Возвратная пружина — это
плоская пружина, которая
поднимает ударную пластину
и после использования ото-
двигает друг от друга магазин
и отклоняющую пластину.
-Mai азин	|
со скобами	,
Полоска скоб подается
в магазин и удерживается
там спиральной пружи-
ной, которая продвигает
следующую скобу на рабо-
чую позицию.
Пластинчатая пружина (листовая рессора)
В больших автомобилях для гашения колебаний во время дви-
сения применяются сверхпрочные пластинчатые пружины
и амортизаторы. Пластинчатая пр жина coctohi из нескольких
рядов металлических пластин, слегка изо1 нутых так. что пружи-
на выпрямляется, koi да аьгомобиль нагружен Колесная ось
крепится по центру пружины (или возле него), а концы пружины
крепятся к кузову автомобиля. Амортизатор устанавливается
между колесной осью и кузовом.
Торсионный вал
1орсионныи вал — это стальная штанга, действующая как пру-
жина и работающая на скручивание. Под действием силы вал
скручивается в одном направлении и оказывает сопротивление,
а после прекращения дейс гвия силы раскручивается. Во многих
автомобилях для противодействия крену автомобиля при пово
роте имеется стабилизатор поперечной устойчивости. Он рас-
положен между передними колесными осями и вращается, когда
колеса поднимаются и опускаются во время движения.
[81]
МЕХАНИКА
Сила трения
О МАМОНТАХ И КУПА НИИ
В домашних условиях мамонтов необходимо
купать с определенной регулярностью
как детей. Подобно детям, они считают
этот процесс раздражающим вмеша-
тельстьом и бесполезным унижен
Частые купания физически невоз
можны, но если уж процедуры
не избежать, то самоЬ л.
сложное — просто заста-
вить мамонта подойти
к ванне.
СИЛА ТРЕНИЯ
Сила трения визникаег всякий раз когда одна поверхность со-
прикасается с другой (и при этом возможно их движение отно-
сительно друг друз а), а также если предмет двигается в жидко-
сти или газе. Она всегда направлена в сторону, противопо-
ложную возможному проскальзыванию. Трение возникает
из-за того, что поверхности при контакте взаимодействуют
друг с другом. И чем сильнее они друг к друз у прижаты, тем
взаимодействие си ibHte. Здесь действуют те же самые молеку-
лярные силы, что и в пружинах. Силы, взаимодействующие
между молеку зами поверхностей, притя. ивают их друг к другу
Чем ближе молекулы тем сильнее трение.
Команде купальщиков мамонта пришлось смириться
с огромным весом мамонта, ксиорый обеспечивае! ему проч
ное сцепление с землей. Сдвинуть его с места им удалось
только после того как они уменьшили силу трения с помо-
щью мыла и шариков — смазки и подшипников.
Вам никогда не получить оз механического устройства
столько же энергии в виде полезной работы, сколько вы
в него вложили: из-за трения всегда Оу дет потеря ее части.
Эта энер, ия безвозвратно переходит в тепло или звук. Если
устройство чрезмерно нагревается или скрежещет это вер-
ные признаки того, что оно неисправно.
Дизайнеры и инженеры постоянно пытаются снизит
позери, обусловленные трением, и сделать механически
устройства более i >ффективными. Но, как бы странно эт.
ни звучало, работа многих механизмов невозможна без гре
ния. Если бы его не было автомобили заскользили бы, по
теряв управление, на бе» помощно вращающихся колесах
Тормозная система, работа которой основана на трения
оказалась бы совершенно бесполезной, как и сцепление
Точильный станок не произвел бы ни царапины, а парашю
гисты падали бы камнем на землю.
[82J
СИЛА ТРЕНИЯ
Сцена купания, которая больше всего запомнилась
мне из-за большого количества ее участников,
очень напоминала взвешивание огромного мамонта.
Толпа людей собралась по одну сторону ванны, напол-
ненной мыльной пеной, грязный мамонт демонстра-
тивно сидел по другую ее сторону. Стоит отметить,
что вес мамонта — самая лучшая защита: нужно
приложить очень большие усилия, чтобы сдвинуть
его с места.
На мамонта накинули веревки и хорошенько их
затянули. Тем временем другая команда применила
технику, с которой я раньше в своих исследованиях
не сталкивался. Для начала задействовали систему
второстепенных рычагов, чтобы слегка припод-
нять животное. Я было решил, что они таким
образом собираются тащить его к ванне, но тут
некоторые участники команды стали лить на
пол под протестующее создание смесь из жидкого
мыла и стеклянных шариков
Результат был потрясающим: трение резко
уменьшилось, и, несмотря на протест мамон-
та, его начали неумолимо подтаскивать к воде.
Благодаря слаженной работе с обеих сторон
меньше чем за полчаса мамонт оказался в пен
ной ванне, где его хорошенько вымыли.
Автомобильная
шина
Аь>омобильные шины долж-
ны обеспечить силу трения,
достаточную для прочного
сцепления с дорогой, чтобы
не было проскальзывания
при качении и повороте
колес. Они должны крепко
прижиматься к поверхности
дорожного полотна в любых
погодных условиях. Если
меж iy шинами и дорогой
есть водяная пленка, то тре-
ние и< чезает, а вместе с ним
и сцеп гение с дорогой
и управляемость. Выпуклый
рисунок про гектора на по-
верхносги шины увеличивает
трение на мокрой дороге
за счет рассечения пленки
ПАРАШЮТ
Когда парашют с грузом
раскрывается возникает
большая сила сопротивле-
ния воздуха, так как ско-
рость падения велика.
Вначале сила сопротивле-
ния превышает вес пара
шюта и его груза, и поэтому
скорость падения снижает-
ся. Одновременно умень-
шается и сила сопротивле-
ния, пока не станет равной
весу. Поэтому скорость
снижения не меняется, что
и нужно для безопасного
приземления.
[83]
МЕХАНИКА
СЦЕПЛЕНИЕ
В автомобиле сцепление использует силу трения для пере
дачи вращения коленвала двигателя на коробку пере-
дач и далее на колеса. Оно может медленно гасить враще-
ние, что обеспечивает плавность хода автомобиля.
В автомоби лес механической коробкой передач сцеп пение
отключается при выжимании педали сцепления. Педаль
которая прижимает рычаги в центре вращающегося картери
сцепления. За счет этого нажимной диск отходит от ведомого
диска, отсоединяя маховик, который приводится во вращение
коленчатым валом, от первичного вала коробки передач.
Когда педаль сцепления поднимается, пружины прижимают
ведомый диск к маховику. Фрикционные накладки, уста-
приводит в действие пяту отжимных рычагов сцепления.
новленные с двух сторон ведомого диска, позволяют диску
Нажимной диск
Пружина
Выжимной
подшипник
Пята отжимных
РЫЧАГОВ СЦЕПЛЕНИЯ
Маховик.—
ВРАШнЕМЫЙ
КОЛЕНЧАТЫМ
ВАЛОМ <
Вилка выключен
СЦЕПЛ1НИЯ
Ведомый
диск
Картер
СЦН1-
ЛгНИЯ
скользить еще до полного включения сцепления, что
обеспечивает плавность хода автомобидя.
'84]
СИЛА ТРЕНИЯ
Синхронизатор коробки передач
г Двигатель
Вал коРобки
передач
СЦЕПЛЕНИЕ ВКЛЮЧЕНО
При отпускании педали сце-
Синхронизатор — это устройство в коробке передач автомобиля (см.
стр. 40-41), которое обеспечивает плавное переключение. Он препят-
ствует включению шестерен коробки передач на разных скоростях и предот-
вращает их столкновение друг с другом. Прежде чем выбирается любая
повышающая передача, шестерни, приводимые в действие двигателем, сво-
бодно вращаются на валу коробки передач. Чтобы включилась передача,
нужно, чтобы шестерня и вал стали вращаться с одинаковой частотой и за-
цепились. Благодаря силе трения синхронизатор делает это плавно и мягко.
При включении передачи вилка перемещает по валу коробки передач
муфту синхронизатора, которая вращается вместе с ним. Муфта прижима-
ется к блокирующему конусному кольцу на шестерне, заставляя шестерню
вращаться быстрее или медленнее, пока частота их ьращения не выровняет-
ся. Затем шлицы муфты соединяются с зубцами блокирующею колеса, сце-
пляя муфту и шестерню.
JnnenuK пружины прижимают
ведомый диск к маховику,
а тот приводит в действие
вал коробки передач.
Вилка переключения
ПЕРЕДАЧ
-ПЕРЕДАТОЧНЫЙ ВАЛ
К КОРОБКЕ ПЕРЕДАЧ
Сцепление выключено
При нажатии педали сцепления она
типкает пяту отжимных рычагов
еиенления. которая в свою очередь
оттягивает назад нажимной диск.
В результате маховик и вал коробки
'' » передач разъединяются,
х~ е , так что двигатель
не может вращать
крле(й.'
СИНХРОНИЗАТОР НЕ АКТИВЕН
Пока синхронизатор не начал действовать.
муфта и шестерня не соединены
и шестерня свободно вращается
на валу корооки переда*
Шестерня------>	।— Зубцы
Муфта
Шестерня -I
Вал коробки передач
Синхронизатор в работе
Муфта соприкасается с конусным коль-
цом, и сила трения между ними уравнива-
ет частоту их вращения. Зубцы и шлицы
сцепляются. Теперь шестерня соединена
с валом коробки передач и может переда-
вать ему энергию двигателя, что приво-
дит к вращению колес.
Г Зубчатый
венец
[85]
МЕХАНИКА
Т43В>1ОЗНАЯ СИСТЕМА АВТОМОБИЛЯ
Чтобы быстро остановить движущийся автомобиль,
тормозная система должна развить силу, сравнимую
с силой сцеп >ения шин с дорогой. Однако эта сила возни-
кает в результате 1рения между поверхностями, общая
площадь которых не больше вашей ладони.
Тормозная система обладает достаточной мощно-
стью, так как тормозные колодки и тормозной барабан
или тормозной диск прижимаются друг к другу
с большой силой. В автомобиле с тормозной системой
без усилителя давление на педаль увеличивается
гидравликой тормозной системы (см. стр 128). Эффе-
ктивность торможения повышается еще одной систе-
мой, которая активируется нажатием педали тормоза
(см. стр. 127).
ТОРМОЗНОЙ диск
Дисковая пластина закреплена на колесе.
Она обдувается потоком лоздуха
для отвода тепла, выделяющегося
при торможении.
Суппорт
Закреплен вокруг диска.
В пазах суппорта уста-
новлены гидравлические
цилиндры и тормозные
колодки.
Барабанный тормозной механизм
В барабанном тормозном механизме зрение создайся тормоз-
ными колодками, установленными внутри вращающегося по-
лого ормозною барабана. Выделяющееся тепло, как правило,
уменьшает трение, создавая меньшую тормозну ю силу. Во мно-
гих автомобилях барабанные тормозные механизмы установле-
ны на задней оси. Ручной, или стояночный, тормоз часто управ-
ляет задним тормозом за счет механического сцепления.
ТОРМОЗНЫЕ
КОЛОДКИ
Под давлением
жидкости поршни
колесных цилиндров
прижимают тор-
мозные колодки
к диску.
ДИСКОВЫЙ ТОРМОЗНОЙ МЕХАНИЗМ
В дисковом тормозном механизме трение создается тормозными
колодками, установленными с обеих сторон вращающегося тор-
мозного диска При торможении диск сильно нагревается, но это
не влияет на »ффективность торможения: тепло отводится за счет
обдувания потоком воздуха. Дисковые тормозные механизмы
устанавливаются на передней оси автомобиля, где необходима
большая тормозная сила, или на всех колесах.
- Фрикционная
накладка
ТОРМОЗНЫЕ КОЛОДКИ
Тормозные колодки либо свободно
закреплены с одной стороны, либо
приводятся о движение двумя
гидравлическими цилиндрами.
Фрикционные накладки на тормоз-
ных колодках прижимаются к тор-
мозному барабану.
ТОРМОЗНОЙ БАРАБАН
Тормозной барабан крепится на колесе.
Пружина возврата оттягивает
тормозные колодки от барабана, когда
педаль тормоза отпускается
Гидравлический
цилиндр
ВОЗВРАТА
186]
СИЛА ТРЕНИЯ
БУРОВАЯ УСТАНОВКА
Поток
бурового
РАСТВОРА
Буроваи
ТРУБА
Наземная
буровая
'СТАНОВ», к
Морская
буровая
УСТАНОВКА
ШАРОШКИ
- Буровая труба
[87]
Буровому оборудованию неоохолимо глубоко проникать
в твердые породы. Буровое долото пробивает отверстие
в породе, измельчая ее. Дробление — это крайняя форма тре-
ния. При этом выделяется много тепла, которое отводится
охлаждающим буровым раствором, закачиваемым в сква жину.
Буровые вышки устанавливаются над месторождениями нефти
или газа, которые могул находиться как на суше, так и в море.
Морские буровые установки либо стоял на морском шельфе
на длинных опорах, либо плавают
на поверхности, удерживаемые
на месте якорями.
ШАРОШЕЧН< )Е БУРОВОЕ
ДОЛОТО
Б\ровое долото крепится на конце
длинной трупы. ко>орая вращается
, двигателем, находящимся наверху
. суровой вышки. Трехшарошечное
долото имеет три шарошки с зубцами, _
ВАЖИНА
которые вращаются- когда начинает
вращаться буровая труба Давление
тяже той трубы на долото помогает
разрушать породу.
@ с о °	<5	'
БУРОВОЙ РАСТВОР
Буровой раствор разработан специально для про-
мывки сквах ин в процессе их бурения. Он закачи-
вается в скважину снача ла к долоту, а затем подается
вверх по внешней стороне бу ровой трубы, поднимая
породу для ее фильтрации и переработки.
Насос для подачи
БУ РОВОГО РАСТВОРА -i
- РезервуаА буровым РАсТВОРО.У.
______________МЕХАНИКА___
СНИЖЕНИЕ СИЛЫ ТРЕНИЯ
Эффективность механизмов, которые движутся сами или
заставляют двигаться другие, ограничена силой трения.
Например, подвижные детали из-за трения на. реваются, то
есть часть энергии расходуется без пользы. Уменьшение
трения снижает затраты энергии и, таким обра юм, повы-
шает коэффициент полезного действия механизмов. Этого
можно достичь, уменьп ая площадь контактирт ющих по-
верхностей, применяя подшипники, смазочные вещества,
повышая обтекаемость движущегося предмета.
Шарикоподшипник
В шарикоподшипнике шарики не трутся о стенки, а катятся
между ними, тем самым существенно уменьшая силу трения.
В роликовых подшипниках принцип действия тот же, только
вместо шариков используются цилиндрические ролики.
Внутреннее
кольцо
-----Внешнее
кольцо
Шарики

Смазочные вещества в автомобиле
В автомоби ie есть несколько узлов с подвижными частями,
и их смазка играет большую ро 1ь. В подвеске, коробке пере-
дач, дифференциале достаточно npot.ro наличия маета или
смазки. А вот в двигателе нужна специальная система для
активной подачи масла к движущимся деталям.
Масло содержится в резервуаре — камере в нижней части
двигателя. Насос (см. с гр. 124; прокачивает масло вверх из
резервуара через масляный фильтр, задерживающий части-
цы гря зи. ко всем подшипникам и другим подвижным ча-
стям двигателя, таким как поршни В подвижных частях
имеются узкие отверстия чере^ которые масло поступает на
цвижущиеся поверхности. Затем масло вновь возвращается
в резервуар для повторной циркуляции.
Масляный насос
Масляный -
ФИЛЫ'Р
Резервуар |
«• WznftH-nft
[88]
СИЛА ТРЕНИЯ
ВЕЧНОЕ ДВИЖЕНИЕ
Даже с самыми лучшими подшипниками, смазочными
материалами и идеально обтекаемой формой неболь-
шое трение все же сохраняется Трение постепенно погло-
щает кинетическую тнергию механизма (энергию движе-
ния), что приводит к снижению его скорости. Мифический
вечный двигатель — механизм, который, однажды начав,
б) дет работать вечно без подпитки энергией, — останется
мифом... по крайней мере на Земле.
В космическом пространстве все по-другому. Там
нет воздуха, создающего трение и снижающего ско-
рость космического корабля. На запущенный в кос
мос аппарат не действует никакая сила трения. Он
может двигаться ьечно, и для этого двигатель ему не
нужен. Влиять на характер его движения будут толь-
ко космические (равитационные поля.
[89]

ЧАСТЬ 2
Укрощая
стихии
введение 92
Плавание 94
Полет 106
Давление 120
Использование
теплоты 142
ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ 164
Введение
К МЫСЛЯ О ТОМ,, ЧТО ВСЕ НА СВЕТЕ СОСТОИ Г ИЗ ЭЛЕМЕНТОВ, первыми пришли
древние греки Они считали, что таких элементов (стихий) четыре земля, огонь, воздух
и вода Мысль была абсолютно правильной, вот только современная наука считает, что
элементов — основных веществ — более сотни. Некоторые из них, например водород,
кислород, железо и углерод, широко распрос гранены; другие, такие как ртуть, уран
и золото, встречаются редко и ценятся высоко. Методом рассуждений древние греки
сделали еще одно фундаментальное открытие: все на свете состоит из мельчайших частиц
(атомов). Химические элементы — это те вещества, которые содержат только один вид
атома. Остальные вещества представляют сооой соединения двух и более элементов, чьи
атомы объединены в молекулы. На движении молекул основана работа многих машин
и механизмов — кораблей, самолетов, насосов, холодильников и двигателей сгорания.
С помощью этих устройств человек подчинил себе древние элементы стихии.
II СНОВА О МОЛЕКУ ЛАХ
Для того чтобы представить себе, что все окружающее состоит из частиц, требуется хоро-
шее воображение. Пока ты читаешь эту книгу, тебя со всех сторон на сверхзвуковой скоро-
сти бомбардируют молекулы кислорода и азота. Ты не замечаешь этих молекул, составля-
ющих вместе с молекулами других газов окружающий воздух, только потому, что они
очень малы. В спичечном коробке их умещается около 400 миллионов миллионов миллио-
нов. Молекулы газа очень активны и занимают любое доступное им пространство. Как
пятилетние сорванцы, они носятся в разные стороны, врезаясь во все, что встретится на
пути. Молекулы жидкости не так активны. Они беспорядочно движутся небольшими
группами и напоминают неумелых танцоров, которые то и дело натыкаются на стены зала.
Молекулы твердых веществ наименее энергичны Они беспорядочно толпятся и топчутся,
как овцы на лужайк е. Молекулы не разглядеть невоору женным глазом, однако именно они
определяют свойства и поведение материалов в разных механизмах В твердых веществах
связь между молекулами очень прочная. Между молекулами жидкостей связи менее силь-
ные. Они позволяют молекулам удерживаться вместе сохраняя объем, но при этом связи
достаточно слабы — и жидкость может течь. Связи между молекулами газа еще слабее, и
они свооодно удаляются друг от друга, поэтому газ способен расширяться и заполнять
любые пространства. В любых материа зах стремление молекул удерживаться вместе или
рассеиваться постоянно, и именно это их свойство используется в самых разнообразных
устройствах — от ракет до сливных бачков.
192|
ВВЕДЕНИЕ
СИЛА — В КОЛИЧЕСТВЕ
Молекулы в жидкостях и газах ecei да движутся. Отдельные молекулы не обладают большой
энергией, но вместе это сила, с которой приходится считаться. Океанский лайнер не тонет пото
му что его корпус поддерживают миллиарды движущихся молекул иоды. а реактивный самолет
способен летать благодаря бессчетным молекулам воздуха под крыльями. Молекулы постоянно
бомбардир] ют люоую поверхность на своем пути, и в результате на нее воздействует сила — она
известна как давление жидкости или газа. Чем больше молекул находится в определенном объе
ме и, следовательно, чем больше их ударяется о поверхность, тем большим будет давление.
Давление, создаваемое движением молекул, используется самыми различными способами.
Одни машины создают давление другие приводятся давлением в действие.
УСКОРЕНИЕ
Можно значительно повысить давление, не прилагая физических усилий. Для этого нужна
теплота — одна из форм энергии. Мы воспринимаем теплоту или ее отсутствие как измене-
ние температуры. А для молекул теплота — это движение. Если коснуться холодного предме-
та, движение молекул в пальце замедлится, потому что они потеряют теп ло. Если дотронуться
до горячего предмета, молекулы получат тепло и их движение ускорится. При нагревании
молекулы двигаются быстрее — давление увеличивается. Если молекулы могут удаляться
друг от друга, материал расширяется. Если придать молекулам высокую скорость, связи
между ними (то есть силы притяжения) начинают разрушаться: твердое вещество тает и пре-
вращается в жидкое, а жидкое гь — в газ. При охлаждении тела скорость молекул снижается,
давление в нем падает, и оно сжимается. Связи между молекулами восстанавливаются, и газ
может сконденсироваться в жидкость, а жидкост ь — застыть до твердого состояния. Если бы
удалось охладить мат ериал до температуры -273°С (-459°F), движение молекул в нем прекра-
ти юсь бы полностью и это была бы самая низкая из возможных температур — абсолютный
нуль. Во всех машинах, которые производят или потребляют тепло, используется ускоренное
движение молекул. Быстрое движение «обостряет отношения» между атомами внутри моле-
кул: связи между ними нарушаются, образуются новые молекулы. В результате — взрыв или
возгорание, но можно получить, например, сталь или горячий 6) терброд.
РАЗРЫВАЯ СВЯЗИ
Атомы химических элементов состоят из еще более мелких часгиц: электронов, составляю-
щих внешнюю оболочку каждого атома, и протонов и нейтронов, образующих его сердце-
вину — ядро. В бытовых приборах — от фенов до обогревателей — мы используем энергию
электронов в форме теплоты, создаваемой их движением. Разорвать связи, удерживающие
вместе частицы атомного ядра, — дело куда более сложное. Как мы узнаем из последнего
раздела этой части, такие связи сильнее всех прочих известных нам сил. Их разрыв может
освободить самую мощную и самую потенциально опасную энергию.
Г93]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
Плавание
О ТОМ, КАК ПЕРЕВОЗИТЬ
МАМОНТОВ
Однажды, стоя в очереди на паромной переправе,
я наблюдал, как на соседний большой паром
грузили огромного мамонта. Не успел нагруженный
плот отплыть, как затонул вместе с возмущенным
животным.
Пораженный таким развитием сооытий, я поспе-
шил предложить свою помощь, и промокшие бедолаги
не раздумывая приняли мое предложение. Опросив
пос традавших и произведя некоторые расчеты,
я ппнял, что сам дух воды испугался слишком тяжело-
го груза и удрал от плота подальше. Под паромом
ничего не ос талось, поэтому он затонул.
Только хитростью можно было удержать груз
на плаву. И я предпожил спрятать мамонта от духа
воды.
Плоты и лодки
Хотя наш изобретатель, как обычно заблуждается,
в его рассказе есть доля правды. Вода действительно
отступает, когда тело погружается в нее. Но это не зна-
чит, что под погружаемым телом ничего не остается —
наоборот, вода выталкивает и поддерживает его. Если
у воды хватает силы, объект остается на плаву.
Возьмем, к примеру, плот до погрузки на него мамонта.
Его вес давит на воду сверху вниз. Но вода оказывает
обратное давление и удерживает плот благодаря выталки-
вающей силе. Be тичина этой силы зависит от того, сколь-
ко воды вытесняет объект. Когда плот погружается в воду,
выталкивающая сила возрастает и в какой-то момент с га
новится равной весу плота. Плот остается на плаву
Теперь загрузим на плот мамонта. Плот опустится
в воду еще глубже. Выталкивающая сила гоже возрастет,
однако не настолько, чтобы сравняться с весом плота
и мамонта вместе взятых, потому что плот будет вытес-
нять мало воды. И пойдет ко дну вместе с грузом.
Совсем другое дело — лодка. Благодаря своей форме
она может вытеснять достаточно много воды для того,
чтобы выталкивающая сипа справилась с весом лодки
и мамонта на ней.
Предметы moi ут плавать и в газе. Воздушный шар плы-
вет по воздуху по той же причине, по которой лодка можег
плыть по воде. В этом случае по гьемная сила равна весу
вытесняемого возд) ха Если вес воздушного шара, воздхха
в нем и пассажиров в сумме меньше подъемной силы, воз-
душный шар поднимается, если больше — опускается.
ВЛИЯНИЕ ПЛОТНОСТИ
Почему тяжелый деревянный плот держится на плаву,
а маленькая оупавк? тонет*’ И почему стальная булавка тонет,
а лодка из той же стали — нет? Все депо в плотности. Именно
она определяет, будет предмет плавать или поидет ко дну.
Плотность тела равна его массе, поделенной на его
объем Каждое вещество, включая воду, имеет собствен
ную плотность при заданной температуре (плотность
меняе гея при нагр< вании и охлаждении ьещест ват Любое
твердое вещество с плотностью меньшей, чем у воды, будет
плавать, а вещество более плотное, чем вода, — тонуть.
Полые объекты- такие как лодка, могут плавать, если их
усредненная плотность, то есть общая масса, поделенная
на общий объем ^вместе с заполняющим ее ьоздухом),
меньше плотное ти воды.
1941
ПЛАВАНИЕ
Дчя этого вокруг плота возвели деревянную стену. И. ко все-
общему удивлению, плот и его увесистый груз безопасно
достигли противоположного берега.
Поскольку животное явно боялось еще раз оказаться в воде,
я предложил надеть на него резиновый гидрокостюм для
подвидного плавания Признаюсь, я и поныне не могу найти
объяснения тому что случилось после высадки на берег.
Мамонта в водолазном костюме привязали рядом с причалом,
го,. он тихо грелся на солнышке. Незаметно костюм начал
раздуваться, и, к моему величайшему изумлению,
огромное животное пушинкой взмыло
вверх. До сих пор зпю остается
для меня загадкой Возможно,
здесь замешаны духи
воздуха? Сколь
многое нам
предстоит
еще узнать!
195]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
ПОДВОДНЫЙ АППАРАТ
Подводные аппараты используются на больших
глубинах. Они должны уметь погружаться,
всплывать и перемещаться под водой. Это становит-
ся возможным за счет системы балласта — цистерн,
накачанных воздухом или водой. Когда балластные
цистерны заполнены водой, вес судна увеличивает-
ся Когда вода вытесняется из цистерн сжатым воз-
духом, вес уменьшается. Вес и плавучесть аппарата
можно очень точно регулировать, изменяя количе-
ство воды в цистернах.
Подводные аппараты выполняют сложные работы на
большой глубине, поэтому устроены таким образом,
чтобы выдерживать высокое давление и иметь хоро-
шую маневренность. Таким аппаратам не нужна высо-
кая скорость движения, поэтому, в отличие от подвод-
ных лодок, им не придают обтекаемую форму.
ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ
Вертикальный
__Кабина экипажа
подруливающий
ПОДРУЛИВАЮЩИЙ
Герметичная камера сфе-
ЛВИЖИТЕЛЬ
ДВИЖИТЕЛЬ
рической формы должна
выдерживать огромное
давление воды на большой
глубине Давление воздуха
в кабине поддерживаете я
на уровне атмосферного.
Позволяет изменять положе-
ние аппарата относительно
морского дна.
Позволяет аппарату
двигаться вбок.
— Гребной 1
вит '
Продвигает
подводный
аппарат
вперед и нажгд.
Балластная __________
ЦИСТЕРНА
Глубоководные аппараты
погружаются
или всп чывают с помощью
запо 1няемых водой
или воздухом баллаупн^мТ-
цистерн.	V
[96]
ПЛАВАНИЕ
ПОДВОДНАЯ ЛОДКА
Корпус
Поток
волы
Сжат ый
воздух
Нейтральная
плавучесть
Воздух
выходит
Манипуляторы
Экипаж из 1 бины
управляет этими
Цистерны
ЗАПОЛН1 ны
Вода
впускается
Вода
ВЫТАЛКИВАЕТСЯ
ПО1РУЖЕНИЕ
Когда балластные цистерны
подводной лодки заполнены
воздухом, ее обтгая плот ность
ниже плотности морской
во„ы, поэтому лодка остается
н? товерхности. Для noi руже-
ния балластные цистерны
заполняются водой. Плотность
подводной лодки с гановится
рвной плотности воды.
Вэтом пс южении рули 1луби-
нь направляют судно вниз.
ВСПЛЫЛ ИГ
Для того чтобы уменьшить
плотность подводной
лодки, в балластные
цистерны нагнетают сжа-
тый воздух. Он выталкива-
ет из цистерн воду, и лодка
начинает подниматься.
Движению вверх помотают
поверну гые нужным обра
зом рули глубины.
Балластные
цистерны
ВЫТАЛКИВАЮЩАЯ
А СИЛА
I ✓---Р> ЛИ ГЛУЫ1НЫ
механическими -руками*.
.множенными освещением
l устройствами захвата.
Подводная лодка раоотает по тому же принципу, что и подводный аппарат.
Отличие в том, что сила, движущая ее вперед, использу ется и для регулирования
глубины. Небольшие пластины по бокам — рули глубины — могут поворачиваться
и отклонять поток воды, идущий вдоль корпуса. При этом нос подводной
лодки поднимается или опускается, и она может погру жаться и всплы-
вать за счет действия гребных винтов. Как и в подродном аппарате,
плавучесть лодки регулируется с помощью балластных ци-
стерн. При погружении они заполняются водой, а при всплы-
'* * тии вода выталкивается из цистерн с помощью сжатого
' <-> воздуха.
197]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
НАДВОДНОЕ СУДНО
Надводные суда перемещаются по воде или нац водой
за счет того, что, как и подводные, приво (ят в дви-
жение воду или воздух вокруг себя Управление такими
судами связано с изменением направления потока возду-
ха или воды. Крупные суда перемещаются с помощью
силы создаваемой гребными винтами; курс их движения
задают судовые рули. Кроме того, судном нужно уметь
маневрировать при швартовке и сдерживать бортовую
качку при во шении на море Для этого вредна эначены
носовые подруливающие устройства и успоы >ители качки.
Подводная часть корпуса должна быть очень гладкой,
чтобы уменьшить сопротивление воды и улучшить гидро-
динамику судна. Носовые подруливающие устройства
утоплены в корпус, чтобы не мешали движению воды.
Успокоители качки убираются в специальные ниши.
В носовой подводной части корпуса судно может иметь
больший округлый выступ — бульб. Носовой бульб гасит
волну, создаваемую движением судна вперед. Это позво-
ляет снизить сопротивление воды и увеличить скорость
или расходовать меньше топлива.
ДВИЖЕНИЕ СУДНА
ПОВОРОТ
ВПРАВО
Желоб
на носу
СУДНА
Корпус
НОСОВЫЕ
ПОДРУЛИВАЮЩИЕ
УСТРОЙСТВА
Подруливающие устройства на носу
судна представляю! собой небольшие
винты (см. стр. 100), установленные
поперек основания корпуса. Они жест-
ко закреплены, но их лопасти moi ут
поворачиваться так, чтобы направлять
воду к правому или левому борту. При
это • нос судна поворачивается в про-
тивоположном направлении. Носовые
подрс ливающие ус гроис гва позволяют
судну маневрировать на малой скоро
сти или на стоянке в гавани
[98]
ПЛАВАНИЕ
Пресная вода тропики
Пресная вода —
Морская вода, тропики
Морская вод лето
МОР< КАЯ ВОД ЗИМА
' — Северная Атлантика, зима
И NA
IРУЗОВАЯ ВАТЕРЛИНИЯ, ИЛИ ГРУЗОВАЯ МАРКА
При погрузке корабля учитывают разметку на его бортах.
Линии вдоль бортов (ватерлинии) показывают пределы
загрузки для разных вод и в разное время года Осадка
нагруженного корабля больше, и в целях безопасности
судно нужно загружать так, чтобы соответствующая
ватерлиния оставалась над содой.
Разные уровни ватерлинии объясняются разной
плотностью воды, а значит, и ее выталкивающей
силой. Плотность холодной и соленой воды выше,
чем плотность пресной и теплой.
Успокоители качки
Высокие волны сильно раскачивают судно Для уменьшения боковой
качки применяют стабилизаторы — успокоители качки. Это две пла-
стины руля, выступающие из корпуса. При качке пластины
поворачиваются, как горизонтальные рули (см. с гр. 101), и «.издают
направленную вверх или вниз силу, позволяют ю ней грализовать
качку. Часто работой успокоителей качки управляет чувствительный
к движениям судна прибор - гироскоп (см. стр. 76)
Стабилизаторы могут уменьшить амплитуду
движений при качке на 90%.
Корпус
Успокоитель^
КАЧКИ
Успокоитель
качки
Путь воды
вдоль БОРТА
Поток воды
ОТКЛОНЕН
вниз
Создаваемая
успокоителями качки
направленная вверх сила
Направление
КАЧКИ
ВЫСТУПАЮЩАЯ ПЛАСТИНА
Когда борт при качке идет вниз, передний
край пластины поднимается и отклоняет
поток воды вниз. При этом возникает сила,
выталкивающая пластину вверх, и это
останавливает крен борта. I 1, наоборот,
опущенный край пластины позволяет
остановить движение борта вверх при качке
[99]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
НАДВОДНОЕ СУДНО
Большинство водных судов двигаются вперед и упра-
вляются с помощью гребных винтов и судовых
ру гей. В основе работы этих устройств лежат одни и те
же принципы.
Первый из них основан на том, что действие равно
противодействию. При повороте лопастей винта они
ударяют по воде и толкают ее в направлении кормы
судна. Сила, с которой лопасти давят на воду, — это
действие. При движении вода давит на лопасти в оорат-
ном направлении, производя равную по величине силу
противодействия. Она и толкает винт вперед.
Второй принцип — использование разности давле-
ний, благодаря которой возникает гидродинамическая
сила. Поверхность каждой лопасти изогну та и имеет
форму крыла самолета — аэродинамический профиль
(см. стр. 107). При вращении вода обтекает лопасть,
ускоряясь на ее передней поверхности. Быстрое движе-
ние воды создает пониженное давление
на этой стороне лопасти, и лопасть	ч . \Х
как бы всасывается вперед.	.
Сочетание силы противодействия и разрежения обе-
спечивает движение вращающегося винта в воде.
Судовой руль воздействует на обтекающую его воду
сходным образом. Сила прот иводействия и разница дав-
лений соз, [аки вращ нощую силу которая меняет направ
ление судна.
Винты служат движущей силой для большинства
надводных судов, а также для подводных лодок
и глубоководных аппаратов. Они работают
и в воздухе — приводят в движение аэро-	•
статы и многие другие летательные
водного транспорта управ-^л
ляются с помоп^ьн)
судовых > х\АХ?'^Х'Х>\х
рулей. \х\'ХХ'Х?хС^


г.
Д


<
[Ю01
ПЛАВАНИЕ
Гребной винт
Сипа всасывай.
Действие
Лопасти винта корабля широкие и изогнутые, как турец-
кая сабля. Это позволяет им с Польшей силой прорезать
толщу воды. Винт вращается небыстро, но его широкие
лопасти перемещают большое количество воды, сотда
вая мощную гидродинамическую силу. На неботьшие
Поток воды
Вода.
ььч ТРО
ТЕКУЩАЯ
ПО ЛОПАСТИ
скоростные суда ставят винты с узкими лопастями: они
передвигаюг меньшие массы воды, но вращаются
быстрее и создают большую гидродинамическую силу.
На очень высоких скоростях вращения винта вода может
начать испаряться, что приводит к потере мощности.
СИЛЫ. ДЕЙСТВУ ЮЩНЕ
Г ВОДА.	на ЛОПАСТИ
ОТБРАСЫВАЕМАЯ
НАЗАД
действие
Поток воды
Сила всасывания тянет переднюю ->
ИОВЕ РХНОСТЬ ЛО11 АСТИ ВП Е РЕ Д
Действие, противо деиствиь
И РАЗНОСТЬ
ДАВЛЕНИЙ
Сила
противодействия
ТОЛКУЕТ ЗАДНЮЮ
ПОВЕРХНОСТЬ
ЛОПАСТИ ВПЕРЕД
СУДОВОЙ РУЛЬ
Судовой руль оказывает действие на обтекающую судно
воду и на поток, создаваемый винтом. Поворот лопасти
руля может отк лонять эти потоки Отклонение потока
создает силу противодействия, толкающую лопасть
в обратном направлении. При этом на лопасти руля из-за
разрежения также действует гидродинамическая сила,
и она усиливает упор воды. Эти силы поворачивают корму,
и все судно разворачивается вокруг центральной точки.
Лодка движется вперед
ПО ГОЕ
ОТКЛОНЯЕТСЯ
(ДЕЙСТВИЕ)
[Ю1]
____УКРОЩАЯ СТИХИИ_
ПАРУСНАЯ ДОС^А

Современные парусные суда, от досок для винд-
серфинга до гоночных яхт, могут использовать
силу ветра для движения в любом направлении неза-
висимо от того, куда он дует.
Это достигается с помощью треугольного пар\са,
который поворачивается вокруг мачты и встает под
нужным у1лом к ветру. Парус работает под любым
углом к ветру, кроме встречного. Парусные лодки могут
двигаться вперед даже против ветра (а вот идти прямо
не могут). Для этого нужно лавировать то есть двигать-
ся зигзагом так, чтобы парус всегда был под углом к ветр
и возникала движущая сила. Парусная доска — самое
прос гое из судов с подвижным парусом. По су ги. это
небольшой плотик с парусом на поворотной мачте
и небольшим китем Человек на доске держится за гик —
изогнутую перекладину по периметру паруса — и пово
рачиваег парус в нужном направлении. При этом парус
не только двигает доску вперед, но и служит рулем.
Плавание ио вггру
Когда ветер дует сзади,
парус удерживасгтя под
прямым углом к нему. Сила
ветра толкает парус
и двигает доску вперед
Сила ветра
Плавание под углом к ветру
Парус по прежнему стоит под прямым
углом к ветру но сопротивление воды
на киле не позволяет доске
сдвигаться вбок. Сила ветра раскла
девается на две силы: тягу, двигаю-
щую доску вперед,
и кренящую силу,
действующую на парус.
СИЛА
Be FLP
Сила
BF ГРА
Кренящая сила
Тяга
— Киль
Сопротивление
воды
Прямая
тяга
А (Роли
НАМИЧЕС
КАЯ СИЛА
ПРЯМАЯ
ТЯГА
Плавание против ветра
Парус удерживается ребром Bftfp
к ветру, так чтобы ветер обду
вал его. Ветер наполняет парус,
придавая ему форму крыла (см.
стр. 107). Поток воздуха создает
аэродинамическую силу, которая
тянет парус под нужным углом
к ветру. Эта сила раскладыва-
ется на тягу, двигающую доску
вперед, и кренящую
Разворот по ветру
Если наклонить мачту вперед,
парус окажется впереди киля,
и кренящая сила на нем вместе
с сопротивление и воды на киле
развернут доску по ветру.
Парус
Киль Сопротивление
воды
Кренящая сила
Рузворот
ПРОТИВ ВЕТРА
При наклоне мачты назад
доска поворачивается про-
тив ветра. Парус Оказыва-
ется позади киля, и общее
действие кренящей силы и
сопротивления воеь, ра вво-
рачивает доску против
ветра.
[Ю2]
ПЛАВАНИЕ
I103J
УКРОЩАЯ СТИХИИ
ДИРИЖАБЛЬ
Дирижабль — это огромная оболочка, создающая
мощную подъемную силу, ко горая позволяет под-
нимать значительный вес: гондолу, двигатель, воздуш-
ные винты и пассажирок. Оболочка почти вся напол-
нена легким газом — гелием Он снижает общий вес
дирижабля, делая его раьным подъемной силе. Так
создается нейтральная плавучесть. Оболочка состоит
из воздушных отсеков — баллонетов. При закачке
или откачке воздуха из баллонетов вес дирижабля
увеличивается или уменьшается, и воздушное судно со-
ответственно снижается или поднимается. У дирижабля
есть пропеллеры — воздушные винты туннельного типа,
которые перемещают его по воздуху и могут поворачи-
ваться для маневрирования при взлете и посадке
Хвостовые стабилизаторы и руль направления наклоня-
ют или поворачивают летательный аппарат в движении
Таким образом, дирижабль движется как подводная
лодка или подводный аппарат, только по воздуху.
Воздушный
баллонгт
Гондола
Винт
Оболочка
Оболочка дирижабля
сделана из эластичного син
тетичес кого материала.
Она сохраняет форму под
давлением наполняющего ее
газа — гелия. Его плотность
в семь раз ниже плотности
воздуха, и он негорюч.
Г Крепежный трос
Гондола висит на тросах,
идущих от верхней
поверхности оболочки.
[Ю4]
ПЛАВАНИЕ
ВОЗДУШНЫЙ шар
Большая оболочка воздушного шара может вытес
нять большой объем воздуха и создавать подъем-
ную силу, дос гаточную для того, чтобы поднят ь в воз-
дух корзину с пассажирами. Воздушный шар похож
на подводную лодку, только плавает он в воздухе.
Воздух в оболочке нагревают с помощью горелки. Он
уве шчивается в объеме, и часть его уходит из оболоч-
ки. Общий вес шара уменьшается, и подъемная сила
гянет шар вверх. При выключении горелки воздух
в оболочке остывает и сжимается. В нее проникает
холодный воздух извне, шар становится тяжелее и на-
чинает опускаться. Для быстрого снижения открыва-
ют впускное отверстие в куполе оболочки. При этом
оболочка частично сдувается и подъемная сила умень-
шается.
У воздушного шара нет движителей, он перемеща-
ется вместе с ветром. Периодическая подача горя-
чего воздуха с помощью горелки позволяет шару
удерживаться на одной высоте.
Горелка
Корзина
Руль
Воздз шный -
баллонет
Спуск
Если погас ить горелку, воздух
в оболочке остывает и сжимает-
ся Через нижнее отверстие в шар
поступает холодный воздух, вес ®ЕС
шара превышает подъемную силу,
и он снижается
Хвостовой
стабилизатор
[Ю5]
Оболочка
Подъемная
сила
Подъем
Пропановая горелка нагревает
воздух в оболочке до темпе-
ратуры около 100°С.
Нагретый воздух росши
рвется, и почти четверть
его объема уходит через
отверстие в нижней части
оболочки. В результате
общий вес шара
становится меньше
действующей на него
подъемной силы,
и шар поднимается.
Во 1ДУХ
Воздух
В1 с
Воздух
Подъемная
сила Z
Воздух
УКРОЩАЯ стихии
ПОЛЕТ
ИЗ ИСТО1 НИ АВИАПЕРЕВОЗОК
Однажды я стал свидетеле м такого происшествия:
привязанный к оереву грубой мамонт ждал своего
водителя и вздыхал под покла а и Ламонт перевозил
навес: к его спине была крепко приторочена большая
деревянная рама с натянутой тканью	4^^
Вдруг налетел ветер, и перепуганное
животное ^спарило к облакам.
Любопытно, что веревка
удержала его, и, пока дул	•••'
сильный ветер, беднягаX	/J.
так и болтался
в воздухе...	 -X.	\	и
...Но, когда ветер столь же
внезапно'епшх, мамонт грузно
шлепнулся на землю и сломал
не только закрепленный на его
спине навес, но и ближайший
сарай.
ПОЛЕТ АППАРАТОВ ТЯЖЕЛЕЕ ВОЗДУХА
В попытках преодолеть большой вес и подняться в воздух
мамонт последовательно превращается г воздушного змея,
затем в планер и, наконец в летательный аппарат с двигате
лем. Это три разных способа поднимать в воздух объекты
тяжелее воздуха
Как и воздушные шары с дирижаблями, устройства более
тяжелые, чем воздух, могут подниматься вверх за счет силы,
которая позволяет преодолеть их вес и удерживает их в воз-
духе. Но плавать по воздуху они не могу г поэтому работают
иначе, чем воздушные шары и дирижабли
Воздушные змеи используют для полета силу ветра, а во всех
крылатых летательных аппаратах, включая планеры и вертоле-
ты, работаю, крыло (аэродинамический профиль) и его подъ
емная сила. Летательные аппараты с вертикальным взлетом
направляют тягу создаваемую реактивными двигателями вниз
и отрываются от земли за счет трубой физической силы».
Полет аппаратов тяжелее воздуха основан на тех же двух
принципах, что и движение моторных судов: действия/про'
тиводействия и разности давлений (см. стр. 100-101). V лета-
тельных аппаратов такая разность давлений называется
аэродинамической подъемной силой.
ВОЗДУ ШНЫИ ЗМЕЙ
Воздушный змеи может парить только при хорошем
ветре, удерживаемый прочной нитью. При >том он откло
няет поток петри вниз, и ветер создает противодействие,
равное силе натяжения нити и весу воздушного змея. Это
позволяет змею держаться в воздухе.
[Ю6]
ПОЛЕГ
ГТпривел серию экспериментов по доставке навесов
и обнаружил, что, если сделать раму слегка выгнутой,
можно значительно снизить риск и облегчить
последствия аварийной посадки как для мамонта,
так и для навесов. Если ветер стихал или рвалась
веревка, мамонт опускался на землю
плавно по спирали. Тогда я ввел
еще одно новшество:
специальную обувь
для уменьшения трения,
и теперь мамонт
мог взлетать,
выпуская
из хобота
назад
струю воздуха.
Однако, сколько я ни старался, у меня никак
не получалось наладить нормальные воздуш-
ные мамонтоперевозки. Даже в специальной обуви
посадка продолжала оставаться несколько...
непредсказуемой.
Помню самый печальный случай, когоа после
неудачной посадки на четыре ноги отважного
мамонта пришлось полностью загипсовать.
В результате получилась интересная обтекаемая
форма, я зарисовал ее для вас. Не думаю, что
этот мамонт сможет когда-нибудь взлететь.
Аэродинамический профиль
Крыло самолета в поперечном сечении имеет изогнутую
форму, называемую аэродинамическим пр >филем. В полете
воздух обтекает его с двух сторон: скорость воздушной
струи над крылом больше, чем под ним. Давленш быстро
движущегося воздуха меньше, поэтому он над крылом более
разрежен, чем под крылом. Эта разность даслений создает
подъемную силу, которая толкает крыло вверх
ПЛАНЕР
Планер — самый простой из летательных аппаратов
с крыльями. Планер тянут на буксире вдоль земли, пока он
не наберет достаточную скорость, чтобы подъемная сила
на его крыльях превысила его ьес. Тогда планер поднимается
в зоздух и парит. После отсоединения от буксира п~анер
продолжает двигаться вперед и медленно опускаете i под
действием силы тяжести Трение о воздух создает сопро-
тивление которое замедляет планер. Эти дзе пары проти-
воположно направленных сил — подъемная А
сила и вес, тяга и сопротивление —
действуют на все летательные ПОДЪЕМНА Д V /
аппараты.	СИЛА
[107]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
САМОЛЕТ
Благодаря двшателям летательные аппараты, в от-
личие от воздушных шаров и планеров, не зависят
от воли ветра и воздушных течений. Для управления
самолетом используются рулевые поверхности — эле-
роны и рули. Принцип их действия такой же, как у су-
довых рулей (см. стр. 101): они отклоняют поток воз-
духа и поворачивают или накреняют самолет так, что
тот вращается вокруг (воего центра тяжести, который
находится между крыльями.
Обычно самолеты имеют пару крыльев, создающих
подъемную силу, элероны на крыльях и рули на хвосте,
которые позволяют менять направление полета или
наклон судна. Тягу обеспечивают воздушный винт (см.
стр. 100), установленный на носу, несколько винтов на
крыльях или реактивные двигатели (см. стр. 160), которые
находя тся на крыльях, хвосте или внутри фюзеляжа.
— Элерон
Передняя кромка
крыла
Педали
- Ручка у правления
(ШТУРВАЛ)
ПИКИРОВАНИЕ
При пикировании пилот тянет штурвал от себя.
При этом рули высоты на хвосте самолета опу-
Тросовая проводка управления
На многих само temaxрулевые поверхности
механически соединяются тросами со
штурвалом (ручкойуправления). Тросы
подсоединены к гидравлическим системам
или электромоторам которые приводят
в движение рули.
В самолетах с электродистанционной
системой управления рули приводятся
в действие электродвигателями в ответ i
на сигналы от бортового компьютера. /
Компьютер подключен к штурвалу I
и регулирует положение рулей,
необходимое для маневра самолета
Винт
Набор высоты	4 _
Для того чтобы набрать высоту, пилот
тянет ручку управления на себя. Рули высоты на хво-
сте поднимаются, и поток воздуха опускает хвост.
Нос поднимается, и самолет начинает набирать
скаются, и отклоненный поток воздуха поонима-
ет хвост самолета. Нос машины опускается.
(108]
ПОЛЕТ
ПОВОРОТЫ
Чтобы повернуть вправо или влево, пилот передвигает
ручку управления в нужную сторону, чтобы поднять
Руль высоты
Руль высоты
Поток ВОЗДУХА
Элерон
Задняя кромка
крыла
Поток
воздуха
Руль
направления
Крен
При боковых движениях штурвала
один элерон опускается, а второй
поднимается. При этом одно крыло
идет вверх, и самолет кренится
на один борт. Небольшой крен необ-
ходим для плавных поворотов.
или опустить элероны на крыльях, и жмет на педали ново
рачивая руль направления на хвое те Когда один
элерон поднимается, а второй опускается, самолет кре-
нится вправо или влево, а руль направления поворачивает
нос. Выполненные одновременно, эти движения поэво гяют
плавно изменить
направление полета. _______
[1U9]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
-V
ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ '
В наше время воздушное пространство бороздят самые разнообразные машины: от одно-	ч
местных пилотажных самолетиков до огромных сверхзвуковых лайнеров с сотнями	’Л*
пассажиров на борту. От неторопливых низколетящих самолетов на педальном приводе до	. J
самолетов-разведчиков, проносящихся на скорости, трижды превосходящей скорость звука;	’ ।
на высоте трижды большей, чем гора Эвересл.	.
Бываю! аппараты безмоторные Самые простые из них — дельтапланы.	* f
Бывают вертолеты и самолеты с вертикальным взлетом, которые могул
зависать в воздухе А еще есть множество воздушных змеев всех
размеров и форм. Самые большие из них — каиты — могут
поднять человека.
А есть специальные суда, которые «летают»
над водой. Их подводные крылья устроены
по тому же принципу, что и кры
.тья самолетов.
Многоразовый
КОСМИЧЕСКИЙ КОРАБЛЬ
Возвращаясь на Землю, такой
летательный аппарат входит
в атмосферу на очень высокой
скорости, поэтому у него, как
у сверхзвуковых лайнеров, тре-
угольные крылья Он планиру-
ет вниз и приземляется
на большой скорости.
ДЕЛЬТАПЛАН
Стреловидное крыло
наполняется воздухом
и создает аэродинамический про-
филь с невысокой подъемной
стой и маленьким сопротивле-
нием воздуха. Это позволяет ему
переносить на небо 1ьшой скоро-
сти легкий груз.
ПЛАНЕР
У планера нет двигателя,
поэтому он не может
летать быстро. Длинные
прямые крылья позволяют
ему летать даже на малых
скоростях.
ЛЕГКИЙ САМОЛЕТ
Короткие прямые крылья создают
хорошую подъемную силу и низкое
сопротивление воздуха при средней
скорости. Подъемную силу обеспечи-
вают воздушные винты или реак-
тивные двигатели.
Самолет
НА ПЕДАЛЬНи I ПРИВОДЕ
Скорость такого самолета очень невысо-
ка, поэтому ему нужны длинные и широ-
кие крылья они создают наибольшую
подъемную силу. Сопротивление возоуха
на низких скоро) тях очень мало.
[ПО]
ПОЛЕТ
Крылья обратной стреловидности
Эта экспериментальная конструкция дает
высокую подъемную силу и низкое лобовое сопро-
тивление и позволяет хорошо маневрировать
на высоких скоростях. Два небольших крыла
переднего оперения
улучшаю» •
маневренность.
i	ИЗМЕНЯЕМАЯ
ГЕОМЕТРИЯ КРЫЛА
Зк При взлете и посадке крылья таких самолетов
распрямляются: это увеличивает подъ-
емную силу и позволяет выполнять
взлет и посадку на неболь-
той скорости. В полете
крылья складываются,
сопротивление снижается, и самолет может _
развить большую скорость	г. »
Сверхзвуковое- самолт^г^й^
У самолетов, чьи скорости
превышают скорость зву ка,
крылья обычно треугольные	]
(в "пшвидные). Такие крылья
позволяют быстрее проско- *
чить ударную волну, которая возникает при
переходе звукового барьера, и сохранить
управление на сверхзвуковой скорости.	•'г
Скорость при взлете и посадке у таких
самолетов очень высока из-за низкой подъ-
ч'|Х. емной силы,

Пассажирский самолет
Крылья прямой стреловидности
нужны для снижения трения на
высоких скоростях. При ином,
однако, снижается и подъемная
сила, поэтому при взлетах
и посадках требуется большая
скорость.
изо&р^


Машущие крылья
Крайне эффективная конструкция крыла,
на которую стоит обратить внимание.
Особенно в местах, где разрешено кормить птиц
[111]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
КРЫЛО САМОЛЕТА
Для управления маленьким самолетом достаточно
простой системы элеронов. На большие самоле-
ты — лайнеры — в воздухе и при разгоне на земле дей
ствует множество самых разных сил, поэтому им требу-
ется более сложная система управления элементами,
меняющими форму крыла.
При взлете и посацке нужна иная форма крыла, чем
при крейсерском полете. Изменяя площадь и угол накло-
на консолей на крыле, пилот меняет величину подъемной
силы и сопротивления, создаваемых крылом, в зависи-
Существует четыре основных типа отклоняемых
поверхностей — элементов механизации крыла.
Предкрылки устанавливаются на передней кромке крыла,
закрылки — на задней. Те и дру! не увеличивают площадь
крыла, а значит, и его подъемную силу; лобовое сопро-
тивление при этом также во «растает Интерцепторы, ра<
положенные на верхней поверхности крыла, повышают
аэродинамическое сопротивление и уменьшают подъем-
ную силу. Элероны — это консоли на задней кромке
крыла, которые могут подниматься и опускаться, чтообе-
[1121
ПОЛЕТ
ВЗЛЕТ
Крейсерский попет
При азлете пилот выпускает
предкрылки и поднимает
закрылки — так увеличива-
ются площадь крыла и его
подъемная сила. Это неоохо-
ки, увеличивая площадь крыла сопротивление и сбросить
и создавая большую подъем- скорое ть самолета
ную силу на малой скорости, для посадки.
и выпускает :,акрылки, чтобы
димо на малых скоростях и не
слишком заметно повышает
сопротивление. Благодаря этом)
скорость при взлете может
быть ниже, а пробег после посао-
Пилот убирает предкрылки
и закрылки, чтобы умень-
шить площадь крыла и мак-
в крейсерском режиме исполь-
зуются элероны, а также
лета касаются земли, пилот
поднимает < пойлеры. При тюм
подъемная сила гасится,
и шасси крепче прижимаются
к взлетно-посадочной полосе.
Для управления полетом
включить тормоза на шасси.
Для полной остановки пилот
может запустить овигатели
в обратном направлении.
Ц13]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
ВЕРТОЛЕТ
Вал винга
Вал винпш приводит в дви
жение лопасти винта
и верхнюю тарелку
автомата	у
перекоса.	...,
, ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ШАРНИРЫ X
У каждой лопасти винта есть шарнир, X
который позволяет ей совершать маховые X
< движения оверх и вниз при вращении. )ти X
X движения создают равномерную подъемную '
X сил'1 п и движении вертолета и нс дают ему
X. \ I крениться.
г- ТЯГИ РЕГУЛИРОВКИ
ШАГА ЛОПАСТЕЙ
Эти тяги поднимаются
или опускаются при накло-
не верхнее тарелки автоми
та перекоса. Они поднима-
k ют или опускают переднюю
к кромку лопасти винта,
к изменяя шаг лопасти
ШЛИП ШАРНИР
АВТОМАТА
II Е Pt КОСА
Вращает верхнюю
тарелку автомата
перекоса.
Лопасти винта
У большинства вертолетов
винты имеют от трех до
шести лопастей. Каждая
соединяется с горизонталь-
с ным шарниром и тягой
X,. регулировки общего
X шага лопастей.
ВГРХНЯЯ ТАРГЛКА
АВТОМАТА ПЕРЕКОСА
Верхняя тарелка автомата
перекоса вращается на подшип-
нике выше нижнеи тарелки.
Нижняя тарелка поднимает,
опускает или наклоняет ее.
Вращающиеся винты делают вертолет совсем непо-
хожим на самолет. Однако и в нем используется
аэродинамический профиль (см. стр 107). Лопасти
несущего винта вертолета имеют форму крыла само
лета. Но если самолету необходимо быстро двигаться
для создания нужной подъемной силы, то вертолету
нужно только приводить в движение лопасти винта.
При вращении они создают подъемную сипу, которая
удерживает вертолет в воздухе и обеспечивает дви-
жение в нужном направлении. Угол установки лопа
стей винта определяет направление движения верто-
лета: зависание, вертикальный подъем или спуск,
движение вперед, назад	г______—,
или в сторону.	I
НИЖНЯЯ ТАРЕЛКА
АВТОМАТА П Pt КОСА
Нижняя тарелка автомата перекоса
не вращается Она поднимается,
опускается или наклоняется с помощью
штанг, ведущих к ручке управления.
Как работает несущий винт
При вращении лопастей несущего винта угол их
установки, или шаг, может меняться, создавая
разную подъемную силу для разных режимов
полета. Шаг регулируется тарелкой автомата
, перекоса, которая соединяется с двумя
ручками управления. В зависимости
 от движений ручек таре <ка поднима-
ется, опускается или наклоняется. Она
I]	в свою очередь двигает регулиру ющие тяги,
) которые меняют шаг юпастеи винта.
[114]
ПОЛЕТ
Пол Г В РЕЖИМЕ ВИСЕНИЯ
Пол FT В ВЕРТИКАЛЬНОМ ПЛОСКОСТИ
Для вертикального подъема
ручка управления общим шагом
•шаг- газ» поднимает тарепку
автомата перекоса и увеличи-
вает шаг всех лопастей в равной
степени. Подъемная сила винта
увеличивается и превышает вес
вертолета — он поднимается.
Лопасть винта
Лопасть винта
Вал винта
Вгс
Подъемная
сила
Тарелка
автомата
ПЕРЕ KiKA
Подъемная
сила
Подьемная
СИЛА
Подъемная
СИЛА
Ручка управления циклическим шагом
винта (для поперечно-продольного
управления)удерживает тарелку авто-
мата перс коса ровно, то есть все лопа-
сти винта имеют одинаковый шаг,
и верточет не движете с ни вперед.
ни назад. Ручка «шаг-газ» для управле-
ния общим шагом поднимает тарепку
автомата перекоса так, чтобы угол
установки лопастей был достаточно
острым и несущий винт создавал подъ
емную силу разную весу вертолета
ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ПОЛЕТ ВПЕРЕД
Ручка управления циклическим шагом наклоня-
ет тарелку автомата перекоса вперед. Шаг
каждой лопасти увеличивается при прохожде-
нии позади вала винта и уменьшается при про-
хождении перед ним. В задней части винта рас-
тет подъемная сила, и весь винт наклоняется
вперед Подъемная сила несущего винта распре
дзляется на направленную вверх силу, удержива-
ющую вес вертолета, и силу тяги,
двигающую его вперед.	ПОДЪЕМНАЯ
ПОДЬЕМНАЯ	СИЛА
СИЛА
Сила,
направ-
лю иная
вверх
Тяга
Общая
подъемная
СИЛА ВИНТА
Подъемная
сила
Вес
/ Горизонтальный
' ПОЛЕТ НАЗАД
Ручка управления циклическим
шагом наклоняет тарелку автомата
перекоса назад. Перед валом винте шаг
лопастей < взрастает, а позади него
уменьшается. В передней части винта
увеличивается подъемная «ила, и возникает тяга,
направленная назад
Тяга
Общая подъемная
СИЛА ВИНТА
Сила
Подъемная
сила
Для вертикального спуска
тарелка автомата перекоса
опускается. Шаг всех лопа-
стей уменьшается, и подъ-
емная сила несущего винта
падает. Вес вертолета пре-
вышает эту силу, и вертолет
начинает снижаться.
[115]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
ОДНОВИНТОВОЙ ВЕРТОЛЕТ
Вертолет приводится в действие бензино
вым или газотуроинным двигателем, по
хожим на двигатель реактивный (см. ст|
160 161). Двигатель или турбина запускаю
вал винта, создавая при этом силы деистви
и противодействия. Сила противодействи
пытается раскрутить вертолет в обратном №
правлении. Без дополнительной помошм вер
толет начал бы бесконтрольно вращаться.
Эту помощь оказывает другой винт, коп
рый гасит силу противодействия несущег
винта. У так на зываемых одновинтовых вер
толетов есть еще один — рулевой — вин
создающий, подобно гребному винту, сип
тяги. Рулевой винт не только останавливае
вращение машины, но и управ ше г ею в гюл<
ге. Управляют рулевым винтом с помощи
педалей, которые регулируют тягу этого винт
Раскручивание
ВОБРА1 ном
НАПРАВЛЕНИИ
Если крепко держать лопасьи
вертолета, сила противодей
^твия винта заставит
вертолет вращаться
в направлении обратном
ходу вращения лопастей.
Управление
одновинтовым
ВЕРТОЛЕТОМ
В ооычных условиях сила
тяги рулевого винта равна
силе прот иводействия несу
ще!о винта. Эти две силы
уравновешивают npyi друг
и вертолет не крутится на
месте. Нажимая на педали,
пилот увеличивает силу
тяги рулевого винта, и вер-
толет поворачивается
в направлении вращения
лопастей винта. При сниже
нии тяги рулевого винта
сила противодействия несу
щего винта поворачивает
вертолет в проп [вополож-
ном направлении.
1И6]
ПОЛЕ!
ДВУХВИНТОВОЙ ВЕРТОЛЕТ
Передний
ВИН!
Задний —
винт
Кабина
Передний
РЕДУКТОР
Задний
редуктор
Главный вал
передачи
Газотурбинный
двигатель
•П пощаде вращения
ПЕРЕДНЕГО —
ВИНТА „
Площадь вращения
—ЗАДНЕГО
ВИНТА
Выходные вады
двигателей
В„Л ЗАДН1 ГО
ВИНТА
Большие вертолеты часто имеют два несущих
винта. Это позволяет удвоить подъемную
силу и поднимать больше 1р\зов или пассажи-
ров. Рулевой винт таким вертолетам не нужен,
потому что несущие винты вращаются в проти-
воположных направлениях и их силы противо-
действия уравновешивают друг друга Для вы-
полнения поворота пилот с помощью педалей
меняет скорость одного из винтов. .Мощность
и сила противодействия этого винта возрастаю!,
и вертолет поворачивается.
ПЕРЕКРЫТИЕ ЛОПАСТЕЙ
Площади вращения лопастей
переднего и заднего несущих вин-
• тов частично перекрывают друг
друга, по (тому винты должны
быть устроены так, чтобы их
лопасти не сталкивались. Для
тЬц, этого винты устанавливают
на разной высоте и разгра-
-  ничивают их вращение:
единовременно над корпусом
вертолет л проходит только одна
лопасть.
IH7]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
Реактивный самолет вертикального взлета
Принцип действия и противодействия (см. стр. 100)
используется во всех летательных аппаратах
с двигателями, но не как способ создания подъемной
силы, а как средство создания тяги. Воздушные винты
и реактивные двигатели отбрасывают воздух назад
с большой скоростью, и сила прот иводействия
движет воздушное судно вперед.
Самолет вертикального взлета может
направлять силу тяги реактивного двига
теля вниз и благодаря этому взлетать вер-
тикально с зем ли без взлетно-посадочной поло-
сы. Когда сопла двигателя поворачиваются назад, кры
лья уже обеспечивают ему нужную подъемную силу.
Сопла двигателя
У самолетов с вертикальным взлетом и посадкой четыре сопла
двигателя, которые поворачиваются от артика it- е поло-
жения до горизонтального. Они обеспечивают мощность
для аертикального и горизонтального полетов. -j
з. Горизонтальный полет
После наращивания горизонта >ьнои
скорости и создания нужной
подъемной силы сопла поворачи-
ваются на «ад, и сила про!иводействия
движет самолет вперед.
Струипьп рули
Япю реактивные двигатели
малой мощности,
расположенные на хвосте,
носу самолета и на концах
крыльев. Они позволяют
регулировать угол наклона
самолета при вертикальном
движении или зависании —
слишком деликатная задача
для мощных основных
двигапи пей
Прог и вод нк гвие
tf*.
2. 11Е -ХОД! ГОРИЗОНТАЛЬНОМУ ПОЛЕТУ
Сопла начинают поворачиваться так, чтобы отбра-
сывать воздух под углом. Сила противодействия
разделяется на силу, направленную вверх, и прямую
тягу. При движении вперед на крыльях возникает
подъемная сила.
ВОЗДУ ХОЗАБОРН И К
Два воздухозаоорника ведут к одному
реактивному двигателю. Двигатель
создает поток воздуха очень высокого
давления, который выходит через
четыре сопла.
Проти водьйстви е
Тяга
1. Вг РТИКАЛЬНЫИ взлез
Сопла двигателя выбрасывают прямые
воздушные струи вниз, и си та
противодействия поднимает самолет
вертикально вверг
/иа/ионте..
и <л\енты
садоАыл\
шлангом

[1181
ПОЛЕТ
Судно на подводных крыльях
ПОТиКводы
Подводное
КРЫЛО
Принципы полета используются не только в летательных
аппаратах. Аэродинамический профиль (см. стр. 107)
в воде pa6oiaeT даже лучше. Вода плотнее воздуха, и по-
этому может создавать большую подъемную силу при
меньших скоростях. Судно на подводных крыльях бук
вально летит над водой.
На низких скоростях судно на подводных крыльях
просто плывет. А на высокой скорости за счет создавае-
мой крыльями подъемной силы оно «привстает», и его
корпус оказывается над водой. Судно на подводных
т рылььх летит над волнами на скорости в два-три раза
выше, чем у самых быстрых водоизмещающих катеров.
— Стойка
ПОГРУЖЕННОЕ ПОДВОДНОЕ КРЫЛО
Эти подводные крылья полностью погружены в воду.
Гидролокатор судна (см. стр. 298-299) определяет высоту
встречной волны и изменяет угол подводного крыла,
чтобы отрегулировать его подъемную силу.
Так сглаживаются подъемы и падения на волнах,
и ход судна становится более плавным.
ЧАСТИЧНО ПОГРУЖЕННОЕ ПОДВОДНОЕ КРЫЛО
Подъемная сила, создаваемая частично погруженным
кры юм, зависит от того, насколько глубоко оно находится
в воде Чем больше погружение, тем больше подъемная сила.
На -ребне волны крыло оказывается более погруженным
и поднимает судно Во впадине между волнами крыло Сгоикл
поднимается из воды, подъемная сила падает, и крыло
погружается i луоже. То есть такое судно на подводных
крыльях следует всем подъемам волн,
а не пробивает их в движении.
Подводное
крыло
[П9]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
ДАВЛЕНИЕ
О ТУШЕНИИ ПОЖАРОВ
Поразмыслив, я понял, как улучшить качество
и дальноОойность противопожарных мамонтов.
Сначала вы разрешаете мамонту пить сколько
влезет — однако так, чтобы он смог после водопоя
дойти до места пожара. Тем временем на небольшом,
но безопасном расе тоянии от горящего дома нужно
поставить надежную опору. Мамонт прислоняется
к этой опоре, и команда пожарных с большим поршнем
быстрыми толчками выдавливает из мамонта воду
Давление в насосах
Конечно, можно было бы попытаться превратить мамон
та в примитивный, но высокоэффективный насос
Основная задача насосов — повысить давление жидкости
или газа, но им под силу и опра.ное — понизить хавле
ние Эту разность давлений используют ка силу, с помо-
щью которой можно сдвинуть объект или .заставить
жидкость течь.
Насос повышает давление, сдвигая ближе дру1
к другу молекулы подаваемой на него жидкости. Так
и происходит в случае с нашим мамонтом. Поршень
сдавливает ему живот, и молекулам воды в нем стано-
вится тесно. Давление воды увеличивается, потому что
молекулы воздействуют на стенки живота с большей
силой.
Если жидкость может при этом перемещаться, она
вытекает из насоса в любую об тасть с низ> им давлени-
ем. Давление воздуха вокруг мамонга ниже, чем давле-
ние воды ьнутри него, поэтому оно выталкивает воду
через хобот, который превращает ее в мощную струю.
ВСАСЫВАНИЕ
Насос мох.ет понижать давление газа Для этого нужно
увеличить объем газа, чтобы расе гояния между моле
купами стали больше. У мамонта это происходило при
отпускании поршня, когда его живот возвращался
к нормальному размеру. Давление воздуха внутри
мамонта становилось ниже давления воздуха с «аружи,
и воздух быстро всасывался внутрь, увлекая за собой
любые близлежащие предметы.
ДАВЛЕНИЕ И ВЕС
Л юоая жидкость и газ имеют свое давление, определяе-
мое весом. Когда вес жидкости или газа давит на вну-
треннюю поверхность или на стенки емкости, он созда-
ет дав тение на этой поверхности или стенке. Вода течет
из крана под давлением благодаря весу воды в трубе
и в баке, расположенном выше. Давление воздуха вели-
ко, потому что огромен вес воздуха в атмосфере Сила
всасывания использует это «естественное- давление
воздуха.
[120]
ДАВЛЕНИЕ_____________________________
Опыты показали, что мое изобретение
не только позволяет выдавить
из мамонта всю воду, но и существенно
увеличивает силу струи. Единственная
проблема заключается в том, что
опорожненный мамонт мгновенно
расширяется и делает глуоокий и мощный
вдох. Если в этот момент вы окажетесь
поблизости от хобота, велика вероятность
того, что вас засосет внутрь.
Патрубок
-- ПОРШ1 нь воды
ВЫБРОС
Когда поршень насоса вдавливается в камеру, давление
воды повышается, потому что под действием силы
молекулы воды сдвигаются теснее. Молекулы стремят
ся занять любое пространство, где давление ниже и им
будет менее тесно. Такое пространство — это патру-
бок насоса, и ьооа струей устремляется через него
Косда поршень выдвигается давление воздуха в опусто-
шенном насосе понижается, потому что в нем мало
молекул воздуха и они нахооятся оалеко друг от друга.
Молекулы воздуха снаружи расположены ближе друг
к другу, ведь давление снаружи больше, поэтому они
устремляются в камеру насоса.
|121]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
НАСОСЫ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ
[1221
ДАВЛЕНИЕ
Выпускной клапан
Впускной
клапан
ПОРШНЕВОЙ
(ПЛУНЖЕРНЫЙ)
НАСОС
В таком насосе поршень дви-
жется вверх-вниз по цилинд-
ру, всасывая воду или воздух
на одном конце и сжимая их,
чтобы вытолкнуть с другого
конца. На рисунке показано
устройство водяного пистоле-
та. Примером простого порог
невого устройства является
также велосипедный насос.
Насосы повышают (или по
нижают) давление жидкости
или газа двумя основными
способами. Поршневой на-
сос — устройство с возвратно
поступательным движением.
В таких насосах есть деталь,
поршень или мембрана, кото
рая постоянно движется впе-
ред и назад. В роторных насо-
сах компрессию производит
вращательный механизм
ПОРШЕНЬ ВДВИГАЕТСЯ
Поршень вдвигается
в цилиндр, и давление в пустом
насосе повышается Впускной
клапан закрыт, но открыва-
ется выпускной клапан и воз
дух выходит через него.
3
Пружина
Поршень
ПОРШЕНЬ ВЫДВИГАЕТСЯ
Поршень движется обратно,
и давление воздуха понижает
ся. Выпускной клапан закрыва-
ется, и вода под насосом,
поскольку ее давление выше,
втекает в него.
Поршень вдвигается
Поршень снова вдвигается,
повышая давление воды
в насосе. Впускной клапан
закрывается, а выпускной
открывается и выпускает
воду.
Выпускной —
КЛАПАН
.---Впускной
КЛАПАН
Патрубок,
ведущий
К ДВИГАТЕЛЮ
Распредеди
ТЕЛЬНЫЙ ВАЛ
Кулачок
Рычаг
Мембрану тянет вниз
Вращающийся на распределительном
валу кулачок поворачивает рычаг,
который тянет мембрану вниз.
Давление топлива понижается
X-и топливо затека
ПАРРУ БОК
ОТ Ь‘ . ЮБАКА
Мембрану
ВЫТАЛКИВАЕТ ВВЕРХ
Пружина выталкивает рычаг
обратно и поднимает мембра-
ну. Давление топлива увеличи-
вается, в результате откры-
вается выпускной клапан,
и топливо подается к двига-
Мембранный насос
В таких насосах роль движущегося поршня выпол-
няет гибкая мембрана. Она нужна для того, чтобы
из насоса не было утечек жидкости или воздуха, как
может случиться, когда поршень изношен. Пример
мембранного насоса — топливный насос в автомо-
биле с механическим приводом или приводом от
электродвигателя. Насос нагнетает топливо из бен-
зобака к карбюратору или инжекторам (см. стр. 140).
[123]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
РОТОРНЫЕ НАСОСЫ
ВыГ& Ц? УО\МАЛ
ПЛАСГИНл
Камера
Подача
МАСЛА
ВХОДНО Й AHA 1
Плас гпнчатый
. НАСОС
Ось ротора этого насоса
слегка смещен от центра
камеры. В пазы ротора
вставлены скользящие пла-
стины. При вращении рото-
ра они прижимаются к стен-
кам насоса, образуя камеры
изменяемого размера.
В точке входа в насос жид-
кости или газа эти камеры
увеличиваются, чтобы втя-
нуть жидкость или газ, а при
прохождении жидкости или
газа по кругу становятся все
меньше. Жидкость сдавлива
ется и выходит из насоса
под большим давлением.
Пластинчатые насосы часто
используются для подачи I
топлива на бензоколонках.
Шестеренный
насос
Масло для смазки двигателя
автомобиля необходимо пода-
вать под высоким дав гением
по кана им в двигателе
(см. стр. 881 Обычно такую
раооту выполняет надежный
износоусгой ч и вы й
шестеренный насос.
Вращающийся распредели-
тельный вал двигателя
(см. стр. 50-51) приводи г в дей
«.твие масляный насос: вал пов<.>
рачивае, пару сцепленных друг
с другом шестеренок, плотно
сидящих внутри камеры Масло
попадает в насос, там еги захва-
тывают колеса и несут по внеш-
нему краю к выпускному отвер-
стию 1 де плотное сцеп ген ие
зубьев не дает ему двигаться
в обратном направлении. Таким
образом, давление масла повы-
шается и масло выдавливается
из насоса. Скорость нагнетания
напрямую зависит от количества
оооротов двигателя.
Масло выталкивается Зубчатое колесо
под высоким
ДАВЛ1 НИ! М	X* 
АЯ 1 /
PO OP
[124]
ДАВЛЕНИЕ
К ВЫПУСКНОМУ ОТВ1 РС111Ю
Гибкая трубка
Из входною
ОГВЕРС1 ия
/ ЛОПАСГНО!
/I ^одн^-^-
Центробежный
г НАСОС
Система ох таждения двигателя
в автомобиле (см. стр. 152) требует
=Е-* постоянной подачи холодной воды.
. Чтобы подать воду на радиатор и дви-
Г/ гатель, водяной насос повышает ее дав-
пение. Для «того в нем используется цен-
тробежная сила (см. стр 71).
У насоса есть районе  колесо с лопа-
стями. похожее на вентилятор. Жидкость
(или газ) подается в его цен^р и попадает
на вращающиеся лопасти. Лопасти рас
кручивают ее до высокой скорости,
отбрасывая к стенке. При ударе жидко-
сти о стенку камеры ее давление возрас
тает, и через выпускное отверстие она
покидас г насос.
Перистальтический
(ШЛАНГОВЫЙ) НАСОС
Шланговый насос, в отличие от большинства
других насосов, при перекачке жидкости, содер-
жащей твердые частицы, не забивается. Кроме
того, он подходит для перекачки жидкостей,
требующих бережного обращения, например
гроьи Поэтому перистальтические насосы
используются в медицинских аппаратах
искусствен ного ровное >ращен и я.
В таких насосах применяется гибкая трубка,
котирую периодически пережимают враща-
ющиеся ролики. Они бережно толкают чровь
вперед по трубке. У ш лант овых насосов
есть еще одно преимущество — сте-
рильность: кровь не контактирует
с механическими деталями.	/
[125]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
ГРУ зоподъьмность
УДВОЕНИЕ ПЛОЩАДИ
Удвоение давления
Подъемная сила зависит также от пло-
Подъемная < ила сжатого воздуха
зависит от разности его давления
и давления атмо< ферного воздуха.
щади поверхности. Если увеличить эту
площадь вдвое, то вдвое увеличится и вес,
поднимаемый сжатым воздухом.
fT t f Г 4 М f + 4 4 4 t
M4*44ftf4
При удвоении давления воздуха на ту
ость
же площадь
также
увезичится
вдвое.
При сжатии воздух приобретает большую силу
Машины, приводимые в действие сжатым воздухом,
называются пневматическими. В них используется сила
молекул воздуха, которые ударяются о поверхность.
Сжатый воздух оказывает большее давление, чем атмо-
сферный воздух с другой стороны поверхности и эта
разность давлений приводит машины в движение.
СУДНО НА ВОЗДУШНОЙ подушке
Су да на возду шной подушке с помощью силы сжатого воздуха приподнимают
сво.1 корпус над поверхностью воды или земли. Область высокого давления <_оздаез
под ними возду шгую прослойку, на которой они у дер; иваются и могут двигаться
очень быстро так как трение о воду или зем по мало. На таких судах используются
возду шныс винты для придания горизонтальной скорости и ру пи, подобные
судовым, для управления. Воздушные винты и подъемные возду хонагнетатели,
подающие сжатый возду х в гибкую юбю — ограждение
воздушной подушки, приводятся в действие
газотурбинными или поршневыми
двигателями.
Газоту рбинный двиг атель
Юбка
Сжатый воздух течет под судно.
Ограждение удерживает его,
создавая подушку
с высоким
давлением.
Hf наполненная
ВОЗДУ ХОМ ЮЬКА
Воздушный винт —
ВОЗДУ хо
НАГНЕТАТЕЛИ
Подают воздух
под днище,
создавая силу,
достаточную
для подъема судна
над поверхностью.
[126]
ДАВЛЕНИЕ
ОТБОЙНЫЙ МОЛОТОК
Пусковой рычаг
ПОРШЕНЬ
Выход
воздуха
Боек
Воздушный
канал
Пружина
Рабочи::--------
ИНС ГРУМ г нт
(НАПРИМЕР, ПИКА)
Подвод
воздуха
I—
-Поток
ВОЗДУХА
Поднятие
рабочего
ИНСТРУМЕНТА
При нажатии на пусковой
рычаг открывается
клапан, и воздух
поступает под поршень,
толкая его вверх. Мощная
пружина поднимает
раоочии инструмент
и боек над ним.
Поток
ВОЗДУ ХА
Сила, которая поднимает суда на
воздушной подушке, может бы гь
приложена и в обратном направ-
лении, например при проведении
дорожных работ Оглушительный
1 рохот — частый спутник таких ра-
бот — производится пневмл ичеа им
отбойным молотком. Устройство
приводит в действие насос подаю-
щий ^жатый воздух. Насос подает
сжатый воздух мощными толчками,
и инструмент дробит асфальт.
Спуск рабочего инстр> мента
Воздух толкает пластинчатый клапан снизу
и поднимает сто. Поступающий воздух
меняет направление устрем 1яясь вниз
на поршень, и опу«жает его. Поршень
ударяет по (юйку, а он бьет по рабочему
инструменту. При спуске поршня воздух
выталкивается вверх по воздушному
каналу и снова опускает пластинчатый
клапан; цикл повторяется.
УСИЛЕНИЕ ТОРМОЗОВ
Вакуумный усилитель
ТОРМОЗОВ
Главный
поршень
Возвратная
пружина
Тормозная жидкость
из ТОРМОЗНОГО
ЦИЛИНДРА
ЧАС1ИЧНЫЙ ВАКУУМ
усилителя содержит разреженный мздух, подаваемый от двига-
теля (отвечен желтым цветом) Внешний воздух атмсаЬсрного давле-
ния, преодолевая < зпротивзение пружины, давит на главней поршень.
V
Клапан
подачи
- ВОЗДУХА
Жидкость
повышенного
давления
подается
НА ТОРМОЗА
Воздух
атмосфг РНОГО
ДАВЛЕНИЯ
Поршне-
вой к л ап ан	^27
давления попадает в камеру и давит на главны» поршень,
который двигает шток поршня тормозною цилиндра.
повышая давление тормозной жидкости.
ВАКУУМНО1 УСИЛЕНИЕ ТОРМОЗОВ
Тормозная жидкость толкает вверх поршневой клапан
и открывает клапан подачи воздуха. Воздух атмосферного
Исполни-
тг льный
ПОРШЕНЬ
В автомобиле с вакуумным усилителем
тормозов атмосферное давление усили-
вает их мощность. Нажатие на педаль тор
моза повышает давление тормозной жидко-
сти в гидравлической тормозной системе
(см. стр. 128). Но снача ла жидкость проходит
через вакуумный усилитель, открывая кла-
пан подачи воздуха и тем еще более увели-
чивая свое давление Гидравлическая систе-
ма с приводом от двигателя также может
увеличивать мощность тормозной системы.
УКРОЩАЯ СТИХИИ
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ /
В гидравлических машинах используется давление жидкости
В них и меется система из двух или более цилиндров, соеди-
ненных трубками с рабочей жидкостью. В каждом цилиндре есть
поршень. Для того чтобы привести машину в действие,
нужно приложить силу к мавному цилиндру. При этом
давление жидкости по всей системе возрастет, и порш-
ни других (рабочих) цилиндров сдвинутся, произ-
водя полезную работу, Сила, производимая каж-
дым рабочим цилиндром, зависит от его диаметра.
Гидравлические машины действуют по тому же
принципу, что рычаги и шестерни: чем шире цилиндр,
тем больше создаваемая им сила и тем меньшее
расстояние он проходит. Справедливо и обратное:
узкий цилиндр двигается на большее расстояние,
создавая меньшую силу.
ПОРШ! нь
Трубки, ведущие к усилителю юрмоза
Поршень
Поршень
Прух ина
Диск
Тормозная жидкость
ПОД ВЫ< ОКИМ ДАВЛЕНИЕМ
Педаль
тормоза
Колес ныи
тормозной
цилиндр
'-Колесный
тормозной
цилиндр
Бачок для тормозной
жидкости
Тормозн хя
КОЛОДКА
Тормозная
колодка
Главный тормозной
цилиндр
Дисковый
ТОРМОЗ
Барабанный
тормоз
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТОРМОЗ
Кроме ручного тормоза с .росовым приводом в авто-
мобилях используются гидравлические тормозные
сисгемы Педаль тормоза цвит ает поршень главного
цилиндра, поднимая давление тормозной жи (кости
во всей системе. Тормозная жидкость, давление кото-
рой повышает также система вакуумного усиления
(см. стр. 127). с оольшои силой двигает поршни колес
ного тормозного цилиндра. Поршни давят на тормоз-
ные колодки, и цвижение автомобиля ____
замедляется (см. стр. 86).	г —
[128j
ДАВЛЕНИЕ
ГИДРОЦИЛИНДР
Гидроцилиндры служат подъемными
устройствами в таких машинах, как
экскаватор (см. стр. 23) и подъемная
платформа для пожарных (см. сгр. 29).
I идроцилинцр — это цилиндр с под-
вижным поршнем, соединенный труб
ками с центральным баком для рабочей
жидкости. С помошью ручек управле-
ния можно открывать клапаны и на-
правлять жидкость высокого давления
в гидроцилиндр по одну или по друг, ю
сторону поршня. Поршень при этом
входит или выходит, развивая большое
усилие
Гидравлический
подъемник
Гидравлический подъемник легко може'.
поднять автом<>биль. У него только один
поршень. Компрессор нагнетает воздух
в бак с гидрав шческой жидкостью
повышая ее давление. В данном случае
бак служит тлавным цилиндром.
Жидкость под высоким давлением давит
снизу на поршень, и тот поднимает плат-
форму с 1 ру зом. При закрытии клапана
рабочей жидкости поршень остается
выдвинутым. Чтооы опустить платфор-
му нужно открыть воздушный клапан
и клапан раоочей жидкости. Сжатый
воздух выходит, давление жидкости
Ковш
Гидроцилиндр
КОШДОВО! о
ПОГРУЗЧИКА
Гидроцилиндр
подьема
пог РУЗЧИКА
РАЬОЧГЦ
жидкое III
Поршг Т|
ГМДРОЦИЛЫНДРЫ
ОПОР ЭКСКАВАТОРА
Эти гидроцилиндры снимают нагрузи
с колес при подъеме тяжелою груза.
Рабочий цилиндр
Давление жидкости в рабочем
цилиндре повышается до тех пор,
пока давление на поршень снизу
не начинает превышать веса груза,
при этом поршень идет вверх.
Поршень поднимается на большее
расстояние, чем то, на которое
опускается жидкость в баке.
Главный цилиндр
Когда сжатый воздух нагнетается
в бак, жидкость выдавливается
из него и по трубке посту пает
в более узким рабочий цилиндр.
Воздушный
к ЛАПАН
Сжатып „
Раьоча^
Я ИДКОСПА—
под высоким
-ДАВЛЕНИЕМ
Масло
J—
Главный
цилиндр
падает, и поршень опускается.
где приводит в движение поршень.
Гидроусилитель руля
Гидравлика помогает не только при торможении, но и при
повороте Гидроусилитель руля позволяет уменьшить усилие,
необходимое для поворота автомобиля, увеличивая силу,
прилагаемую к рулевому колесу. Для усиления руля вместо
I идравлики могут использовал ься и электродвигатели. .
Колко ПОВОРАЧИВАЕТ
ВПРАВО
IIIF< ТГРНЯ
Ас!»*
Поршень движется влево
1_________________ Рулевая pi ика
м	|-- -	_ УХОДИТ влево
Jb________ Чи ЙН'	- —
Рулевая тяга
ПОВОРАЧИВАЕТ
КОЛГСА
V Рулевая
ТЯГА
Жидкость ------
под высоким
ДАВЛЕНИЕМ
Контрольный----
КЛАПАН
Рулевая
КОЛОНКА
ГЯГА
Бачок
-с жидкостью
Насос с ременным
приводом повышает
ДАВЛЕНИг ЖИДКОСТИ
Рулевое колесо
поворачивается
ВПРАВО
Система рулевого управления
Сие 1ема типа рейка шестерня (см. стр. 43) передает вра-
щательное движение рулевого колеса на рулевые тяги,
которые поворачивают колена автомобиля. Контрольный
клапан пропускает рабочую жидкость под высоким да
впением по одну или по другую сторону лоршнл в зави-
си мости от того, куда п< >вернуто рулевое колесо 1 (оршень
двигается в ту или в др) гую сторону, приводит в движе-
ние тягу, крепящуюся к ру 1евой рейке, и она уве вшива-
ет силу, действующую на рейку.
[129]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
МАШИНЫ ВСАСЫВАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ
При понижении давления
внутри машины относи-
тельно атмосферного возника-
ет эффект всасывания. Его
можно наблюдать, например,
в пылесосе, который из-за
разности давления внутри
и снаружи втягивает воздух
и предметы. В вакуумном
усилителе тормоза
(см. стр. 127) разность давле-
ний используется для усиле-
ния торможения
Атмосферный
воща х
1 (///
Соломинка
для ОКТЕЙЛЕП
Когда вы втягиваете
напиток через трубоч-
ку. атмосферный воз
дух давит на жидкость
сверху и moi,кает ее
меру по соломинке
Пылесос
В основе работы цилиндрических пылесосов лежит только сила
всасывания. Электродвигатель пылесоса вращает вентилятор,
который откачивает воздух. Благодаря атмосферному давлению
воздух засасывается через насадку в шланг вместе с пылью
и мелким мусором. Далее загрязненный воздух проходит через
мешок для сбора пыли, в котором оседают все частицы, и выхо-
дит через специальные отверстия. В некоторых пылесосах вен-
тилятор на большой скорости закручивает пыль и мусор так,
что они собираются внутри пылесоса. Таким пылесосам
не нужны пылесборные
мешки.
Электро
ДВИГАТЕЛЬ
ВЕНТИЛЯТОР
Минск
ДЛЯ С БОРА
ПЫЛИ
Вертикальный ]
ПЫЛЕСОС
У вертикальных
моде лей пылесоса есть
вращающаяся щетка,
которая выбивает
пыль и грязь из ковра,
чтобы пылесос
легче мог всосать их.
1130]
ДАВЛЕНИЕ
АКВАЛАНГ
С дыхательным аппаратом — аквалангом — ны-
ряльщик .может оставаться под водой долгое
время. С появлением этого устройства, обеспечив-
шего подачу воздуха с разным давлением в ходе
погружения, отпала необходимость в водолазных
костюмах.
На тело аквалангиста действует давление окружа-
ющей воды, и с каждым метром глубины оно растет.
Давление подаваемого в его легкие воздуха должно
быть примерно равно давлению воды на соответ-
ствующей глубине. Воздух в баллоне акваланга силь-
но сжат. Pei улятор акваланга в два этапа у равнивает
давление воздуха и воды, чтобы аквалангист мог
вдохнуть. Сначала открывается пружинный клапан,
и воздух подается в редуктор, там его давление всегда
выше давления воды. Затем при вдохе рычаг откры-
вает следующий клапан, и воздух попадает в легоч-
ный автомат и оттуда в дыхательные пути уже под
давлением, равным давлению воды.
Первая ступень —
РЕ! УЛЯ ГОРА
Пружина
ВТОРАЯ СТУПЕНЬ
РЕГУЛЯТОРА
Мембрана
ВДОХ
При вдохе давление воздуха
в шланге падает.
Мембрана прогибается
под большим давлением
воды с другой стороны,
и рычаг открывает кла-
пан второй ступени
регулятора, впуская пор-
цию воздуха.
ВЫДОХ
При выдохе давление воздуха в шланге
возрастает, мембрана прогибается
и закрывает клапан подачи
воздуха. Открывается
клапан односторон
него действия
и выпускает
выдыхаемый
воздух в воду.
ОБОЗНАЧЕНИЯ
Воздух из баллона
Воздух под установленным давлением
Воздушный
ШЛАНГ
ЗА! УЬНИК
Давление воздуха немного выше давления воды
Давление воздуха немного ниже давления воды
Односторонний -* Воздушный
клапан	шланг
1131]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
СМЫВНОЙ БАЧОК
Трубка
If
4
Давление
воздуха
Вода
Бачок
Поплавок ---
bl
Чаще всего в смывных бачках испотьзуетс я сифон —
устройство, которое может заставить воду (или
тюбую другую жидкость) течь вверх. Если открытый
конец тртбки сифона находится ниже уровня поверх-
ности, вода поднимается по грубке, проходит изгиб
и устремляется вниз к открытому концу. При смыве
сифон приводится в действие. Когда вода проходит
перегиб и начинает стекать, давление воздуха заставля-
ет оставшуюся в бачке воду последовать за ней.

•1. ВОДА СЛИВА1ТСЯ
'.ИЗ БАЧКА
(При нажатии ручки диск
в сифоне поднимает воду
tno трубе перелива. Вода дохо-
дит до перегиба строчной
(трубки и паоает вниз Когда
она опускается ниже уровня
^сисЬона, вся остальная вода
1в бачке следует за ней.
Сливная
труьа
2. Клапан открывается
Когда уровень воды в бачке пада-
ет ниже раструба сифона, в него
попадает воздух, и действие
сифона заканчивается. При этом
поплавок опускается, открывая
клапан, вода под давлением напол-
няет бачок, и поплавок начинает
снова подниматься.
3. КЛАПАН ЗАКРЫВАЕТСЯ
При пооъеме поплавок постепенно закры-
вает клапан, прекращая подачу воды.
Бачок заполнен, но вода не может выте-
кать через сифон, пока не нажата ручка.
Поплавок и клапан представляют собой
единый саморсгулирусмый механизм
[132]

УКРОШАЯ СТИХИИ
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
Ш.хАЛА
Стрелка
Шестерня
РЫЧА!
МАНОМЕТР БУРДОНА
Ст лк \
Спиральная пружина
Цепочк \
Пружина
Баланс ир
Рыча!
Капсула
Жидкость
или газ под
ДАВЛЕНИЕМ
М1ТАЛЛИЧК КА
ГРУЕ'КА------
iipy жину, рычаг поднимается, и балансир
ослаб 1яет цепочку. Спиральная пружина рас-
кручивается и сдвигает указатель против часо
вой стрелки, пока цепочка не натянется туго.
Когда давление воздуха растет капсула сжима-
ется, спиральная пружина закручивается,
и указатель сдвигается по часовой стрелке.
Механические приборы для измерения давления реаги
руют на давление жидкост и: сила давления двигает
стрелку по круговой шкале. Одно из самых про-
стых устройств для измерения давления — мано-
метр Бурдона, когорый применяется в системе
смазки автомобиля, в редукторах газовых бал-	S
тонов и в датчиках глубины в аквалангах
Принцип действия — как у карнавальной
дудки: скрученный бумажный
«язычок» распрямля-	4
V ется, когда в него
< дуют.
БАРОМЕ1РАНЕРОИД
Барометр измеряет атмосферное давление, на
основании этих данных можно делать прогноз
погоды. Самый распространенный тип Оароме-
тра —анероид.
В центре прибора находится гофрированная
металлическая капсула, в которой создано раз-
режение. Когда давление воздуха падает, капсу-
ла расширяется и толкает прикрепленную к ней
[134]
ДАВЛЕНИЕ
ВОДОМЕР
Стречка
Шестерни
Поток воды
Червячная
шестерня
Корпус
счвтчика
Круеовая
ШКАЛА
Крыльчатое
колесо
Зубчатый
редуктор
Скормто вращения
оси крыльчатого коле-
са снижается с помо-
щью шестерней.
Первой в редукторе
стоит червячная
шестерня, затем ско-
рость вращения еще
более сни кается набо-
ром цилиндрических
зубчатых колес.
Счетчики
Счетчики представля-
ют собой несколько
зубчатых колесиков
(см. стр. Зй). Фиксируя
количество оборотов
стрелки, они показыва-
ют общий объем воды,
прошедшей через
счетчик.
ЛзоОая жидкость или газ.
находясь под давлением
текут. С помощью счетчика
воды можно определить расход
жидкости или газа. Принцип
действия счетчиков воды, или
годомеров, напоминает прин-
цип действия роторных насо-
сов, только «-наоборот». Вода,
протекая через водомер, враща
ет крыльчатое колесо. Вал
крыльча'ки поворачивает чер
вячную шестерню (см. стр. 37),
которая сни> тает скорость коле-
са. Набор шестерней поворачи-
вает стрелку и счетчики- фикси-
рующие общее количество
использованной воды.
Крыльчатое колесо
Вода может проходить через
счетчик на большой скорости.
Лопасти колеса установлены
под небольшим углом к потоку
воды, чтобы снизить ixopoi тъ
вращения кояееа.	s
[135]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
СТРУИ И БРЫЗГИ
Kpqhujti ин
РАЗБРЫЗГИВАТЕЛЯ
Рабочий цикл посудомоечной машины
Подача
холодной
воды
со всех сторон, чтобы она попадала на
всю посуду. Вымытая посуда ополаски
вается струйками чистой воды и высу-
шивается.
В посудомоечном машине горячая вода под
давлением вращает разбрызгиватели
и моет посуду. Чтобы посуда стала чистой,
воду нужно впрыскивать мощными струями
ПИСТОЛЕ!
После нагнетания внутрен-
ним поршневым насосом
(см. стр. 122-123) вода выбрасывается
из насадки мощной струей.
Чтобы заставить жидкость течь черет узкий патрубок, не-
обходимо давление: узкое отверстие ограничивает
поток. Напор создает сильную струю на выходе, которая при
столкновении с воздухом может разбиться на отдельные
капли — брызги или водяную пыль. Это свойство жидкости
широко применяется: жидкость можно доставлять в нуж-
ную точку, а можно создавать с ее помощью силу Газы, в от-
личие от жидкостей, обычно используются только для соз
дания силы. Жидкость может доставляться к патрубку,
распылителю или разбрызгивателю с помощью насоса (как
в посудомоечной машине), а может находиться под давлени-
ем (например, в аэрозольном баллончике).
Посудомоечная машина
1. ПОДГОТОВКА ВОДЫ
Холодная вооа проходит через умягчитель,
чтобы при высыхании на тарелках не оста-
валось пятен.
2. НЧГРЕВ
Вооа заполняет нижнюю часть посудомосч-
з. Монка
Насос нагнетает горячую воду к вращаю-
щимся разбрызгивателям. Вода попадает
на посуду и стекает вниз на дно где про
ходит через фильтр и повторяет цикл
4. Ополаскивание и сушка
После мойки грязная вода откачивается
ДАВЛЕНИЕ
УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И МАНЕВРИРОВАНИЯ КОСМОНАВТА
При образовании струи жидкости возникает сила,
действующая в направлении, противоположном ее
течению Так проявляет себя принцип действия и про-
тиводействия (см. стр. 100). Он, например, раскручивает
кронштейн с разбрызгивателями в посудомоечной ма-
шине и он же используется в установках для перемеще-
ния и маневрирования космонавта (УПМК1. Такие
установки позволяют космонавтам перемещаться в без-
воздушном пространстве. Движущую силу создают
стр\ йки азота, выбрасываемые из маленьких сопел. Эти
струйки юлкают или поворачивают УПМК в нужном
направлении.
Шланг подачи
АЗОТА
Комплект двигателей
малой тяги
УПМК ьк нечаст в себя 8 комплек-
тов двигателей малой тяги, в каж-
дом из которых имеется по три
сопла под прямыми углами друг
к другу Система управления позво-
ляет подавать азот на разные
двигате ги и под разным
Двигатель
Двшаи 1Ь
Двигатель —
давлением.
Баки с о сжатым азот ом
В УПМК два бака с азотом под
высоким давлением, из которых
азот подается на двигатели. Баки
можно дозаправлять в космосе.
Двигатель малой тяги
Азот относится к негорючим
газам. Движущая сила в таких
двигателях создастся за счет
сыпускания газа под давлением
Ракетный двигатель (см. стр. 162)
устроен подобным обра юм.
но в нем для пол) нения струи газа
сжигается топливо
Ручки управления
ДВИГАТЕЛЯМИ
1
[137]
АЭРО
Распылитель
Отверстие клапана закрыто пру киной
При нажатии на распылитель канал
открывается, и поле зное < одержимое вме-
сте с жидким пропеллентом под давлением
выходят наружу. Когда клапан отпускают,
^пружина снова перекрывает канал
А ЗРОЗОЛЬ
Газообразны и
ПРОПЕЛЛЕНТ
под высоким
давлением
Канал —
Полезное
сод РЖИМОЕ
И » 1ДКИЙ
пропил IEHT
Пружина
-Тру бк к
Мельчайшие капли воды, создаваемые пульвериза-
тором, называются «Ьрозодем. Д 1Я создания аэро
золя в баллончик помимо полезного содержимого по-
мещается пропеллент — сжиженный газ под большим
давлением. В баллончике часть пропеллента испаряется,
образуя над жидкостью слой газа. Давление 1аза растет,
пока не достигает точки, где испарение пре. ращается
При нажатии на клапан это давление выталкивает со-
держимое по трт бке вверх и наружу в виде аэрозоля или
пены Пропеллент также может частично попасть нару-
жу, но при низком давлении он мгновенно испаряется.
Жидкий
ПРОПЕЛЛЕНТ
И ПОЛЕЗНО!
СОД! РЛ ИМОЕ
Вогнутое дно
ВЫДЕРЖИ ВАР Г
-ВЫСОКОЕ ДАВЛЕНИЕ
Почему Ьымерли
мамонты
Теория № 82.
ЛюЬопытстЬо
[138]
ДАВЛЕНИЕ
[139]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
Бензин
КЛАПА1
Карбюратор и система впрыска топлива
ДНФФ'ЗОР
Воздз х
Патрубок
Поплавковая
камера
Бензин сначала
Выпускной	Свеча
КЛАПАН	ЗАЖИГАНИЯ
Впускной
клапан
попадает в поплавковую
камеру. При подъеме
и опускании поп швка
иголъчатий клапан
регулирует подачу бензи
на в карбюратор.
При нажатии на педаль газа автомобиль начинает
ехать быстрее. Машина ускоряется, потому что
в двигатель (см стр. 156-157) подается больше топли-
ва. Топливо впрыскивается в цилиндр двигателя
в виде струи, смешанное с воздухом в такой пропор-
ции, чтобы оно могло воспламениться и ооеспечить
нужную мощность Чем больше в этой смеси топлива,
тем больше мощность. Способ распыления топлива
может быть разным Более старые модели с бензино-
вым двигателем имеют карбюратор, где топливо рас-
пыляется до попадания в цилиндр. В новых машинах
с бензиновым или дизельным двигателем топливо
впрыскивается в сам цилиндр.
Форсунка
подачи
топлива
Топливная
смесь
Воздушный
вихрь
Подаваемый
воздух
НГПОСРЕДСТВ1 ННЫЙ ВПРЫСК ТОПЛИВА
Топливная форс, нка под электронным управлением
впрыскивает точное количество бензина топлива прямо
в цилиндр. Воздушный вихрь внутри собирает топливную
смесь к центру- в зону свечи зажигания, которая дает
искру и воспламеняет топливную смесь. Прямой впрыск
позволяет достичь экономии топлива при хорошей
мощности, потому что соотношение бензина и воздуха
в топливной смеси можно очень точно регулировал
ДИЗЕЛЬНЫМ ДВИГАТЕЛЬ
В дизельных двигателях нет свечей зажигания. Они
устроены так поршень двигается вверх и сжимает воздех
в цилиндре с такой си юи, что тот сильно нагревается.
Дизельное топливо впрыскивается форсункой
с электронным управлением, подключенным к педали
газа, в камеру сгорания внутри цилиндра. Гам разогретый
воздух воспламеняет распыленное топливо. Дизельное
топливо стоит дешевле чем бензин, и меньше расходуется,
поэтому дизельные двигатели считаются экономичными.
1140]
ДАВЛЕНИЕ
АВТОРУЧКИ
Впускной клапан
Во мнотих ручках используется капиллярный .эффект кото-
рый возникает ь узких трубках или канатах. Жидкость
полнима*. ,ся по узкой трубке, потому что капиллярное давле
ние внутри понижено. Это происходит потому, что молекулы
на поверхности жидкости притягиваются к молекулам поверх-
ности трубки, давление жидкости в грубке снижается, и давле-
ние воздуха снаружи поднимает жидкость вверх по трубке.
ВО1 НУТАЯ
ФОРМА
Когда поршень в цилиндре опускается, открывается впускной
клапан, и воздух через карбюратор устрем >яется к цилиндру
В карбюраторе есть диффузор — канал, широкий на концах
и сильно мужающийся посере (ине. В диффу юр через патрубок
подается бензин из поплавковой камеры. Давление воздуха на
пути к у <кому месту диффузора увеличивается, а затем в рас
шкрении резко падает Это разрежение воздуха подсасывает
из патрубка бензин котор 1Й, смешиваясь с воздушным пото-
ком, идет к цилиндру. В диффузоре устроена дроссельная за-
слонка, подсоединенная к педали газа. При нажатии на педаль
заслонка открывается, ускоряя поток воздуха через карбюра-
тор и усиливая подсасывание бензина.
Н.13КОГ
Стеклянная
трубка
[ЦЕ IbBHFPF
Чернила
В 3A3OPI
CTI РЖЕНЬ
СЧЕГНИЛАМИ
Шарик
Давлениевоздуха
Капиллярный
ЭФФЕКТ
Молекулы воды
притягиваются к молекулам стекла,
в результате поверхность воды
приобретает вогнутую форму,
что уменьшает давление.
ШАРИКОВАЯ РУЧКА
На конце шариковой ручки
находится маленький
металлический шарик
в специальном патроне.
Пастообразные чернила
из стержня попадают
по узкому каналу
к шарику который
смачивается ими
и, вращаясь,
оставляет след на бумаге.
След сразу же высыхает.
ФЛОМАСТЕР/
КАПИЛЛЯРНАЯ РУЧКА
В трубке для чернил располага-
ется один или несколько
тонких каналов,
по которым чернила
текут под действием
капиллярного тффекга
при касании пером бумаги.
ПЕРЬЕВАЯ РУЧКА
Перо такой ручки разделено
надвое. Когда перо макают
в чернила, ими заполняется
зазор между его по. овинками.
Благодаря капиллярному
эффекту и силе тяжести
чернила опускаются вниз
по узкой щели в пере
и попадают
на бумагу.
Каналы
с чернилами
[141]
УКРОЩАЯ стихии
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОТЫ
Рис. 1
КАК ИСПОЛЬЗОВАТЬ
ТЕПЛО МАМОНТА
ш	всего ни снсте Au ц<
лУключением сочной травы
V мамонт любит помогаю!
-U людям и спать. Мне не раз до
"г/ водилось наблюдать, как две
Л этих занятия отлично сочс
|| пшлись к обоюдному удоволь
ствию животного и человека.
Рис 1: тепло, накоп кнноеза врсмз
послеооеденного сна на солнышк
или вырабатываемое при жеванш
травы, используется для нагреванш
юды в хоооте животного. Если за
крепить хобот вертикально сам^
теплая вода поднимается вверх — i
можно принимать душ.
• Рис. 2: мамонт нагревает по
сгрель. Накопленное или вырабо
тайное за день тепло можно пере
дать холодной постели, чтобе
в fee приятнее иыло ложиться
А чтобы заставить мамонта по
кинуть кровать после нагреванш
нужно запустить под одея ло мыш
или издать писк у него под ухо*
Мамонты очень боятся мыша
и сразу же убегают.
Рис. 2
Природа теплоты
Мамонт получает теплоту от Солнца
в форме невидимого теплового излуче-
ния или сам вырабатг 1вает тепло внутри
своего массивного тела, помещая траву
и другую пищу. Тепло проходи! через
его тело и нагревает кожу. Нагретая вода
в хоботе поднимается самостоятельно.
Теплота — это движение молекул.
Молекулы вещества постоянно движут
ся, и чем быстрее тем больше нагрева
ется вещество Когда предмет получает
тепловую энергию, его молекулы уско-
ряют движение; при охлаждении оно
замедляется. Существует три способа
передачи теплоты, или теплообмена.
излучение, теплопроводность и кон-
векция.
ИЗЛУЧЕНИЕ
Hai ретые тела испускают тепловые или
инфракрасные лучи Они проходят
через безвоздушное пространство и ат-
мосферу и при контакте с более холод-
ными объектами нацевают их. Такой
вид энергообмена называется тепловым
излучением, или тепловой радиацией.
Тепловые лучи перелают гнерьию моле-
кулам на поверхности тела, и те начина-
ют двигаться быстрее. Теп юта с поверх-
ности передается дальше посредством
конвекции или теплопроводности
(142]
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОТЫ
Рис Ч
Рис 3
ТЕПЛО11РОВОД НОСТЬ
Рис. J; теплый спящий ма-
монт используется как гла-
дильный аппарат. Управляют
мамонтом два человека. Чтобы
привести мамонта в рабочее по-
ложение, нужно пощекотать
его перышком за ухом. Мамонт
перевернется на спину, чтобы
ему почесали животик, а в это
время нужно успеть разло-
жить у него под боком одежду
для глажки. Однако нужно быть
крайне осторожным: если пере-
стать чесать мамонта прежде,
чем 6vdem разложена вся идежда,
он снова перевернется, и послед-
ствия могут быть самыми ко*
тастрофическими.
Рис 4: развитие идеи с гладиль-
ным аппаратом В данном случае
вес и тепло мамонта использу-
ются, чтобы приготовить кот-
летки для гамбургеров
КОЛЕБАНИЯ МОЛЕКУЛ

Теплота------1
РАСПРОСТРАНЯЕТСЯ
ПО ТВЕРДОМУ ВЕЩЕСТВУ
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
Молекулы в твердых телах ^оверсают колеба-
тельные движения. При нагревании части тела
молекулы в ней начинают колебаться сильнее.
Они усиливают колебания соседних молекул,
соударяясь с ними, а те передают усиление коле-
баний дальше - - так происходит передача тепла.
Конвекция
При нагревании движущиеся молекулы жидко-
сти или газа удаляются друг oi дру га. Плотность
нагр, того газа или жидкости уменьшается они
становятся ‘легче* и всп гывают наверх, а их
место занимают газ или жидкость более плотные
и холодные, опускающиеся из верхних слоев. Это
повторяющееся движение — конвекция — один
из способов передачи тепловой знер< ии.
Конвекция
НагреВА1 мая жидкость
РАСШИРЯЕТСЯ
И ПОДНИМАЕТСЯ
[143]
УКРОЩАЯ стихии
ТЕПЛОВЫЕ ВОЛНЫ
Солнце посылает нам целый спектр
лучей, в том числе световые и ин-
фракрасные. У этих излучений (а также
у микроволнового излучения) схожие
характеристики: через одни вещества
они проходят насквозь, от других от-
ражаются, а третьи их поглощают. Тела,
поглощающие лучи, нагреваются. Это
свойство используется в различных
устройствах: от солнечных водонагре
вате пей до микроволновых печей.
Медный лист
передает тепло
ЗМЕЕВИК
--Ст ЕКЛЯННАЯ
КРЫШКА
ПОГЛОЩАЕТ ТЕПЛОВОЕ
ИЗЛУЧЕНИЕ
Солнечный d
ВОДОНА1 РЕВАТЕЛЬ
Солнечные нагреватели ис-
пользуют лишь малую часть
огромной тепловой знергаи
Солнца. Водонат реватели уста
навливаются на крыше и в сол-
нечный день Hai реваются так
же сильно, как может нагреть-
ся, например, воздух в автомо-
биле: инфракрасное излученье
Солнца легко проходит через
стекло. Теплота передает.« на
медным змеевик, по которому
течет вода. Вода поглощает зто
тепло и течет напрямую в бак
с горячей водой или, как пока
зано на рисунке, в теплооо-
менник.
I— Холодная вода
МИКРОВОЛНОВАЯ ПЕЧЬ
Магнетрон микроволновой печи генерирует
сверхвысокочастотное (СВЧ) излучение, обла-
дающее высокой тепловой мощностью. Пучок
волн па тает на вентилятор, который отражает
его и рассемвас г на продукт, так чтобы лучи
падали со всех сторон. Они проходят сквозь
стенки посу ты и попадают в еду, нагревая ее по
всему объему. Благодаря этому еда 1 отовится
быстро и равномерно.
Нагрев
Э-яЖп-ромагнитны.
волны воздействуют
на молекулы воды,
которые содержатся X
в еде (!) В результате '
они выстраиваются сдоль
определенного направления:
•плюсом» в одну сторону, •мину-1
сом- । другую (2у, а затем зто
направление меняется, и молеку
яы переворачиваются (3). Молекулы
меняют напраь >
пение миллиар
> ды раз в секунду
и выс.’ляют при
зтои тепла
Пу 4GK
свч излучения
Вен гилятор
СВЧ излучение
Магне трон
Вращающийся -1
столик	— Ед I
[144J
Вакуум
Подставка
Горячая
или ХОЛОДНАЯ
жидкость
При гтрзая
пробка
Зеркальные
стенки
Термос часами может сохранять чай горячим, а воду — холодной.
Он в значительно мере затрудняет теплообмен — передачу теплоты
изнутри наружу или, наоборот, снаружи внутрь колбы.
Внутри термос представляет собой контейнер
с двойными стенками из стекла или стали
Внутрен н ие зеркал ьн ые стен к и отражают I к ГР""
тепловое излучение (так же, как зеркало /
отражает световые лучи), так что /
инфракрасные лучи не могут С ,	/ /Су
ни покинуть термос, ни попасть	/ ZL/ ~	—
в него. Между стенками	|	~
контейнеров создан вакуум:	I	~
он имеет очень низкую	Щу /у	~=~—
теплопроводность, [" /у
и тепло от стенки	I	'rg
к стенке не передается. I / •> 7	*	Су
Подставка колбы	|Uw FTfcr*|yF| j
и пробка сделаны	ли 1	s -
из термоизол и ру ющето 5J М
материала,	luuHN Л i	т ~~
который снижает	I j II	2	~
теплопроводность.	fl [ В	' ч 'УТ j_
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОТЫ
ТЕРМОС
УКРОЩАЯ СТИХИИ
ГОРЕНИЕ
ОГОНЬ И ВОДА
Водород горит в кислороде с выделением
большого количества теплоты и образова-
нием воды. Молекулы водорода и кислорода
содержат по два атома. При достаточно
высокой температуре молекулы водорода и
кислорода сталкиваются, при этом молоку
лы разделяются, и атомы перегруппир) ют-
ся в быстро движущиеся молекулы воды.
ДО ГОРЕНИЯ
Молекула
водорода
После горения
1~ Атом водорода
Атом кислорода-
Молекула воды -]
Теплый воздух
Горение — один из самых известных источник
тепла. В машинах, в которых используется горени
происходит реакция двух веществ, обычно топли!
и кислорода, содержащегося в воздухе; при этом выд
ляется тепло. Выделение тепла может быть главной з
дачей машины, например газового обогревател
Это тепло также может обеспечить дальне
шую работу устройства, как, напримс
в сварочной горелке или двигателе.
Вытяжк А
Теплообменник
i--- Ol НЕУПОРНЫЕ
HAHiЛИ
РАДИАТОРА
Газовый oboi it ватель
В газовом обогревателе
используются все три способа
теплообмена: излучение,
теплопроводность и конвекщ'я.
Холодный воздух притекает
к основанию нагревателя
и частично попадает на горелки.
Пламя горелок н<н ревае
огнеупорные панели радиатора,
которые выделяют тепловое
излучение. Отработавший газ
проходит через теплообменник,
который нагревает воздух
за нагревателем за счет эффекта
J теплопроводности. Нагретый
воздух за счет конвекции
поднимается вверх и вытекает
из нагревателя в помещение.
Газовые горелки
----Воздух
1146]
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОТЫ
Сварочная горелка
Металлические делали .можно соединить, расплавив их
соприкасающиеся поверхности. При этом используется реакция
 орения. 1 тазовой горелке присоединяют баллон с кислородом и еще
один — с водородом, ацетиленом или друт им горючим газом.
При горении топлива в присутствии кислорода ооразуется
пламя очень высокой температуры.
В электрической сверке при соединении двух деталей
для нагревания используется мощный электрический ток
или искровой разряд.
Горелка
ПРИСАДОЧНЫЙ
ПРУ ток
Чтобы заполнить
металлом стык двух
деталей, используют
присадочный пруток.
V
Kir юрод ---
Горючий
газ
ПАТРОН
Пуля вылетает из ствола на огромной скорости, потому что в оружейном патроне
используются взрывчатые вещества. Такие вещества при воспламенении мгновенно
сгорают, выделяя большое количество тепла и образуя газы быстро расширяющиеся
под воздействием тепла. В гильзу патрона закладываются два типа взрывчатки.
Капсюль- восп заменитель содержит небольшой заряд очень чувствительного
к удару взрывчатого вещества. Удар бойка по капсюлю вызывает взрыв
этого заряда, а гот воспламеняет основной пороховой заряд.
Выделяемый при сгорании порохового заряда газ в стволе оружия
может рас ширя гься только в одном направлении,
и он выталкивает пулю из патрона и далее из ствола.
Ьоьк
Пороховой заряд
Сигнальная ракета
При горении выделяется не только тепло, но и свет,
применений такого вега в наши
светосигнальные устройства,
вещества, при сгорании
которых возникает яркий свет. Ночью он прекрасно
виден. Для подачи сигнала бедствия в них добавля
ют также химические вещества, дающие яркие
цвета.
[147]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
ДОМЕННАХ ПЕЧЬ И СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫЙ КОНВЕРТЕР
Шлак
Скиповый -
подъемник А
_____. ~1 >	—
УДУТЬ»
Горячий воздух из воз-
духонагревателя нагн.-*/мПГ7'Г'*~.
тается в основание Wjli(///l//r Л(
доменной печи.	лV11'
I ЧУГУН
I Расплавленный чугун (железо с угле!
*—дом) собирается у основания домен
н°й печи- Им заполняют контейнер
и отправляют в конвертер.
При производстве стали реакция горения использу
ется на нескольких этапах. Сталь — это сплав же-
леза с небольшим точно выверенным количеством
углерода; изготавливается она из железной руды и
X кокса. Железная руда содержит железо, соединен-
у\ ное с кислородом. Для того чтобы восстановить
ЛХ железо, руду нагревают вместе с коксом в до-
.	менной печи. При этом кислород высвобожда-
X	ется и сгорае г, взаимодействуя с углеро-
\\	\\ дом. Получается чугун.
______ КОЛОШНИКОВЫЙ ГАЗ
\\	\\	Отходящий газ доменной
I	V \\	печи (колошниковый газ) .
1 'X \содержит оке ид углеро-
	\ \ A &а’ сгоРаюи<ий в при AKR
52,	у\ \\ \\ cynicтвии воздуха.
ESL	\\ I Этот газ идет ЖАху;
ЕЁЦ.	I \7 I к воздухонагре- / / \ <
L а	|	вателю.	!	|\S<
-	-	Доменная
уИд	пьчь	R
V а	I	В доменную печь	|
I	засыпают руду
I и кокс. Углерод (кокс)
I сгорает в нагнета I
Г—1 I емом горячем возду- IKsS;
уу	I хе. образуя соедине-
-Ц 11 ние с кислородом
Е	II железной руды.
L li f* По мере горения
I I I смесь расплавляе-
,	*  мых материалов
у Д 1L I (шихта) медленно
—\j I опускается.
[148]
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОТЫ
Воздухонагреватель
Воздух, поступающий
в доменную печь,
нагревается за счет тепла,
выделяемого при сгорании
колошникового газа, отхо-
дящего из доменной печи
Расплавленный
чугун
Подача
воздуха
Сброс
отходящих
[А ЮВ
доменной печи к жепету примешивается слиш-
ком большое количество углерода Лишний угле-
род удаляется в конвертере. Самый распространен
ный конвертер — кислородный, он нагнетает
кислород к расплавленному железу. Кислород сгора-
ет вместе с лишним углеродом, и получается сталь.
Стальной лом также может добавляться в конвертер
для переплавки.
Есть и другие типы конвертеров: мартеновские
печи, где лишний углерод выжигается при горении
топлива, и электропечи, где нагрев производится
электрическим током.
KOHBEPTFP
Расплавленный чугун помещается в конвертер,
установленный вертикально. Сверху по трубе
нагнетается воздух. Углерод в чугуне соединя-
ется с кислородом воздуха, выделяя тепло,
позволяющее чугуну оставаться расплавлен-
ным. Отходящие из конвертера ..азы проходят
очистку и сбрасываются.
КИСЛОРОД
СЛИТКИ СТАЛИ
\огда процесс производства
стали (кие юродно-
конвертерный процесс)
завершен, конвертер накло 
няют и опорожняют.
Сталь заливается в формы
для получения слитков,
удобных в использовании.
(149]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НАГРЕВ
Это самый удобный (достаточно одного нажатия
кнопки) и полностью экологичный способ на-
грева. Правда, при производстве электроэнергии
могут оставаться загрязняющие вещества — про-
дзкты горения и ядерного распада (см. стр. 166).
Как и другие источники теплоты, электричество
ускоряет частоту колебаний молекул, передавая им
энергию в виде гепла. Когда электрический ток
течет по проводу, миллиарды мельчайших частиц —
электронов движутся от атома к атому, сталкиваясь
с ними. В результате атомы провода колеблются силь-
нее. и он нагревается.
Во многих устройствах имеются электронагрева
тельные приборы. Такой элемент может излучать
тепло, как, например, в электрической печке.
Он может быть спрятан в изолированный контеи
нер, нагревающий воду да счет теплопроводности
и конвекции.
° ОУ -Г о», аО- **	((О	«0)1
ГЬ ,	г* 40 • г* А*О) О	*-> ''О, О/ v0-
Электрический чайник
В электрическом чайнике есть длин-
ный изогнутый нагревательный эле-
мент. Большая длина позволяет ему
выделять больше теплоты и быстро
кипятить воду. В чайнике может быть
установлен термостат (см. стр. 154),
который автома-
тически отключает
Выключатель —
Вентилятор
Мотор
ВЕН'1 ИЛЯТОРА
Нагрев исльный
ЭЛЕМЕНТ
Ручка
Выключатель
Нагретый
воздух
Нагревательная
спираль
Фен
Фел создает поток нагретого воздуха.
В его корпусе есть очень длинная и тон-
кая нагревательная спираль, которая
вырабатывает много теп та. Струя возду-
ха, разгоняемая вентилятором, прохо-
дит вдоль корпуса и нагревается, обте-
кая спираль. Если воздух плохо прохо-
дит и спираль перегревается, термостат
отключает питание.
подачу электрического тока к элемен-
ту при закипании воды; это преду-
преждает ее полное выкипание
Термостат также отключаег питание,
если чайник включают без воды —
это спасает элемент от перегрева.
[150]
Пружина
Р’ЧКА
корзины
Защелка ----
Пластина —
отключения
,—\-----Тост
Корзина
‘-ЭЛЕК1РОМА1НИТ
Электромагнит (см. стр. 275)
притягивает защелку, и она
отпускает рычаг; корзина
поднимается.
---Рычаг
ТОСТЕР
—Регулятор времени
Т) электрическом тостере хлеб можно поджарить до хру-
.Остящей корочки. Для этого ломтики опускают в пру-
Нагревательные
ЭЛЕМЕНТЫ
Датчик
температуры
Металлическая поло-
ска расширяется и изги- ]
бается при повышении fff
температуры. Когда
тост готов, полоска каса
ется пластины отключения,
замыкая злектрическую цепь
и включая электромагнит. —
жинную корзин у тостера. При этом вк помаются нагрева
тельные элементы, которые подрумяниваю! хлеб со всех
сторон. Таймер отключает элементы, когда тост готов.
Регулятор степени
ОБЖАРИВАНИЯ
Когда сдвигается эта ручка, сдвига-
ется и пластина отключения.
Электромагнитная защелка открывается, пружина вы
талЕ зваег корзину вверх, и тост выскакивает наружу.
Для меньшего обжаризания пластина
придвигается ближе к термодатчику.
[151]
УКРОЩАЯ стихии
холодильник

Холодильник поглощает тепло из воздуха в холодильной камере и выво-
дит его наружу, в результате воздух внутри камеры охлаждается. Этот
эффект достигается за счет чередующихся процессов испарения и кон-
денсации хладагента (легко испаряющейся жидкое ги; в холодильной
системе. Для испарения (перехода из жидкого состояния в газообразное)
молекулам требуется энергия. Энергия оставшихся молекул уменьшается,
они движ) тся медленнее, и температура испаряющейся
жидкости понижается.
[— Компрессор
Хладагент в виде пара
из испарителя поступает
в компрессор и сжимается,
вследс твие чего его темпе
ратура повышается.
Горячие пары под высоким
давлением перс качиваются
компрессором в конденсатор.
 \ А— камеры трубка расширяет
ся, давление в ней падает.
Испаритель
В ш парителе холодильной
Термостат —
Цилиндры
дгигателя
Охлажденная
ВОДА
Радиатор
Проходя черс г решетку
радиатора, воздух
охлаждает
нагревшуюся
в двигателе воду
Вентилятор
хладагент превращается
в пар и температура его
понижается Благодаря
этому испаритель погло-
щает тепло из воздуха
в камере
г- Расширительный
КЛАПАН (СУЖЕНИЕ
В ТРУ БКЕ)
Система
ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ
В большинстве автомобилей используются двигатели с во-
дяным ох гаждением. Насос (см. стр. 125) прокачивае г
волу по кана. гам внутри двигателя Нагревшаяся вода про
ходит через термо< тат в радиатор г де отдает теп юту вогд>х\
и возвращается в насос. В некоторых автомобилях горячая
вода используется также в системе обогрева автомобиля.
— Водяной
ВЕНТИЛЯТОРА НАСОС
[152]
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОТЫ
передается конденсатором в окружающий
воздух, а хладагент снова течет в расшири-
тельный клапан. И весь цикл повторяется.
Конденсатор
В конденсаторе нагретый пар хладагента,
охлаждаясь, превращается в жидкость —
конденсируется. Выделяемое при зтом тепло
КОНДИЦИОНЕР
— Расширит! льный клапан
И< ПАРИТЕЛЬ
Конденсатор
КОМПРЕ. СОР
На улице
В КОМНАТЕ
—Сухой холодный
воздух
основе действия этого устройства — тот же принцип, что используется
в холодильнике. Компрессор прогоняет хладагент по кругу от испарителя
через конденсатор и расширительный клапан и обратно к испарителю.
Испаритель помещается перед ьентиляюром, который нагнетает горячий
и влажный воздух из чомнаты Испаритель поглощает теплоту из воздуха,
и растворенная в воздухе влага конденсируется в капли воды. Охлажденным
сухой воздух возвращается в комнату. Вен.и 1ятор выводит тепло от конден
сатора на улицу.
Горячий влажный воздух
ОБОГРЕВАТЕЛЬ
Система обогрева авто-
мобиля может быть
частью системы охлажде-
ния. Обогреватель пред-
ставляет сооой теплооб-
менник, где нагретая
двигателем вада нагревает
воздух, нагнетаемый венти
лятором из салона. Теплый
воздух поступает в разные
зоны пассажирского салона.
Капли
воды
Нагретый
воздух


[153]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
ТЕРМОСТАТЫ
Термостаты — это устроиства, которые регу глру ют работу
нагревате .ей и систем охлаждения. Они поддерживают
нужную температуру за счет периодических выключений
и включений нагревательных и охлаждающих приборов
Их работа основана на принципе температурного расширения
и сжатия. Когда тело нагревается, его молекулы удаляются
друг от друга, и тело увеличив^ тел в размерах При остыва-
нии сила, притягивающая молекулы дрх г к дру гу, снова увели-
чивается; молекулы лрижи.маютсл теснее, и тело сжимается.
Расширение
ЫIME1А Л Л ИЧ ЕС К И Й ТЕРМОСТАТ
СТЕРЖНЕВОМ ТЕРМОСТАТ
В газовых духовках и обогревателях обычно стоят стержневьк
термостаты. Ручка регулятора соединяется со стальным стерх
нем в лагунной трубке. Трубка расширяется или сжимается
в большей степени, чем < .ержень, и это открывает или закрывает
клапан подачи газа в горелку
Такие термостаты встречаются часто. В них используется пла-
стина из дв' х металлов с разными коэффициентами темпера-
турного расширения, — обычно меди и железа. 11ри на: рева
нии такая пластина изгибается в «.торону металла, имеющего
меньший коэффициент теп ювого расширения.
РАЗОМКНУ тый вык лючатель
При нигревинии пластина изгибается и размыкает контакт.
Движение тока прекращается л нагреватель выключается.
Пружина
Газ
Латунная трубку-
-Клапан
Стальной-J
стержень
Те МП! РАТУ РА ПОВЫШ АЕТ* я
При достижении определенной тем-
пературы трубка удлиняется боль-
ше, чем.тержень, и пружиназакри
вает клапан, прекращая подачу
газа. Небольшое количество газа
продол кает поступать к горелке
по обходном) каналу — зто позво-
ляет горелке не погаснуть
Входящий ток
Выходящий ток
Замкнутый выключать ль
Охлаждаясь, пластина рас прям гяется и замыкает контакт.
Ток снова мо'чет течь, и нагреватель включается.
Обходной -1
КАНАЛ
Ручка
PEIУЛЯТОРА
Температура понижается
Трубка укорачивает! я и толкает
стер) сень так, что тот нажима-
ет на пружину и открывает кла-
пан. Газ в полном объеме подает я
в горелку.
АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТЕРМОСТАТ
Термос 1 ат в системе охлаждения двигателя
автомобиля (см. стр. 152) регулирует поток
охлаждающей жидкости к радиатору. В боль-
шинстве таких термостатов используется
воск: при нагревании жидкости расплавлен-
ный зоск расширяется и открывает клапан
подачи. При остывании жидкое ги и затверде-
вании воска пружина закрывает клапан.
Клапан закрыт
Когда двигатель не нагрет,
стержень опущен в воск, запол-
няющий медный контейнер.
Клапан открыт
когда воде, в двигателе нагре-
вается, во< к тает и расши-
ряется, выталкивая стер-
жень и опуская контейнер.
[154]
ТЕРМОМЕТР
ИСПОДЫ!
ЮТЫ
Спирт
Спирт
Ртуть
^^--УКЛЭЛТЕПЬ
г rf Подвижные стальные
llillf указатели удерживают
GGW от падения маленькие
III пружинки. Для обнуления
, значения температуры
1 используют	г** с
магнит.	> х\.
Шкала мини.ма 1ьной-----------
ТЕМ 1П ра ту РЫ
При понижении температуры спирт в рае шире- \'
нии трубки над минимальной шкалой см имается '
Воздух в другом ко. ене трубки выталкивает
ртуть в сторону минимальной шкалы, поднимар
указатель. -	»
Шкала максимальной
ТЕМПЕРАТУРЫ
Вгер-стичнои изогнутой стеклянной трубке
нижняя центральная часть заполнена рту-
тью, а ыше ртути находится nu/vn. Он
заполняет правое ко ,гно трубки целиком,
а в левом доходит только до расширения. ,
При повышении температуры спирт	1
в минимальной шкале расширяв тся	/
и выталкивает ртуть в ^жюрону макси-	/
мольной шкалы. Метщпическии «хаш- /
тель при этом фиксируется на самой	I
высокой достигнутой с.	/
Вещества расширяются и сжимаются в за-
висимости от изменения температ} ры. Это
их свойство используется в термометрах.
В обычных термометрах (слева) подкра- ,
шенныи спирт или ртуть, нагреваясь и рас- /
"“"'Ч ширяясь, поднимаются по /
узкой трубке. При пони-
жении тем перат у ры
~	жидкость сжимается
	и ее уровень понижает-
I -	ся В максимально-
|£	минимальном термо- |
| z	метре (справа)
I:	фиксируются край-
II	ние значения темпе-
/J \\	ратуры.
[155]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
БЕНЗИНОВЫМ ДВИГАТЕЛЬ
1. Такт впуска
Поршень идет вниз
и открывает впускной клапан Порция топливно-
воздушной смеси всасывается в цилиндр двигатспя.
Воензиновых двигателях тепло преобразуется в движу-
щую силу Такие двигатели часто называют двигателя-
ми вну греннего сгорания, потому что топливо сжигается
вну три двигателя. К двигателям внутреннего сгорания от-
носятся и воздушно-реактивные, и жидкостно-реактивные
двигатели.
Бензиновым двигатель работает за счет сжигания
воздушно-бензиновой смеси в цилиндре с поршнем
Вырабатываемое при этом тепло приводит к расширению
воздуха и двигает вниз поршень, который вращает колен-
вал, соединенный с колесами.
В большинстве автом<>билей используются четырехтактные
двигатели. Такт в данном случае — это одно движение порш-
ня, вверх или вниз. В че гырехтак гном двигателе поршень
повторят г цикл из четырех дви Кении 'показанных выше).
2. Такт сжатия
Поршень идет вверх
впускной и выпускной клапаны закрыты.
Топливно-воздушная смесь сжимается.
На многих легких транспортных средствах (мотоци
клах, моторных лодках) установлены двухтактные двига-
тели. Их конструкция проще, чем у четырехтактных, но
и мощность меньше У двухтактных двигателей нет кла-
панов, и поршень при движении закрывает и открывает
отверстия в стенке цилиндра. Дизельные двигатели устро-
ены схожим ооразом, но у них отсутствуют свечи зажига
ния (см. стр. 140-141).
Выхлопные газы, выходящие из двигателя, «.одержат
вредные вещества, поэтому их часто сначала пропускают
через каталитический конвертер-нейтрализагор. В нем
токсичные вещества преобразуются в безвредные
Очищенные выхлопные газы проходят через глушитель
в выхлопную трубу.
I156J
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОТЫ
Каталитическим конвертер
Глушитель
Вредные вещества в выхлопных 1азах содержат окись углерода, окси-
ды азота и не полностью сгоревшее углеводородное топливо. В кон
вертере катализ и чес кие металлы, нанесенные на поверхность сот овой
конструкции, окисляют газы, и на выходе получаются двуокись угле-
рода, азот и водяной пар. Для каталитической реакции используются
Выхлопные оазы выходят из двигателя под большим давлением и, если
bi водить их напрямую, производят большой шум Глушитель — это
камера. вне три которой ус ганоьленн перегородки с отверстиями. При
прохождении через глушитель давление выхлопных газов снижается,
и они ведут себя значительно тише в выхлопной трубе.
платина, па зладий и родий
[157]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
ПАРОВАЯ ТЯГА
Первым двигателем, преобразующим тепловую
энергию в механическую работу, стала паровая
машина. В ней используется энергия пара, который
поднимается из котла и заставляет поршень двигаться
по цилиндру вверх и вниз. Изобретение парового дви-
гателя легло в основу промышленной революции
XVIII века. Сейчас он считается устаревшим.
Эпоха использования пара на этом отнюдь не закончи-
лась: основная часть электроэнергии сегодня вырабаты-
вается с помощью пара. На тепловых электростанциях,
работающих на угольном (как на картинке) или нефтя-
ном топливе, электрогенераторы приводят в действие
паровые турбины, как и на атомных электростанциях
(см. стр. 170-171). Все электростанции проектирч ются
таким образом чтобы потери энергии на пути от источ-
ника к турбинам были минимальными.
Дымовая труба
Дымовые газы, которые выде-
ляются при горении угля, про-
ходят на пути к дымовой
трубе через промежуточный
паропере оеватель, экономай-
зер и подогреватель
воздуха.
Дымовыг
ГАЗЫ
Подогреватель
воздуха
Для того чтобы мак-
симально использовать
теплоту, выделяемую
при горении топлива,
горячие дымовые газы
проходят через подо-
греватель и нагревают
поступающий воздух.
Поступающий
воздух
Промежуточный
[— ПЕРЕГРЕВАТЕЛЬ
ПАРА
Электрофильтр
Дымовые газы содержат пыль
и мелкие частицы, которые
осаждаются в электрофильтре,
прежде чем газы выбрасываются
в атмосферу. В электрофильтре
установлены осадительные
электроды в виде пластин
(см. стр. 2621 они притягивают
пыль и мелкие частицы.
Экономайзер —
Вода из конденсатора
перед подачей в котел
подогревается
в экономайзере.
Конвейер подачи угля
УГЛЬ РАЗМОЛЬНАЯ
МЕЛЬНИЦА	>
В мельнице уголь перемалы-
вается в мелкую пыль.
Подогретый воздух уносит
по трубам в топку • котла.
ЧНЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОТЫ
Пароперегреватель
Барабан
ЛИГ к
Ступень
среднего
ДАВЛЕНИЯ
Ступень
низкого
ДАВЛЕНИЯ
Генератор
вы< окого
НАПРЯЖЕНИЯ
Ступень
высокого
ДАВЛЕНИЯ
Горящий
уголь
Водяное
охлаждение
Выходящий
подсниженным
ДАВЛЕНИЕМ ПАР
ВРАЕ'АЮЩИЕ* Я
Ц’ЛЬОЧИЕ ЛОПАТКИ
Входящий
ПАР
НЕПОДВИЖНЫ!
«НАПРАВЛЯЮЩИЕ
ПАРОВАЯ ТУРБИНА
Паровал турбина раоотает по тому же принци-
пу, чю и ветряная мельница (см. стр 34). Пар
высокого давления, ударяя в лопатки ту рбины.
заставляет их вращаться — так же ветер вра-
щает крылья мельницы. Неподвижные лопат-
ки, закреп 1енные на внутренней стенке турби-
ны, направляют пар на рабочие юпатки.
Вращая лопатки, пар расширяется, при
этом его давление и температура снижаются.
Паровая .урбина имеет три ступени: высоко-
го, среднего и низкого давления, на каждой
ступени раГютает отдельный комплект лопа-
ток Это позволяет преобразовать максималь-
ное количество тепловой энергии пара в меха
ническую работу
Конденсатор
В конденсаторе пар, прошедший через турбину, охлаждается *,
и превращается в воду. Вода возвращается в котел. Пар в конден-
саторе течет по трубам, окруженным холодной водой. Использован-
ная для охлаждения вода поступает затем по трубам в градирни.
КОТЕЛ
Вода поступает по
трубам в топку котла,
где превращается в пар
высокого давления,
который идет в бара-
бан. Из барабана пар
направляется в паро-
перегреватель, распо-
ложенный над топкой.
(139]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Если бы не было реактивных двигателей, многим из нас не довелось бы поле-
тать на самолете Реактивные двигатели значительно мощнее и экономич-
нее воздушных винтов, и именно они сделали возможными массовые /
международные авиаперевозки.
Реактивный двигатель всасывает воздух и выбрасывает его
из сопла на большой скорости. Реактивный принцип (см. сгр. 100)
толкает двиЕатель вперед при отбрасывании потока воздуха
назад. Двигатель работает за счет теплоты, вырабатывае-
мой при сжигании керосина.
ВОЗДУХ во ВНЕШНИЙ КОНТУР
Вал вентилято!
Двухконтурный
ТУРБОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Именно такие двигатели с гоят на больших авиа-
лайнерах. В передней части двигателя гращает -
ся большой вентилятор, который засасывает
воздух Часть {того воздуха поступает 1атем
на компрессоры, где подвижные (рабо
чие колеса) и неподвижные (направля-
ющие аппараты) лопатки увеличивают
его давление. Воздух под высоким дав-
лением поступает в камеры сгорания,
где нагревается с помощью сжигаемо-
го керосина и расширяется. Горячий
воздух под высоким давлением
устремляется к выходному соплу,
проходя сначала через ту рбины,
которые приводят в движение ком-
прессоры и вентилятор.
Другая часть воздуха, втягиваемо
го вентилятором, попа дает во внеш
ний контур. Этот воздух использует
ся для охла: дения двигателя и сни
жения шума от его работы, загем он
выходит из сопла вместе с нагретым
воздухом. Большие объемы воздуха
выталкиваются двигателем на высо
кой с корости. чти создает огромную
реактивную силу — она и движет
самолет
Вращающиеся
лопатки
вентилятора
Обтекатель
двигателя
Направляющие
чопатки
BFHTИЛЯТОРА
[160]
116Ц
укрощая стихии
РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Ракета — очень простой и самый мощный
вид тепловой машины. Камер* сгорания
у ракеты открыта с нижнел о конца, и горячие
газы, которые ооразуются при горении то-
плива, сильно расширяются и с огромной
скоростью устремляются через открытый
конец, или сопло, наружу. Ракета движется
вперед на реактивной тяге (см. стр. 100): за
счет того, что мощное давление газог на
стенки верхней части камеры не уравнове-
шивается давлением в открытой нижней
части — это создает тягу.
Ракеты могут летать в безвоздушном про-
странстве — космосе, потому что, в отличие
от других тепловых двигате-
лей, двигателю ракеты не
лребуется внешний воздух
для сжигания топлива.
Их топливо может го-
реть за счет входящего
в его состав кислорода.
Ракеты на твердом топливе
Многие космические- корабли иеллользу юг в качесл ве первой сту пе-
ни реактивные ускорители на твердом топ ливе. Ускоритель запол-
няется топливом, по центру которою проходил канал кру г лого или
звездообразного сечения. Топливо сгорает по осевой поверхности
этого канала, который, по сути, служит камерой сгорания.
Звездообразный канал позволяет развиль большую мощность за
счет большей площади поверхности и большего объема вырабатл л-
ваемых при горении горячих газов. Ракеты на твердом топливе раз-
вивают большую мощность, но процесс сжигания топлива в них
невозможно остановил ь. Они продолжают лететь, пока не выгора-
ет все топливо.
Б> МАЖНЫЙ
КОНУС
— Топливо
Фитиль
Б' МАЖНАЯ
ГИЛЬЗА
ВЗРКВЧАТОЕ
ВЕЩЕСТВО
ПЕРЕГОРОДКА
— ПИРОТЕХНИЧЕСКИЙ
ЗАРЯД
Палка-
СТАЬИЛИЗАГОР
ПИРОТЕХНИЧЕСКАЯ
РАКЕТА
Пиротехнические ракеты —
самый простои зид тепловых
машин. Внутри они набить,
горючим порошком, который
сгорает < большим шумом.
Подлсигастся фит и ль, от
него загорается топливо,
дым и горячие га. лы устремля-
ются в несений конец раке-
ты, и она старту^т вверх.
Вертикальный озлет обеспс
чивает палка-стабилизатор.
Топливо постен 'нно сгорает
и, дойдя до в pxa гильзы, под-
жигает 1зрывчип-и веще-
। тво, ю торос выбр ясывает
i ееркающие звезды пиротел
ничс< кого чзряда
[162]
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОТЫ
Ракета с жидкостным двигателем
На космических кораблях требуется периодически запу-
скать двигатели (например, для маневрирования на орби-
те). Для этого используются жидкостные ракетные двига
тели. Подачу в камеру сг орания жидкого топлива, в отли-
чие от твердого, можно регулировать. Топливо состоит из
двух компонентов - горючего и окислителя, обычно это
жидкий водород и жидкий кислород.
Бак с окислителем —
Бак с горючим
Сон ю----
К1АПАНЫ
Клапаны позволяют
регулировать подачу
топлива и мощность
двигателя.
Насос ы
В ракетах могут быть
у тановлсны наакы, подаю-
щие топливо в камеру сгора-
ния. Они ’.риводятся в деи
ствш турбиной, которую
«х?ь чно питает газ, выраба
тываемый при сжигании
топлива. В некоторых раке-
тах топливо подается поо
давлением газа, так что
насосы не тргоуюпия.
Камера сгорания
Обычно при поступлении
горючего и окислителя в каме
ру сгорания требуется
вызвать горение, но суще-
ствуют компоненты топли-
ва. которые воспламеняются
при физическом контакте
др\г с другом.
Внешний
топ 1ИВНЫГ- КАК
Реактивный
УСКОРИИ .Ь
НА ГВЕР им
I Oil,ТИШ
Орытальн уя
< t ПГ in
Маршевые двигатели
(жидкое гног топливо)
МНОГОРАЗОВЫЙ ТРАНСПОРТНЫЙ
КОСМИЧЕСКИЙ КОРАБЛЬ
У многоразового транспортного космического кораб
ля (МТКК) пять основных ракетных дви1ателей: два
массивных стартовых ускорителя на твердом топливе,
закреп тенных вдоль орбитальной ступени, и три мар-
шевых жидкостных двигателя в задней части самого
орбитального аппарата. Жидкий водород и жидкий
кислород для маршевых двигателей находятся во
внешнем топливном баке. Эти пять двигателей выво-
дят корабль в космос. Дру гие менее мощные жидкост-
ные двигатели позволяют ему выиги на нужную орои
ту и маневрироват ь на ней.
[1ЬЗ]
УКРОЩАЯ СТИХИИ
ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ
О САМОМ ЩЕДРОМ ИЗ ДАРОВ
Однажды, путешествуя, я оказался запертым снегопадами
в маленьком городке, где закончилось всякое топливо.
Одним особенно холодным утром мне сообщили, что за город-
скими воротами каким-то чудом появился огромный бетон-
ный мамонт Взволнованные горожане обступили его и спра-
шивали меня, как с ним быть.
К длинному гибкому хоботу мамонта была прикреплена
записка, где говорилось о том, что эта гигантская машина —
подарок от тайного друга. Мамонт, если правильно с ним
обращаться, даст нам сколько угодно тепловой энергии в виде
пара Нгчсно только обеспечивать мамонта большим количе-
ством воды и иногда выдавать ему таблетку колдовского сна-
добья. Внизу была приписка: все отходы хитроумной машины
нужно обязательно закапывать в надежных контейнерах.
Подписи не было.
ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ
Механический мамонт может производить колоссальный
объем энергии из малого количества топлива за счет ядер-
ной реакции. Внутри его стоит ядерный реактор, который
преобразует топливо в тепловую энергию, не прибегая
к сжиганию.
Сжигание, или горение, — это химическая реакция.
Атомы химических элементов топлива и кислорода воз-
духа в процессе горения перегруппируются. Новые сое-
динения атомов образуют молекулы таких веществ, как
зола, дым и отработавшие газы; их энергия ниже, чем
у топлива и кислорода. Энергетическая разность выделяется
в виде теплоты.
В ядерной peai ции теплота оОразуется иначе. Изменения
происходят в самих атомах элементов: они превращаются
в новые химические элементы. Продукты отходов ядерной
реакции имеют меньше ю атомную Массу, чем исходное топли-
во, и эта разность атомных масс превращается в тепловую
энергию. Фактически ядерная реакция создает энергию,
а не преобразует один вид энергии в другой При этом неболь-
шая масса вещества может дать огромное количество энергии.
1164]
ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ
Д добрей овестно выполнили эти инструкции. В бетонного зверя закачали
J.VJ. большое количество воды и закинули несколько таблеток. Не успели мы
и глазом моргнуть, как. к великой радости горожан, из хобота мамонта по-
валили клубы пари. Мы быстро наладили систему трубопроводов от хобота
ко всем домам, и с тех пор даже в самые холодные дни горожанам было
тепло. Когда же начали появляться отходы, мы запечатывали
""'х. и закапывали их, как было сказано в письме.
Однако зима все не кончалась, и все меньше находилось
\ желающих закапывать отходы в мерзлую землю: они
казались вполне безобидными. К счастью, я нашел
гениальное решение этой проблемы. Мы проби-
ли в город) кой стене большую орешь и уста-
новили мамонта так, чтобы его забняя
часть находилась за пределами города.
Мы больше не видели отходов и могли
\ забыть про них.
Были в городе и те, кто относил-
v ся к мамонту с подозрением. Они
\ спрашивали, как он устроен, откуда
ion взялся и так ли он хорош, как ка-
жется. Но я смог успокоить их тре-
вогу, ооъявив, что проникну внутрь
hi' Y I мамонта и проведу по нему экскур-
Цм сию для всех желающих.
Но тут наступила весна. Снег на-
конец растаял, и я отправился в путь,
так и, не выполнив своего обещания.
На выходе из города рядом с кучками
отходов я заметил голые деревья,
которым пора бы уже было покрыть-
ся листвой.
УПРАВЛЕНИЕ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИЕЙ
1юди были правы: к ядерному мамонту нужно относиться
с большой осторожностью Неконтролируемая ядерная
реакция может привести к взрыву чудовищной силы, по-
скольку практически мгновенно высвобождается огром-
ное количество энергии. Именно так действует ядерное
оружие. В ядерных реакторах производится контролируе-
мый выброс ядерной энергии. Однако сама реакция и ее
отходы порождают вредоносное ионизирующее излуче-
ние, поэтому реактор должен иметь массивную бетонную
оболочку, а отходы ядерной реакции нужно изолировать
безопасным для людей и окружающей среды образом:
в отходах ядерная реакция продолжается, хотя и с мень-
шей скоростью, чем в реакторе, и они опасны еще в тече-
ние мно1 их пет.
Жизнь на Земле полное гью зависит именно от ядерной
энергии, потому что тепло и свет, которые необходимы
для жизни на нашей планете, поступают в результате ги-
гантской термоядерной реакции, которая идет на Солнце.
Создание энергии таких масштабов возможно только
в результате термоядерных реакций. На выработку
огромной энергии ежесекундно уходит четыре миллиона
тонн массы Солнца.
[165]
>
ДЕЛЕНИЕ ЯДЕР
4	ГТдерная энергия получила свое название потому, ч го
>1 процесс выработки энергии происходит внутри
ядра атома. Ядро — это центральная частица любого
* атома, а само оно состоит из еще более мелких частиц —
прогонов и нейтронов.
’ Реакция, которая идет в ядерном реакторе, называет-
ся делением ядра. Топливом для нее служат уран или
плутоний — два очень тяжелых элемента, ядра которых
состоят из множества протонов и нейтронов. Деление
происходит, когда Оыстро движущийся нейтрон сталки-
и в доли секунды оыбросить огромное количество те-
пловой энергии.	,
ОСКОЛКИ ДЕЛЕНИЯ
Свободный
нейтрон
При каждом делении образу-
ются два ядра меньшего
размера — осколки деления.
В ходе цепной реакции
осколки и свободные ней-
троны движутся на высо-
ких скоростях, возбуждая
атомы вещества
и выделяя огромную
теп !Овую знергию.
В Цепная реакция	'
В Свободные нейтроны сталкиваются
с ядром урана или плутония, в результате
ядро расщепляется и высвобождаются новые
нейтроны. Если имеется достаточное количество
ядер, запускается цепочка последующих делений
все большего количества ядер,
т
вается с ядром атома. Ядро не может принять еще один
нейтрон и расщепляется на два более мелких ядра.
Высвобож лается также несколько нейтронов, которые
вызывают деление других ядер и высвобож лают новые
нейтроны, и так далее То есть первый нейтрон запускает
цепочку последующих делений, поэтому ядерная pear
ция называется цепной. Если цепную реакцию не кон
тролировать, она может распрос граниться мгновенно
Гаммаизлучение
При каждом делении ядра
"ж-» испускаются гамма-лу-
чи. Эта форма излучения
очень вредна и имеет высокую про-
никающую способность, поэте» -
реактору требуется бетонная за-
щитная оболочка.
• 0
*
Термоядерный синтез

*
4
Ядерная энергия вырабатывается не только в процессе
деления, но и в процессе синтеза ядер. В ходе реакции
термоядерного синтеза ядра соединяются. В отличие от
ядерного деления термоядерная реакция возможна толь-
ко с легкими атомами: с очень небольшим количеством
протонов и ней тронов. 1 азообразное топливо состоит из
двух разных изотопов водорода — самого легкого из хи-
мических элементов В процессе синтеза при сближении
ными Слившиеся ядра и свободные ней1роны приобре
тают большую скорость и выделяют oi ромное количес гво
тепла. В процессе реакции не испускаются радиоактив-
ные гамма лучи, но возникает нейтронное излучение.
Чтобы ядра могли сблизиться и слиться, необходимо
с огромной силой столкнуть два атома. Этого можно до
стичь только при нагревании топлива до температуры
в миллионы градусов. Ядерные реакции, происходящие
Нейтрон
пары ядер их протоны и нейтроны притягиваются и оо
разуют единое ядро. Лишние нейтроны остаются свобод
на Солнне. — это реакции термоядерного синтеза: эта же
реакция используется в термоядерном оружии.
Г^ГЕЛИЙ
Когда ядра деитсрил и трития
сливаются, образуется ядро с двум:
протонами и mpt ия нейтронами —
„ не) :тийчивый изотоп
Д. гелия. Затем лишний
\ нейтрон испускается,
I и образуется ядро
атома гелия из двух
, । лрапюнов и двух ней-
! трона l
/ Тритий у
1ft- зторой компонент
 JU топлива, тоже изотоп
вСЙсгееТ водорода Ядро трития
содержит один протон
и два нейтрона,
Тритий получают
из лития путем Q )
нейтронной
бомбардировки
у Дейтерий
ad-ч 9то один из компонентов топлива,
изотоп водорода. В его ядре один
протон и один
нейтрон	JjKkZ'
Дейте;	Mff&jt’L.	\	'
чают из водь. жЦ(пЕ£	\

; Д’	укрощая стихии
-ЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ
АТОМНАЯ БОМБА
Атомную бомбу называют также ядерной, потому что
в ней используется реакция деления ядра Внутри
атомной бомбы находи гея полая ^фера из урана или
плутония. Она слишком велика для того, чтобы
началась цепная реакция-возникающгеестественным
образом свободные нейтроны могут покидать
поверхность сферы, не начиная процесс деления.
Для детонации в центр бомбы через детонатор
выстреливается ис гочник нейтронов. Взрывчатое
ДГ1OHATVP
Ис ГОЧНИК IM1 ГРОНОВ------------
Водородная бомба
Водородная бомба относится к термоядерному ору-
жию и действует частично за счет реакции термо-
ядерного синтеза Два изотопа водорода — дейтерий
и тритий — сжимают при очень высокой температу
ре, активируя их синтез. Такие условия сверхвысо
ких температуры и давления могут быть созданы
только в ядерной бомбе, которая является триггером
(инициатором ядерного синтеза) в термоядерном
ор,жии. В.рывчатое вещество разрушает ядерный
материал вокруг источника нейтронов, чем детони-
рует бомбу.
-ТЕРМОЯДЕРНО!
ТОПЛИВО
ИСТОЧНИК
НЕЙТРОНОВ
Урановая оболочка
Оболочка
ИСПЫТАНИЯ ЯДЕРНОГО
ОРУЖИЯ
Осадки, или частицы, выпадающие
при взрыве ядерного оружия, настолько
радиоактивны, что испытания такого
оружия должны проводиться в глубоких
подземных бункерах ь местах, удаленных
атмосфер! радиоакрпивт /ми осадками.
вещество разрушает сферу вокруг нею, возникает
цепная реакция, и деление ядер протекает во всей
массе урана или плутония в доли секунды Происходит |
взрыв атомной бомбы, мощностью равный тысячам
тонн в тротиловом ч- виваленте. и мощный выброс
радиации.
Сфера из урана или плутония
Взрь’вчагое ВГ'ЦЕСкВе
— Оболочку
Некоторые виды термоядерного оружия имеют
рановую оболочку дающую взрыв, равный миллио-
нам тонн (мегатоннам; в тротиловом эквиваленте.
Нейтронная бомба относится к термоядерном’'ору
кию, но мощность у нее относительно низкая: она
Создает поток нейтронов с очень высокой проникаю-
щей способностью. Нейтроны г.ора кают все живое
но большинство построек не разрушаются от слабого
взрыва.
\__УРлНОВНИ
ИЛИ ПЛУТОНИЕВЫЙ
ИНИЦИАТОР
11681
ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ
РАДИОАКТИВНЫЕ ОСАДКИ
Ядерная война не только превратила бы в руины го-
рода и построй» и. Радиоактивные осадки распро-
странились бы в атмосфере, и все живое на планете по-
лучило бы смертельную дозу радиации. Единственным
способом спастись стало бы выживание в глубоких под-
земных бункерах и убежищах. В таком заточении людям
приш юсь бы провес ги немало лет, пока радиационный
фон не снизился бы до приемлемого уровня. И даже
то1да климатические изменения, нехватка еды и угроза
заболеваний сделали бы пребывание человека на по-
верхности делом крайне тяжелым и малоприятным.
I
с днеж рожденье!
С дне*
рожденья...
«
6
I169J
УКРОЩАЯ СТИХИИ
ЯДЕРНЫИ РЕАКТОР
Ядерный реактор — сердце атомной электростанции.
В нем при делении ядер урана выделяется огромное
количество теплоты, которая передастся из реактора в
парогенератор где вода превращается в пар. В остальном
атомная электростанция устроена так же как угольная
(см стр. 158-159). Во всех ядерных реакторах теплоноси-
телями являются пар или вода. Протекая через активную
зону реактора, они нагреваются и переносят теплоту соз-
даваемую делением ядер, к парогенератору. Наиболее рас-
пространенный тип ядерных реакторов — водо-водяной
энергетический реактор где в качестве теплоносителя ис-
пользуется вода под давлением.
Т1ПЛОВЫ 1ЕЛЯЮЩИИ
ЭЛЕМЕНТ
Это длинная металлическая
трубка, наполненная таолет
ками из диоксида урана. Их объ-
единяют по нескольку сотен
штук и помещают в актив-
ную зон) реактора.
!!•
РЕГУ пирующие стержни
Располагаются среди тепловыделяю-
щих злементов и содержат л щество,
поглощающее нейтроны Передвигая
стержень в акта. ной зоне реактора,
регулируют поток нейтронов, чтобы
реакция ядерного деления проходила
ровни с постоянным выделением
тепла Когда регулирующий стержень
входит в активную зону до ''пора, ра-
бота реактора останавливается.
— Топливная
ТАБЛЕТКА
Тепловыделяющий
элемент
- Топливная
ТАБЛЕТКА
Металлическая
трубка
Активная зона peak юра
Активная зона реактора заключе-
на в стальной корпус. В ней нахо-
дятся тепловыделяющие злемен-
ты и регулирующие стержни.
Естественным обра том возникаю-
щие нейтроны начинают цепную
реакцию в топливе, которая при-
зодит к ускорению нейтронов.
Теплоноситель (вода под оавлени-
ем), проходящий через активную
зон* реактора, замедляет движе-
ние нейтронов Замедленные ней-
троны вызывают новые деления
ядер и поддер кивают цепную ре-
акцию Выделяемое тепло переда-
ете^ на теплоноситель.
Выход ГОРЯЧЕГО
теплоносителя
Циркуляция
ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
Экран для защиты
ОТ НЕЙТ РОНОВ
Регул и ру ющий
стержень
Вход
ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ -
Тепловыделя---
ЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ
Регулирующий
стержень
Стальной —
КОРПУС
[170]
ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ
Конденсированная вода из турбин
Д
с
Стальная
защи ГНАЯ
ГЕРМООБОЛОЧКА
РЕАКТОРА
КОНТЕЙНМЕНТ)
ОБОЛОЧК \ АКТИВНОЙ
ЗОНЫ РЕАКТОРА
Активная зона реактора
защищена бетонной
оболочкой, которая снижает
уровень радиации в помещении
реактора Внутри этой
оболочки чисть активной
зоны может быть погружена
в воду для поглощения
риоиации.
НАСОС 1'1Я подачи
ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
М нцный на,Ос обеспечивает
циркуляцию горячего тепло-
носителя от реактора
к парогенераторам.
ЗДАНИЕ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
Активная зона реактора и парогенераторы рас-
полагаются в стальной герметичной оболочке,
покрытой толстым слоем бетона Бетон поглоща
ет радиацию, а стальной контейнмент изолирует
реак гор и парогенераторы от у течек радиоактив-
ной воды или пара Отработанное топливо высо
корадиоактивно, и уровень этой радиоактивно-
сти продолжает оставаться опасным десятки
и даже сотни лет, Отработанное топливо может
храниться на атомной станции, либо его герме-
тично закупоривают и закапывают глуооко под
землей или на океанском дне.
Оболочка
реактора
(БЕТОН)
П АРОГЕНЕРАТОР
Температура активной зоны
реактора намного выше
нормальной температуры кипения
воды. Для предотвращения
закипания вода-теплоноситель
подаепч я под высоким давлением.
Вода сверхвысокой температуры
потупает 11 парогенерапи ры, где
используется для преобразования
в пар воды нормального давления
который направляется
на турбины.

Горячий пар
к Т) РБИНАМ
Активная
зона
РЕАКТОРА
Нагретый
ГЕП.ЮНОСИТЕЛЬ
УКРОЩАЯ СТИХИИ
ТЕРМОЯДЕРНАЯЭНЕРГИЯ
Реакция термоядерного синтеза мотла бы стать для нас
практически неиссякаемым источником энергии. Топливо
для этой реакции получают из широко распространенных
в природе материалов: дейтерии — из воды, а тритий —
из пития, металла, присутствующего во многих минералах.
Все, что необходимо для реализации этой задачи, — постро-
ить машину для управляемого син теза этих элементов.
Однако это условие очень трудно выполнить. Оба газа
должны нагреваться до температур в миллионы градусов
и удерживаться вместе в течение нескольких секунд.
Никакой обычный контейнер не способен вы держать таких
условий. Ведутся экспериментальные работы с различными
системами с использованием магнитных полей и лазеров.
Прогресс в этой области есть. Удалось добиться получе-
ния термоядерной реакции в ограниченном масштабе
однако вырабатываемая при этом энергия значительно
меньше энергии, затрачиваемой на создание необходимых
условий в термоядерном реакторе Ученые надеются, что
в ближайшем будущем управляемые термоядерные pear
ции станут реальностью. Если это произойдет мы полу-
чим источник энер> ии, который не только обладает колос
сальной мощностью, но и использует распространенные
вещества. Вероятность взрыва термоядерного реактора
и распространения при этом радиации невелика, однако
в ходе реакцию синтеза образуются радиоактивные отхо-
ды — изношенные элементы реактора.
U72]
ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ

Токамак
Большинство исследовании термоядер
ных реакции проходят на оазе разраоо
тайной в СССР установ* и токамак (то
роидальная камера с магнитными
катушками). В центре этой установки на
ходи гея тороидальная (похожая на бу
блик) труба, заполняемая газами для
синтеза. Снаружи трубы расположены
большой электрический индуктор и маг-
нитные капшки. Индуктор создает в
азах электрический ток, который nai ре-
вает их до состояния совокупности заря
женных частиц — плазмы. В то же время
ча плазму действует сильное магнитное
поле, создаваемое током и катушками.
Магнитные поля (см. стр. 274-275)
удерживают плазму в центре тороидаль-
ной камеры так, что она не касается сте-
нок и поэтому может очень сильно разо
греваться, переходя к реакции синтеза.
Дополнительное нагревание можно обе-
спечить, бомбардируя п тазму мощным
микроволн) вым излучением, а также
вводя в камеру лучки частиц.
Тороидальная Kami ра
Внутри камеры созван вакуум,
в который вводятся топг.ивные газы.
- Магнитные катушки
Намотаны на вакуумную камеру, к ним
подведен мощный электрический ток.
Катушки создают в камере магнитное
поле
Ин (УКТОР
Электрический ток, подаваемый на
индуктор в иентре машины, усилива-
ется и создает в плазме вихревое элек-
трическое поле. Это поле нагревает
газы до состояния плазмы и создает
вокруг нее магнитное поле. Оба поля
удерживают плазму в иентре камеры.
Плазма
Газы, поступающие в камеру, нагревают-
ся до столь высоких температур, что
превращаются в плазму — ионизирован-
ный газ, совокупность свободно движу-
щихся разноименно заряженных частиц.
Магнитное поле сжимает плазму в тон-
кий шнур, проходящий по центру каме-
ры. Высокая температ) ра и давление
приводят к реакции синтеза.
Термоядерный реактор
Возможно, термоядерный реактор
будет устроен следующим образом.
Дейтерий и тритии подаются в торо-
идальную камеру- где вступают в реак-
цию термоядерного синтеза. В резуль-
тате синтеза образуются нерадиоак-
тивный гелий, который покидает
камер], и быстрые нейтроны, hi мера
покрыта слоем лития. Нейтроны,
попадая в ?гот слой, преобразуют
часть лития в тритий, который извле-
кается и вневь подается в камеру.
Нейтроны также на ревают оболочку,
и эта теплота отводится теплообмен-
ниюм на котел паре, енератора.
Внешняя ооолочка реактора поглоща-
ет медленные нейтроны, прохо 1ящие
через с той лития
KAMFPA	ГА ТЫ
СОЛНЕЧНЫЙ СИНТЕЗ
Тепловое и. ве овоеизлучениеСолнца
используется для получения нергии
разными способами. Ни один из них
пока не стал для нас основным источ-
ником энергии, но в будущем они
могут приобрести большое значение.
Энер, ия Солнца возникает в результа-
те термоядерной реакции, которая
служит источником излучаемых
Солнцем ген ла и света..
- Вода из турбин -
Паровой котел
Парна
ТУРБИНЫ
(173]

ЧАСТЬ 3
волны
Введение 176
Свет и изображение 178
Фотография 198
Печать 208
Звук и музыка 218
Дальняя связь 234
Введение
НА ПРОТЯЖЕНИИ ВСЕЙ НАШЕЙ ЖИЗНИ нас ежесекундно атакуют волны различном
природы, несущие энергию. Звучит устрашающе, однако оеслокоитыя не о чем, потому
что обльшая часть этой энергии проходит мимо нас, а в некоторых случаях сквозь нас, не при-
чиняя вреда. Впрочем, благодаря органам чувств мы все-таки воспринимаем небольшую,
но очень важную часть этого бесконечного волнового потока: кожей — тепловое излучение.
глазами — видимый свет, ушами — звук. А с помощью устройств, описанных в этой части
книги, мы можем делать гораздо больше: общаться на немыслимом рас., гоянии, видеть скры-
тые миры — микроскопические и астрономические, а также воссоздавать картины и звуки
из прошлого.
Усиление н минх чувств
Устройства которые используют энергию волн, раздвигают границы нашего восприятия, поз-
воляют услышать или увидеть то, что недоступно ушам и глазам. Телескопы и микроскопы уве-
личивают возможности нашего зрения, открывая то, чго без этих устройств мы бы никогда не
увидели. Печать и фотография воспроизводят слова и картинки на бумаге в цвете, а голограм-
мы, которые создаются лазерами с помощью световых волн, перелают настолько реальные
изооражения, что, кажется, их можно потрогать. Технологии записи звука и движения даю-*
возможность «оживить» эти изображения. Описать работу этих устройств в большинстве слу
чаев достаточно просто, ведь многие из них, например фотоаппарат, магни тофон, видеомагни
тофон, к пефон — хорошо знакомые нам вещи, кот орые можно найти практически в каждом
доме. Гораздо сложнее понять, как они используют волны.
ЭН1РГИЯ В ДВИЖЕНИИ
Когда мы имеем дело со швейной машиной или бензиновым двигателем, понятно, как энергия
переходит из одного вида в другой. А вот с устройст вами, принцип работы которых основан
на использовании энергии волн, все не гак очевидно.
Особенность волны заключается в том, что сквозь материю движется только сама энергия, не
увлекая за ..обой частицы вещества. Например, когда в пруд падает камень, от той сочки, где он
соприкоснулся с водой, расходятся круги Но видимое направление распространения волн
(горизонтально ь стороны) не совпадает с направлением движения самой воды оно верт икаль-
но. Вода на поверхности пруда качает оказавшиеся на ней предметы только ьверх-вниз Волны,
которые используются в электромагнитных приборах, работают по тому же принципу.
Расстояние между последовательными подъемами называют длиной волны, а число таких
подъемов за одну секунду — ее частотой. Свойства волны зависят от этих характерно и к.
ВВЕДЕНИЕ
РАС ПРОСТРАНЕН! IE ЗВУКОВЫХ ВОЛН
В механизмах используется два типа волн: звуковые и электромагнитные Первые представ тякл собой
колебания частиц магерии и поэт ому могут существовать только в ней, например в воздухе, воде, стек-
ле, стали, кирпичах или цементном растворе. Исли зас тавиз ь частицы такой материи колебаться, го
звук с может через нее пройти. Отдельная зву коьая волна предст авляет собой цепочку колеб *ющихся
молекул воздуха, воды или твердых материа, ов. Когда включен динамик, колеблется его деталь —
[I ффузор, а вместе сними находящиеся рядом молекулы воздуха Но, как и в слу чае волн в воде, сами
молекулы не движт тся ьдоль направления распространени > звука — они лишь передают его энергию.
Если что-либо колеб тется со скоростью белее 20 раз в секунду, мы сможем это усль ша . ь. Это самый
низкий зву к, который различает человеческое ухо При учащении колебаний частота (то есть высота'
звука увеличивается При частоте свыше 20 000 колебаний в секунду звук с гановитсч очень высоким,
и мы уже не можем его услышать. А вот у льтразвуковой сканер прекрасно работает с таким высокочас-
1 отным звуком, позволяя наблюдать работу внутренних органов человека.
Распространение электромагнитных волн
Вторая разновидность волн — >лск грома! нитные — включает в себя тепловые, световые и радио
волны. Такие формы энергии часто называю! излучением Как и звуковые волны, электромагнит
ные различаются частотой, но в электромагнитных волнах колеблются не частицы материи, а элект-
рические и магнитные поля. Такие поля могут существовать даже в пустом пространс гве например,
твезды мы видим 6гагодаря их излучению, пришедшему к нам через межзвездный вакуум.
Э,1< ктромагнитные волны способны проникать сквозь различные предметы, как и звук. Так мы
можем видеть через оконные стекла все, что происходит на улице: свет проникает сквозь стекло.
Правда, в материи лк>бые колебания постепенно затухают. Каждая электромагнитная волна харак-
еризуется собственной частотой. У видимого света различные частоты выражаю гея в различных
цветах, полобно тому как бо**ее высокая и более низкая частота зву ка проявляются в различных
диапазонах голоса: сопрано и бас, к примеру Скорость элек  рома* нитной волны зависит от того, где
она распро^ граняется: чем материя плотнее, тем меньше эта скорость. 11оэтому самая бо 1ь,пая ско-
рость электромагнитной волны — в вакут ме. Она в миллион раз превышает скорость зву ка в воздухе.
Передача информ ации волнами
Волны и излу чение не только переносят энергию, но могут также содержать определенный сигнал.
Постоянные во,.нь., например луч кар манного фонарика, не несут в .ебе никакой информации.
Но если такой луч прерывать или изменять его яркость, можно переда, ь некое сиоощение. Именно
так действуют некоторые приборы: они передают на большие расстояния музыку, голос, текст или
изображения, транс фюрмируя зву ковые и световые волны в радио- и электрические волны разной
частоты и амплитуды. Устрэйст ва, описанные на страницах этой книги, демонстриру ют различные
примеры передачи информации с помощью волн: от разговора по телефону с соседом по п ющадке
до слабых сигналов космического зонда, ко горый мчится к да. >ьнему краю Солнечной системы.
волны
Свет и изображение
Зрительное восприятие предметов
*\7У*изнь изобретателя не обходите я без неудач. Для меня самым
Ух-\болезненным стал провал моего бизнеса по производству спор-
тивных сувениров. Доведя до совершенства складное резиновое копье
и великолепный стеклянный диск для метания, я поручил их изготов-
ление своему ученику. Вскоре его первоначальный энтузиазм сменился
Световые лучи
Все источники света испускают распространяющиеся
во всех направлениях лучи. Когда они попадают на
предметы, то отражаются от них. Когда световое излу-
чение попадает в глаза, мы видим или источник све га.
ЗРЕНИЕ
Хрусталик глаза преломляет световые лучи, которые
отражаются от предме гов. Он формирует образ пред-
мета на светочувствительной сетчатке глаза, затем этот
образ передается по нервным импульсам в мозг В дег.
ствительности на сетчатке формируется перевернут»*
изображение, и именно мозг переворачивает изоора
жение в нужное положение.
Хрусталик
О । раженные —।
ПРЕДМЕТОМ
ЛУЧИ
Глазное
я ь локо
И ЗОЬРАЖЕНИЕ ПРЕДМЕТА
1
(178]
СВЕТ И ИЗОБРАЖЕНИЕ
Т~Гредпо южив, что он просто переутомился, я сокра-
11 тил его рабочий день и улучшил вентиляцию в мас-
терской. Однако его состояние ухудшалось, и в один пре-
красный день он подстерег меня в лаборатории, заявив,
что н мастерскую врываются мамонты. Он настаивал
на том, что це. 1ая процессия этих созданий, окутанных
стеклянным диск. Кроме того, увеличительное стекло
может отбрасывать изображение на поверхность. Пучки
света с каждой точки предмета преломляются стеклом
и попадают на поверхность. Пучки пересекаются, зеркаль-
но отображая мамонтов, в то время как солнечные лзчи
собираются в одной точке на стене.
Формирование изображения
дымкой, проникает в мастерскую через стену. Не про-
шло и часа, как до нас дошел слух, что мп терская и все,
что там находилось, сгорело дотла. Я понял что
в спешке испуганный паренек, должно быть, опрокинул
подсвечник. Я был крайне огорчен потерей однако решил
подыграть парню и списал несчастный случай на духов.
Когда световые лучи проходят через прозрачные материалы,
например с текло, они преломляются. Близкорасположенные
предметы через увеличительное стекло кажутся нам гораздо
больше, поскольку лучи, преломляясь в линзе, попадают
। глаз под большим углом. Вот почему глаз мамонта выгля-
дел огромным, когда я смотрт л на него через выпуклый
[179]
волны
ОСВЕЩЕНИЕ
Существует два основных способа создания искусст 
венного освещения Первый — подогревать что-ли
бо до такой степени, что начнет излучаться свет. Пламя
свечи или керосиновая лампа содержат частицы углеро-
да, которые раскаляются добела при сжигании вое а или
керосина. В лампочке нить накаливания нагревается
настолько, что начинает светиться. Второй способ —
провести электрический ток через газ или пар таким
образом, чтобы газ или пар засветились. Оба метода ос-
нованы на том. что Электроны — мельчайшие заряжен-
ные частицы в атомах — излучают энергию в виде свето-
вых лучей.
Стабильный атом
В атоме электроны доижупи. i по конш нтри-
ческим орбитам вокруг ядра.
Элек i роны о гдаляются
Нагревание или электрические силы увеличь юют
энергию электронов, что дает им юэ.-южность
•Перес какие ать* со своих орбит на более удаленные
ЭЛЕКТРОНЫ ВОЗВРАЩАЮТСЯ
Электроны возвращаются на свои орбиты, их
энергия уменьшается из-за излучения ими пор-
ции света
ФоС<1 vPHOF НОКРЫ ГИЕ -. --СТЕКЛЯННАЯ ТРУБКА
-----------------------!---------------------
ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА
На каждом конце стеклянной т рубки в этой лампе находят
ся электроды, которые нагреваются током и порождают
свободные электроны. Электроны разгоняются под действи-
ем электрического поля внутри трубки, врезаются в атомы
паров ртути, и те испускают невидимые ультрафиолетовые
Уличное ocbj щнние
Иве г люминесцентного освеще
ния ( оно в основном и исполь-
уется при V тичном освещении)
зависит от вещества внутри труб-
ки. Натриевые лампы содержат
пары натрия которые зри про-
хождении через них тока дают
желто-оранжевый свет. Неоновые
лампы содержат несколько видов
газов; сам по себе неон светится
красным цветом.
лучи. Лучи соприкасаются с фосфорным покрытием
на внутренней поверхности трубки и возоуждают электрс
ны в атомах фосфора, которые в свою очередь излучают
свет видимого диапазона Такой вид свечения называется
люминесценцией.
Электронная
фотовспышка
Электронная вспышка
фотоаппарата похожа
на люминесцентную \
лампу. При нажатии на затвор
конденсатор иве металлические
пластинки) внутри камеры создает сильным
электрический разряд, и через лампу-вспышку
протекает кратковременный ток большой силы.
Тот в свою очередь создает яркую вспышку света
в лампе.
[180]
СВЕТ И ИЗОБРАЖЕНИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛАМПОЧКА
Главный элемент обычной электрической лампоч-
ки — вольфрамовая нить накала, скрученная в тугую
спираль. Проходя через нее, ток нагревает спираль добе
ла: ее температура достигает 2500°С. Из вольфрама нити
делают потому, что у него высокая температура плавле-
ния, то есть при нагревании он не плавится Лампа
содержит инертный газ аргон, который предо! вращает
окисление металла в колбе Такое окисление привело бы
к перегоранию нити накала. Газ обычно разрежен.
В современных электрических лампочках каждая
спираль нити накала состоит из более мелких спиралей.
Такая структура повышает ее светимость.
1181]
волны
АДДИТИВНОЕ СМЕШЕНИЕ ЦВЕТОВ
Многие цветные изображения на самом деле не сов-
сем такие, какими мы их видим. Человеческий
глаз в действительности воспринимает лишь три основ-
ных цвета: красный, зеленый и синий, а остальные полу
чаются путем их смешения. Изображения, являющиеся
источниками света, например цветные телевизионные
изображения (см. стр. 246), создают цвета при помощи
аддитивного смешения — соединения в разных пропор-
циях грех основных цветов. Освещение сцены также
смешивает три основных цвета различной яркости.
ЧЬРНЫЙ
Три основных цвета —
красный, зе юный и синий.
Когда свет не испускается
и цвета для смешения
отсутствуют получается
черный цвет.
Ж1 лтый
Когда белый предмет
освещается зеленым и крас
ным светом, мы видим его
желтым. Например, желтый
цвет в телевизионном изоб-
ражении — на самом деле
зеленые и красные точки
или полоски.
ГОЛУБОЙ
Смешение двух основных
цветов в равных пропорци-
ях называется дополнитель-
ным цветом. Желтый —
дополнительный цве.
Дополнительным является
и голубой, образуемый
при смешении синего
и зеленого цветов.
Пурпурный
Пурпурный — это трет ий
дополнительный цвет,
образуемый смешением
красного и синего цветов
Все оста тьные цвета образу-
ются при смешении основ-
ных цветов в различных
пропорциях.
ЬЫЫЙ
Белый свет возникает
при смешении в равных
долях красного зеленого
и синею света.
[182J
СВЕТ И ИЗОБРАЖЕНИЕ
СУБТРАКТИВНОЕ СМЕШЕНИЕ ЦВЕТОВ
В полиграфии изображения получают методом суб-
трактивного смешения цветов. Изображения сами
по себе в этом случае не являются источниками света,
а отражают некоторые из основных цветов и поглоща-
ют другие основные цвета. Такой способ дает цвета,
отличные от полученных при аддитивном смешении.
Бтлый
ЧЕРНЫЙ
Ч.рный । чет п> щ v ча
егея из пигмента, которы й
поглощает все три луча основны х
цветов. Они не от ражаются, и поверх-
ность выглядит черной.
Bf Iblfl
Бс.ая поверх
ность отражает все
л} чи света, попадающие на
чее и ничего не поглощает. Все три
луча<.вета отражаются и, смешиваясь,
образуют белый цвет.
Желтый
При попадании
на желтую поверхность
белого луча света синий луч
пог ющается, а красный и зеленый
отражаются, что дает желтый цвет.
Г(УП ЬОЛ
ость
чи i_ г красит. гуч .вета^^^И
из освещающего ее света. Си ний
и зеленый о .сражаются и смешиваются
в голубой. Смешение желтого и голубого
вычитает синий и красный свет, оставляя
только зеленый.
Жгптнй
Пурпурный
Чгрный
1Ь ИВ РНЬПI
р рн~я повер?
ность по ющает зе те-
ный луч света из попадающе
го на нее белого света, а красный
и синий отражаются и смешиваются
дообразования пурпурного. Смешение пур
тз рного с желтым выч итает зеленый и си- к
ний,оставляя красный цвет.	А
[183]
волны
Зеркала
Изображение
Предмет
Вогнутое зеркало
Лампочка
Выпуклое
зеркало
Параллельные лучи
В ПУЧКЕ СВЕТА
ПЕРИСКОП
Перископ позволяет видеть то, что находит-
ся за углом. Он состоит из двух зеркал: одно
из них отражает световые лучи, исходящие
от предмета, на второе зеркало, которое
направляет лучи в человеческий глаз.
Плоское зеркало отражает световые лучи под тем же углом, под кото-
рым они падакл на него. Световые лучи попадаюг в глаз, как если
бы они исходили непосредственно от предмета за зеркалом. Именно по-
этому мы видим изображение предмета в зеркале. Это изображение на-
зывается мнимым, и оно симметрично относительно вертикали: правая
сторона отраженного объекта становится левой. Изображения, создава-
емые двумя зеркалами, как в перископе, не изменяют правое на левое,
поскольку второе зеркало исправляет изображение.
Зеркала заднего вида
Зеркало заднего вида выпуклое, выгнутое к зрителю. Оно отражает световые
лучи от изображения так, что те отклоняются. Глаз видит изображение,
уменьшенное в размере, — так обеспечивается широкое поле обзора в зеркале
Зеркала фар
В фарах и фонарях за лам
почкой расположено вог -
нутое зеркало. Световые
лучи отражаются изогну-
той поверхностью таким
образом, что становятся
параллельными и образуют
узкий и яркий пучок света.
1184]
СВЕТ И ИЗОБРАЖЕНИЕ
Эндоскоп
ОШОВОЮКОННЫТ технологии -
ГТринцип действия оптоволоконных	~
11 устройств основывается на полном
отражении света от внутренней поверхности
волокна, что приводит х продольному распространению пучка. Нить
сделана из очень чистого стекла, чтобы не было потерь световой
энергии, и покрыта светоотражающим веще твом, как обычное
зеркало. Независимо от количества изгибов нити и ее длины изображе-
ние, созданное линзоч на одном конце кабеля, возникает и на другом.
С помощью эндоскопа врач может рассмотреть все, что про-
исходит внутри организма, не делая разреза. Узкая тру бка.
содержащая оптоволоконный кабель, вставляется, например,
в горло. Световоды передают свет по волокнам для освещения
органов. Полученное изображение органов передается по
тргбке на другом конце котопои находится окуляр, где оно
воспринимается глазом. Кроме того, оболочка эндоскопа со
держгт требчи для жидкости и воздуха, канал для небольших
хирургических инструментов, а также канаты (тросы) для уп-
равления изгибом дистального конца.
Канал для инструментов
Трубка для откачки
или нагнетания жидкостей
Канат для управления изгибом —
ДИСТАЛЬНО! О КОНЦА
Световод для oci f щения
Cbi говоддля получения изображения
Трубка для
НАКАЧКИ"
ОЗ КАЧКИ
ВОЗДУХА
Окуляр
Кнопки
управлени _
Рукоятки
поворота
дистаяыюн
КОНЦА
С помощью
рукоятки пово- I
рота произво-
дится управление
изгибом дисталь-
ного конца
Корпус эндоскопа
Корпусу	t-'S
подключены источники .
света, трубки
для подачи жидкостей ] 1
и воздуха. Корпус 1
соединяет их
с соответствуй	’ I
ющими трубками I "
Оболочка
эн дос копа
[185]
волны
линзы
Линзы — важнейший элемент прибороЕ работающих со
светом. Такие оптические инструменты, как микроскопы
и телескопы, с помощью линз создают изображение. А многие
из нас даже на мир смотрят сквозь линзы. Для света они явля-
ются оолее плотной ма серией по сравнению с воздухом, поэто-
му лучи отклоняются от своего первоначального направле
ния, словно ищут более короткий пугь. Линзы в очках и
контактные линзы дополняют хрусталик глаза (см. стр. 178),
koi да тот не способен преломлять лучи под углом, необходи-
мым для четкого изображения.
ВЫПУКЛАЯ ЛИНЗА
Выпуклая линза в цент ре толще, чем по краям. Лучи света исхо-
дящие от объекта, проходя г через нее и сходятся в одной точке
для получения действительного, или реальною, изображения.
Вогнутая линза по краям толще, чем в центре Она заставляет лучи
света расходиться. Когда они попадают в глаз, он видит бо. гее малень-
кое мнимое или виртуальное, изображение объекта (см. стр. 184).
Передняя выпуклая линза
Телескопическое
ИЗОБРАЖЕНИЕ
Чтобы обеспечить наибольшее
оптическое увеличение, передняя
выпуклая линза перемещается
вперед, а вогнутая линза — назад.
Это сужает поле зрения.

Объектив
Объектив дает перевернутое действительное изображение как
на пленке фотоаппарата, так и на светочувствительном эле-
менте телекамеры (см. стр. 242). Степень увеличения изображения
может быть различной, благодаря чему достигается ощущение
приближения камеры к объекту или ее отдаления, в то время как
на самом деле камера остается на месте.
Объектив состоит из нескольких линз, которые двигаются вперед
и назад для изменения угла, под которым 1учи света через них про-
диапазон углов, под которыми лучи от
ь объектив, а значит, меняется и поле Еренич.
Здесь показан объектив из трех линз.
Центральная вогну гая линза и передняя вы-
пуклая линза либо приближаются дпуг к другу,
обеспечивая обзор под широким углом, либо расхо-
дятся для получения телескопического (приближенного, увеличен-
ного) изображения. Задняя выпуклая линза остается неподвижной.

ИЗОБРАЖЕНИЕ,
ПОРУЧЕННОЕ
ШИРОКОУ ГОЛЬНЫМ
ОББЕКЗИВОМ
Для получения изображе-
ния с широким углом
обзора передняя выпуклая
линза перемещается
назад, а вогнутая линза —
вперед, тем самым сокра-
щается расстояние между
линзами и угол оизора
становится шире.
[186]
СВЕТ И ИЗОБРАЖЕНИЕ
Лучи cbfta
Мнимое изображение
Линза
Глаз
Объект
Boi НУТАЯ ЛИНЗА
Задняя выпуклая линза
Предполагаемый
путь СВЕТОВЫХ
ЛУЧЕЙ
Изображение, полученное
широкоугольным ОБЪЕКТИВОМ
В широкоугольных объективах поле зрения
достаточно большое, чтобы захватить
ТЕЛЕСКОПИЧЕСКОЕ
ИЗОБРАЖЕНИЕ
В телеобъективе происходит сильное
увеличение (приближение) объекта. Однако
из-за уменьшения поля зрения мы можем
видеть лишь незначительную его часть.
УВЕЛИЧИТЕЛЬНОЕ СТЕКЛО
Увеличительное стекло — это большая выпуклая линза. Если прибли-
зить увеличительное стекло к маленькому предмету, можно увидеть
его увеличенное мнимое изображение. Когда лучи выходят из объекта,
линза заставляет их сходиться и входить в глаз в одной точке. Часть мозга,
которая отвечает за зрение, всегда предполагает, что попадающие в глаз
лучи света представляют собой прямые линии, поэтому рассматриваемый
объект кажется больше, чем он есть на самом деле.
большой объект. Для удобства степень оп-
тического увеличения можно уменьшить.

—
[187]
волны
ТЕЛЕСКОПЫ
Линза объектива
ДЕЙСТВИТЕЛЬНОЕ
И.4ОБРА КЕНИЕ
Линза окуляра
Световые лучи
о ОБЪЕКТА
---ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ
«ЕРКАЛО
Телескоп приближает к нам удаленный объект. Напри-
мер, в астрономический телескоп мы можем рассмот-
реть далекую планету’ или галактику Основной принцип
раОоты большинства телескопов состоит в том, что внут-
ри грубы телескопа появляется реальное изображение
объекта — сквозь линзу окуляра можно рассмотреть
объект точно так же, как сквозь увеличительное стекло
(см. стр. 187). Степень увеличения зависит в основном от
увеличивающей силы линзы окуляра.
Свиовые ЛУЧИ
ОТ ОБЪЕКТА
Телескоп-рефрак гор
В телес копе-рефракторе линза объ-
ектива создает действительное
изображение. которое можно увидеть
через линзу оку ляра. Мы видим изо-
бражение перевернутым, но в астро-
номии это не имеет значения. А вот
в подзорном трубе есть дополнитель-
ная выпуклая линза, которая дает
прямое действительное изо Сражение,
видимое через линзу окуляра.
Телескоп-
рефлектор
В гелескопе-реф-екторе
большое вогнутое главное
зеркало дает действитель-
ное изображение, которое
мы видим через линзу оку-
ляра. Вспомогательное зер-
кало отражает лучи, посту-
пающие от первого зеркала,
таким образом, чтобы
действительное изображе-
ние формировалось либо
под .еркалом, либо сбоку
от него.
Телескоп-рефлектор
в астрономии имеет ог
ромное значение, посколь-
ку зеркало можно сделать
очень большим (в отличие
от линзы, которая слома-
лась бы под собственным
весом). Это позволяет ему
собирать большое коли-
чество света, благодаря
чему едва различимые
объекты становятся види-
мыми. Собирание света
от объекта зачастую важ-
нее, чем увеличение, пос
колькт далекие звезды
не кажутся больше даже
при увеличении.
Главное ЗЕРКАЛО
Cxi ма Кассегрена
Световые лучи отража-
ются от главного
зеркала и формируют реальное
изображение на вспомогатель-
ном зеркале. Мы видим это
изображение через линзу окуля-
ра или фотографируем его.
Ку де фокус
Благодаря двум дополнительным зеркалам
реально • илоиражение можно увидеть или
сфотографировать сбоку от телескопа
11881
СВЕТ И ИЗОЫЧ/КЕНИЕ
ДВИЖЕНИЕ (IO ВЕРТИК 5 ЬН( >Й < и и
Движение
по горизонта л ьной
оси
В< I1OMOIATF IbHOE
<ЕРК \ Ю
УПРАВЛ1 HllFTFJlFCkCHIOM
При астрономичи ких наблюдениях
телескоп де 1жен перемещаться,
противодеш твуя вращению Земли
чтобы удаленный объект постоян-
но находился в поле зрения.
Большинство современных теле-
скопия характеризуются азиму-
тальным движением, при котором
труба телескопа вращается по
вертикальной и горизонтальной
осям. Моторы, контролируй мые
компьютером, перемещают теле-
скоп по обеим осям одновременно.
[189]
___волны
БИНОКЛЬ
Бинокль — это два небольших рефрактор-
ных телескопа, которые обеспечивают
стереоскопическое, или 3D изображение.
Каждый глаз видит отдельное приближенное
изображение, а в мозгу они согмещаются
и воспринимаются как одно изображение,
имеющее глубину.
Бинокль имеет принципиальное отличие
от телескопа: он содержит пару призмати
ческих зеркал между объективом и линзой
окуляра. При <матическ ie зеркала отражают
лучи света таким образом, чтобы создавалось
прямое неперевсрну гое изображение. Кроме
того, призматические зеркала удлиняют путь
света между линзами, что сужает поле зрения
и усиливает увеличение в короткой зритель-
ной трубе. Две линзы объектива могут распо-
лагаться дальше друг от друга, чем глаза, тем
самым улучшая объемное зрение.
Линзы окуляра----
Призматические
t РИАЛА
Линза объектива дает переверну-
тое изображение. Первая призма
переворачивает его относительно
вертикали. а вторая — относи-
тельно горизонтали, так	.
чтобы у изображения -лево	I
и •право», •вверх» и «нш»	I
были такими же, как
у первоначального объекта.
Лин’Ы
ОБЪЕКТИВА

[190]
СВЕТ И ИЗОБРАЖЕНИЕ
Окуляр —
— Ис точник
ЭЛЕКТРОНОВ
•ЗБЫ-МИВА
Образец
конле:н< ОР
Зеркало —-
ЭЛ1КТРОННЫИ МИКРОСКОП
Оптический ми крек коп увеличивает изоораже-
ние в 2000 раз. а электронный микроскоп (спра-
ва) — в миллионы раз. Вместо пу чей света в нем
используется поток электронов (см. стр 180)
Этот микроскоп содержит магнитные «линзы»,
представляющие собой катушки, которь’е обра-
зуют магнитное поле для от к гонения элект ронов
таким же ооразом, как стеклянные линзы пре-
ломляют лучи света В трансми< сионном элект-
ронном микроскопе 'изображенном здесь/ луч
проходит через образец. В рас гровок: сканиру ю-
щем) электронном микроскопе луч отражается
Ът образца.
Действии тьное -
изображение
ОБРАЗЦА
птический микроскоп (слева) дает многократно
увеличенное изображение объекта, который неви-
дим невооруженным глазом. Микроскоп работает по
тому же принципу, что и рефракторный телескоп, но
рассматриваемый под микроскопом объект располага-
ется очень близко от объектива. Линзы объектива дают
увеличенное реальное изображение образца, а изобра-
жение рассматривается через линзу окуляра, что еще
больше его увеличивает. Образец подсвечивается све-
товым лучом, который отражается от зеркала и фоку-
сируется на рассматриваемом объекте специальными
линзами.
Магнитный конденсор -
Л энденсор концентрирует
электроны в пучок, направляемый
на образец
Магнитным объектив
Объектив изменяет направле-
ние электронов, которые про-
ходят через образец. Более
плотные или маа ивные части
образца пропускают меньше
электронов.
Образец--
Магнитныи оку ияр
Окуляр еще сильнее отклоня-
ет электроны, формируя
из них изображение
на флюоресцирующем экране.
ФЛЮОРЕСЦИРУ
кмций ЭКРАН

П91]
волны
ПОЛЯРИЗОВАННЫМ СВЕТ
Видимый свет — это электромагнитные волны свезово-
го диапазона, энергия которых складывается из энер-
гии электрического и магнитного полей (см. стр 239).
В естественном свете колебание полей происходит в плос
костях под случайными углами. В поляризованном свете.
III1Н1П1Ш
и Поляризованный свет
ВЕРТИК/ 1ЬНЫИ ФИЛЬТР
Этот фильтр пропускает только
вертикально поляризованные лучи
Плоскости, расположенные
ПОД С.1Э ЧАЙНЫМИ > I ЛАМИ
ныи слет.
Естественный свет
Лучи, колебант злсктр 'магнитного поля которых
происходит в плоскостях, расположенных под случайными углами.
наоборот, электрическое и магнитное поля колеблются
в одной и той же плоскости (каждое поле — в своей)
Поляризационные фильтры используются, кроме всего
прочею, для создания противобликовых очков и жид
кокристаллических экранов.
Поляризационные фильтры
Если на пути поляризованного света |
поставить фильтр, плоскость которо-
го расположена под прямым углом
по отношению к плоскости лучей,
то свет через него нс пройдет
Поляризационные очки работа-
ют именно по такому принципу
Свет, который отражается от блес-
тящей поверхности, является час-
тично поляризованным: например,
от поверхности воды свет отражает-
ся частично поляризованным гори-
зонтально, а очки представляют
собой поляризационный фильтр,
пропускающий только вертикально
поляризованный свет. Таким обра-
зом, очки не пропускают свет от
бликов с различных поверхностей,
например от воды.
----3FPKA Ю
— Задний ( вертикальный)
ПОЛЯРИЗАТОР
I— Жидкие кристаллы
Поляризованный
свет 
---Задний
элек ГРОД
Передний-------
С оризон; альный)
поляризатор
— Передний электрод
Жи 1КОКРИСТАЛЛИЧВСКИЙ
ЖРАН
Старые жидкокристалли-
ческие экраны, работающие
< сраженном све ге как
например, в калькуляторе
или часах, представляют
«.обой «сэндвич» из жидких
кристаллов. Свет который
попадает на экран, снача.а
поляризуется, а затем попа-
дает через про мрачные элект-
роды и жидкие кристаллы
в задний поляризатор с плос-
костью поляризации перпен-
дикулярной первому
В задней части экрана
х расположено зеркало.
Ес ГЕС ГВЕННЫЙ СВР г
^СЛУЧАЙНАЯ ПОЛЯРИ ЭАЦИЯ'

Жидкие кристаллы поп воз
действием электрического сок?
могут блокировать или про-
пускать поляризованный свет
таким образом, участки экрана
становятся либо темнее, либо
светлее.
[192]
СВЕТ И ИЗОБРАЖЕНИЕ
ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ
идкие кристаллы — это жидкие
вещества, в которых молекулы ор-
ганизованы в структуру, похожую на
структуру .«ристала. Обычно молекулы
находятся в скрученном состоянии, по-
этому, когда поляризованный свет прехо-
дит сквозь жидкие кристаллы, его ппос
лость «опебания поворачивается на ЭД гра
дусов.
Слабый электрический ток изменяет
стру ктуру молекул в жидких кристаллах.
Молекулы располагаются по одной линии
так, что их структура больше не оказыва
ет влияния на поляризованный свет.
Жидкие кристаллы выстраиваются
между двумя прозрачными электродами,
ииторые пропускают световые лучи и яв-
ляются источником электрическою тока.
Благодаря размещению жидких крис-
таллов в отдельных сегментах на жид-
кокристаллическом экране появляются
цифры и буквы. Управляют экраном
микрочипы (см. стр. 359).
Поляризованный
световой ЛУЧ
СКРУЧИВАЕТ» Я
И ПРОХОДИТ
Ток ПОДКЛЮЧЕН
ЭТЕКТ РОДЫ
ПРОВОДЯТ ТОК
/ Выпрямленные
молекулы
Ток
ОТКЛЮЧЕН
ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ
' ВЕТОВОЙЛУЧ
НЕ МЕНЯЕТ
Н П1РАВЛ. НИЯ
И НЕ ПРОХОДИТ
— Ток ОТКЛЮЧЕН
Жидкие кристаллы скручивают поляриз >ван
ный свет таким образом, что он проходит
через задний поляризатор к зеркалу.
Отраженный свет скручивается в обратном
направлении так, что появляется из перепне-
го поляризатора Сегмент остается светлым.
Свет отражается
Свет ыокиру ется
I
Ток ПОДКЛЮЧЕН
Ток проходит через часть жидких крис-
таллов в сегменте. Жидкие кристаллы
не оказь вают зоздействия на поляризо-
ванный свет, который блокируется
задним поляризатором Сегмент
темнеет
СЕ1МЕН1Ы
Цифра ияи буква образуется
группой сегментов, подклю
ченных к аккумулятору или
элементу солнечной бата-
реи. Каждый сегмент свет-
лый и невидимый, но, когда
к сегменту поступает злек-
трический ток. сегмент
темнеет в тех частях, ко-
торые образуют цибры или
буквы.
ЦИФРА 3
Для образования цифр от О до 9 необхо-
димы семь сегментов На рисунке пока-
зано, как пять затемненных сегментов
образуют цифру 3.
[193j
волны
ЛАЗЕР
Слово < лазер» расшифровывается как «усиление света в
результате вынужденного излучения» (от англ. Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation). В отличие
от обычною света свет лазера является корректным. Это
значит, что в каждой точке лазерного луча все электромаг-
нитные волны, его составляющие, находятся в одной фазе
То есть если в точке одна из волн имеет максимальное элек-
трическое поле и минимальное магнитное, то и все другие
волны излучения тоже имеют максимальное электрическое
поле и минимальное магнитное.
Лазеры видимого света используются для цифровой за-
писи и оптоволоконной коммуникации, при проведении
изыскательских работ и измерении дальности, а также для
получения высокоточных и качественных данных. Мощно-
сти инфракрасного лазерного луча хватит, чтобь’ разрезать
металл.
1.	BOTEV, flFHHF АТОМОВ
В лазере энергия сосредоточена
в генерирующей среде — это
может быть твердое вещество,
жидкость или газ. Энергия
возб- ждает атомы в среде,
доводя их до высокоэнсргетичес
кого состояния пока один воз-
бужденный атом не выпустит
спонтанно порцию (квант)
света. В газовом лазере, показан-
ном на рисунке, электроны
в электрическом токе возбужда-
ют атомы газа.
2.	Генерирование света
Квант света от возбужденного
атома взаимодействует с другим
возбужденным атомом, и в резуль-
тате тот тоже испускает абсо-
лютно такой же квант света.
Затем эти кванты взаимо-
деиств) ют с еще большим коли-
чество»: возбужденных атомов
и процесс генерирования света
нарастает Зсрка ta на концах
трубы отражают лучи света
таким образом, чтобы все больше
и больше возрожденных атомов
излучали свет
мощшм ти
С СЕРЕБРЯНЫМ ПОКРЫТИЕМ
з.	Лазер излучает свет
Каждый возбужденный атом ис-
пускает квант света, а каждый
новый квант колеблется точно
так же, как квант который его
•выпустил* из атома. Все
остальные кванты присоединя-
ются, и общий луч становится
достаточно мощным для того
чтобы пройти через полупро
зрачное зеркало с серебряным
покрытием и покинуть лазер.
Энергия выделяется в виде све-
тового пучка.
Газовый лазер
Газовый 1азер генерирует
непрерывный пучок света
по мере того, как атомы газа
поглощают энергию из эле*
тронов, перемещающихся
через газ, а затем выделяют
эту нергию в виде света.
[194J
СВЕТ И ИЗОБРАЖЕНИЕ
ГОЛОГРАФИЯ
Важной сферой применения лазеров является гологра-
фия — трехмерные изображения, которые восприни-
маются как реальный, ооъ< мный предмет. Для голографии
требуется свет с одной длиной волны, который может быть
создан только лазером.
В голографии луч света, генерируемый лазером, делит-
ся на два. Один луч — предметный пучо — подсвечивает
объект. Втором луч — опорный — поступает на фотогра-
фическую п частнику или пленку, которая находится
рядом с объектом. При проявке пластинка или пленка
становится голограммой, на которой можно рассмотреть
трехмерное изооражение объекта (см. стр. 196-19").
С 0UAHI1E ГОЛОГРАМ МЫ
На фотопластинку или пленку падает
газерный свет от объекта и от опор-
ного луча. Таким образом появляется
опорная голограмма, которая дает
изображение при освещении любым
светом. Чго касается кодограммы
в проходящем свете, которая отобра-
жается лазером- то в этом случае два
лу ча проходят с одной и той же сто- ,
роны пластинки или пленки. 1
Оььгкт
РАСШИРИТЕЛЬ ЛУЧА
Пазерный луч расширяется
таким ооразом, чтобы под-
свечивать весь обьект
3i РКАЛО
Згркато
Пи РЫВАТГЛЬ
Опорный луч
Расширитель луча
Рае сбивающая линза расширяет
ла крный луч таким образом,
чтобы он подсвечивал голограмме
ПР1 дмгтныйлуч
Фотографичк ХАЯ
ПЛМ ГИНКА
Разделитель луча
Полупрозрачное зеркало
t серебряным покрытием
пропускает часть лазерного
луча и отражает другую
часть, разделяя лазерный
луч на два луча.
Лаи рный луч
Зеркало
1195]
ВОЛНЫ
ГОЛОГРАММА
Отражательная голограмма создается с помощью фо-
топластинки или пленки и луча лазера (см. стр 195).
На пластинке или пленке световой луч, отраженный
от предмета, смешивается с прямым лучом от лазера.
Каждая пара лучей (один исходит из точки на поверхнос-
ти предмета, второй — опорный) взаимодейству ют друг
с другом. Два когерентных луча взаимодействуют (физи-
ки говорят — интерферируют), при этом они могут
усиливать или, наоборот, гасить друг друга. Результат вза-
имного усиления/гашения называется интерференцион-
ной картиной. Эта картина зависит от интенсивности
исходящих от предмета лучей и яркости поверхности.
---Л'ЧИ ОТРАЖЕННЫЕ
ОТТОЧКИ ПРЕДМЕТА
ТОЧКИ ИНТ1 РФЕРЕНЦИОННОЙ
КАРТИНЫ ВОЗНИКАЮЩИЕ
НА ФОТОЧУ ВС ГВИТЕЛЬНОЙ
ПОВЕРХНОСТИ
—Лучи опорного
ПУЧКА
IAIIIEHHF СВЕТА
ПРИ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ
Если при взаимодействии
двух лучей энергетический
пик одного луча совпадает
с энергетическим спадом
второго, пик гасит спад
и точка интерференции
становится темной (так
называс ши. точка макси
мольного затемнения).
Усиление света
ПРИ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ
Энергетический уровень каждого
луча, словно волна, поднимается
и падает. Если энергетические
пики (или энергетические спады)
совпадают, точка интерферен-
ции будет самой яркой.
Луч света —
----Луч света
- Точка
ВЗАИМОДЕИС .‘ВИЯ
Луч света
Точка взаимодействия
ЭНЕРТЕТИЧЕКИЙ СПАД
(МИНИМУМ)
СВЕТ И ИЗОБРАЖЕНИЕ
— Cbf говые лучи.
ОСВЕЩАЮЩИЕ
ГОЛОГРАММУ
— Мнимое изображение
ТОЧКИ ПРЕДМЕТА
Набор изеинутых
ПРОЗРАЧНЫХ ПЛАСТИН
С ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫМИ
КАРТИНАМИ
Мнимая
ТРАЕКТОРИЯ ЛУ ЧЕЙ
ЗА ГОЛО! РАМ,МОИ
— Расходящиеся
ЛУЧИ. ОТРАЖЕННЫЕ
ПЛАСТИНАМИ
Зрительное вое приятие
ГОЛОГРАММЫ
В момент создания голограмма содержит
гЕчерференционную картину, фиксируемую
пластинками с фотоэмульсией, содержаmeii
серебро. Человек, рассматривающий голограмму
при обычном освещении, на месте пластин
видит трехмерное изображение предмета. Так
происходит из за того, что обычный свет попа-
дает на голограмму, проникает скво.-ь пластины
и отражается отточек, i де был пик интерферен-
ционной картины при записи голограммы. Когда
пучок _вета проходит сквозь атомы серебра,
происходит его дифракция, то ес i ь он распада-
ется на все цвета, как в радуге. Пластины с запи-
санной интерференционной картиной от ражают
тот цвет на котором они были записаны, в глаза
зрителя. 1 аким ооразом глаза могут видеть изоб
ражен не.
Светоотражающие
пластинки
Ьшэсдая пара интерферирующих
гучеи создает свою картину в уль-
я/ тонких изогнутых пластинах.
Когдз лучи света освещают голо-
грамму, пластинки
отражают их и лучи света расхо-
дятся. Глаза в таком случае видят
виртуальный оора. точки предме
та. Это та точка, из которой
исходил све товои луч. Если эта
точка яркая, пластинки содержат
большое количество серебра и от-
ражают больше света для создания
яркого оораза Если же точка тем-
ная, содержание -.сребра в пласти-
нах меньше, а значит, пластины
отражают меньше света.
Заглядывая в глубину
В голое рамме каждый глаз видит множество
точек, оора юванных различными наборами
пластин с интерференционной картиной. Так
создается образ предмета. Два глаза смотрят
в различные части голограммы, а значит, видят
отдельные образы предмета В мозгу они объ-
единяются в один трехмерный образ.
Образ в каждом глазу создается различными
частями голограммы, сформированными луча
ми света, которые исходят от предмета под раз-
личными углами. Каждая часть голограммы
формируется лучами, исходящими из соответ-
ствующей части предмета и под определенным,
углом. Таким образом, поворачивая голову, мы
видим уже совсем другое изображение и вос-
принимаем объект как объемный.
Ле вый глаз
[197]
волны
Фотография
О ФОТОГРАФИЯХ МАМОНТОВ
Однажды, играя в гольф, я заметил, что трава в тех местах, куда падала тень
от мамонтов, стоящих с клюшками, была не такая высокая и зеленая,
как  а солнце. Я продолжал играть, но мои мысли уже были далеко. Я рассуждал:
если случайно на траве появилось из ображение мамонта, тогда, наверное, можно
целенаправленно создать и изображения других объектов!
Возвращаясь в свою мастерскую, я зашел к соседям и попросил помочь
в моем первом эксперименте: лечь спать на траве, на улице. Они отказа
лись. Я ооещал заплатить, и уже через некоторое время они похрапывали,
лежа на траве
Фиксация серебром
Для фиксации изображения в черно-белой фотографии
используется серебро Крошечные кристаллы светочувстви-
тельных солей < еребра находятся во взгешенном состоянии
в же штиновои эмульсии, которая покрывает прозрачную
фотопленку . В фотоаштрвтеобъзггив формируетизображение
на пленке. Воздействия света, даже в течение доли секу нды,
достаточно для запуска цепи химических изменений в
кристаллах. Они начинают pauia даться на черные точки
серебра Когда пленк проявляют, процесс образования
серебра завершается — создается не!атив объект а съемки.
Экспозиция	Проявление	Hi гатив
Когоа свет, исходящий от ярких частей объекта	Проявитель превращает ионы серебра в сер.6- Серебро сохраняется
попадает на пленку, кристаллы в эмульсии начинают	ро, а фиксажный раствор растворяет и удаля- в тех местах, где объ
[198]
ФОТОГРАФИЯ
Рис. 1
Рис г
Рис. 5
В следующие пять дней
я просил соседей укладываться на то	к Лонцу неде ш у меня
было идеальное их изображение! Вскоре мою инициативу подхватили
и другие. Можно было видеть, как группы школьников неподвижно л. али
на газоне моей мастерской.	*
Однако возникли некоторые сложности. Если объекты съемки:-, ходили ''''У
со своего места, то приходилось постоянно подравнивать траву, чтобы
сохранить изображение. Кроме того, такие изображения было сложно
показывать другим, не говоря об астрономически дорогом обрамлении. Если
бы нашелся способ уменьшать людей в размерах, прежде чем сохранить их
изсдражение, я уверен, мое открытие имело бы олестящее будущее.
Печать изображения
Изображение печатают на фотобумаге, пропитанной такой
же «.веточу встви гельной эмульсией, как и пленка. Бумагу
освешакл через негатив — нередко с увеличителем, кото-
рый проецирует увеличенное изображение с негатива.
Затем бумагу проявляют чтобы получить изображение
Светлые области в негативе становятся темными на
бу маге, то есть такими же. как и в самом объекте с ьемки.
Существует способ создать изооражение непосред-
ственно на фотопленке или бумаге без создания нега-
тива
ПРОЯВЛЕНИЕ И ЗАКРЕПЛЕНИЕ
Работа с фотопленкой и фотобумагой
проводится под красным светом, к ко-
ЭКСПОЗИЦИЯ
Изображение < негатива создается на фотобумаге после
того, как негатив помещают в увеличитель. Перемещение
объектива позволяет увеличивать размер изображения.
торому эмульсия нечувствительна.
Позитив
Светлые области негатива
становятся на бумаге
темными, а темные —
светлыми
1199]
волны
Однообъективный зеркальный фотоаппарат
Первая шторка
Пленк
Кнопка
СПУСКА
Приемная
КАТУ11Г А
Стекло
ВИДОНА KAI ЕЛЯ
Поворотное
ЕРКАЛО
РаАСТОЯНЕ*!
между ШТОРК АМН
Вц 1РАЯ
лтОрка
ПЯТИУЮЛЬНАЯ
ПРИАМА
ФОКУСИРОВОЧНЫИ
ЭКРАН
Фокусированный ЛКрМ
изготавливается из ма
то-его стекла Объесп
и зеркало формируют
воспринимаемое глазами
изображение на экран
(кран и пленка находят-
ся на одинаковом рассто-
янии от зеркала
При фокусиро 1ке изобра-
жения на экране оно
одновременна	.'
фокусируется /
и на пленке. /
ШГОРНЫЙ фотозатвор
Затвор состоит из двух шторок располо-
женных перед пленкой. Они приводятся
в действие пружиной. Первая шторка
закрысаст пленку Когда нажимается
кнопка затвора, первая шторка псреме
ищется и пленка освещается лунам света
из объектива. Вторая шторка закрывает
____ пленку.
Каа сета
СФОГОПЛЕНМ'Й
[200]
ФОТОГРАФИЯ
Некоторые камеры оснащены сразу двумя наборами
линз: один — для оозора изображения второй — для
передачи его на пленку. Многие фт ографы предпочитают
видеть реальное изооражение, попадающее на пленку,
перед тем как сделать снимок Однообъективный зеркаль-
ный фотоаппарат получил свое название потому, что
в нем один набор линз используется как для прос мотра
изображения, так и для фотографирования. Такой фото
аппарат оснащен поворотным зерка лом, которое располо-
жено перед пленкой под углом 451 радусов и отражает луч
света из объектива на фокусировочный экран. На экране
формируется изображение, а свет, проходящий через
экран отраж ается гранями пяти' гольной призмы и на-
правляется на стекло видоискателя, где изображение
видит фото1раф При нажатии кнопки спуска зеркало
поднимается, и луч света попадает на пленку.
Диафрагма
Диафрагма к "нтролирует диаметр
Обьг.кгив
Высококачественный объектив cocmt ит из нескольких
элементов, формирующих четкое изображение
на пленке. Поле оозора зависит от фокусного раса юяния
объектива, которое представляет собой такое
pact тояние от ооъектива до пленки когда бесконечно
удаленный объект находится в фокусе.
1Ьч< ВЕТА
отверстия объектива. Она находит-
ся в центре объектива и содержит
набор поворотных лепестков, кото
рыг двигаются открывая и закрывая
центральное omi ерстие. Чем шире
диафрагма, тем больше света прохо-
дит в объектив.
1201]
волны
ЦВЕТНАЯ ФОТОГРАФИЯ
Все обилие красок любой цветной фотогра-
фии создано только тремя слоями допол-
нительных цветов (см. стр. 183). Когда вы
смотрите на фотографию, све г проходит через
1. СВЕТОЧУВСТВИ ТЕЛЬНАЯ
ПЛЕНКА
Пленка состоит из трех свето-
чувствительных слоев. Средний слой
чувствителен к зеленому.
з. Цветной проявитель
Добавляет пурпурный красителе
к частицам серебра.
слои и объединяется для создания полноцвет
ного изображения. Освещение пленки создает
цветной негатив, а при печати получается
изображение с реальными цветами
2. Первый проявитель
Пурпурный свет не содержит ж-
•геного. Он не заимодействует
с зеленым слоем, поэтому на .то-
ром слое не обра дуются ионы се-
ребра.
4. Растворение серебра
После растворения серебра пленка
окрашивается в пурпурный цвет.
1202]
ФОТОГРАФИЯ
ЦВ1 ТНАЯ ПЛЕНКА
ПЕРЕД ПРОЯВЛЕНИЕМ
Слой.
ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ
КСИНЕМУ
Стой.
ЧУВСТВИ ГЕЛЬНЫЙ
К ЗЕЛЕНОМУ
Слой.
ЧУВС ГВИ ГЕЛЬНЫЙ
К КРАСНОМУ
Трехслойная система
Каждый из светочувствите 1ьных слоев в цветной п генке работает по
принципу черно-белой пленки. Верхний слой чувствителен только к
синему свету, средний слой — к зеленому, а нижний — к красному.
Три слоя определяют количество этих цвс . ов в изображении, создан-
ном на цветной пленке светом из объектива фотоаппарата.
При освещении во всех слоях фстоп зенки под действием лучей
соответствующего цвета появляются ионы серебра как и на чер-
но-белой пленке. В каждом слое есть красители, которые соединя-
ются с серебром. Затем серебро растворяется, оставляя слой крас-
ки. Верхний слой становится желтым, средний — пурпурным,
а нижний — голубым
В цветной диапозитивной пленке обращение цветов, показан-
ное на противоположной странице, превращает неосвещенные
слои в слои с соответствующими цветами. Например, зеленый
свет не ра лагает до серебра кристаллы только в среднем слое
таким образом, первый и третий слой становятся желтым и голу-
бым. Свет от эт их двух слоев смешивается, образуя зеленый цвет.
В негативной цветной пленке освещенные слои преобразуются
в окрашенные. Например, желтый проявляется как смесь пурпу р-
ного и голубого которые дают синий цвет Затем изображение
с негатива печатается на цветной бумаге, которая содержит те же
три слоя, что и п тенка, и проявляется таким же образом.
ОЬЗЕК ГИВ ПРОЕКТОРА
I
[203]
волны
ПОЧТИ МОМЕНТАЛЬНЫЕ СНИМКИ
В уже ушедших в прошлое фотоаппаратах типа «Пола-
роид» сразу после нажатия кнопки съемки появляется
специальная карточка. Через минуту начинает проявлять-
ся изображение, и вскоре у вас в руках полноцветная фото
графия. Мгновенная фотография устроена по тому же
принципу, что и цветная (см. стр. 202). Карточка содержит
слои солей серебра, чувствительных к синему, зеленому
и красному свету, которые проявляются слоями с желтым,
пурпурным и голубым красителями. По мере проявления
красители покидают свои слои, продвигаются вверх и соби-
раются в слое под поверхностью где и формируется оконча
тельное изображение.
Ролики
Белый слой
Реактив проникает в долее гту-
оокие св:точувствитсльны.
< той, но благодаря слою экспони-
рования его проникно—нщ
в верхние с пои замедляется
СЛОЙ РЕАКТИВА
ПОПАДАЕТ
НА КАРТОЧКУ
СЛОИ. ЧУ ВСТВИТЕЛЬНЫЙ
Е СИНЕМУ ЦВЕТУ
<НгОС РЕШЕННЫЙ)
Проявитель желтого
— КРАСИТЕЛЯ
Промежуточный слой
Слой ЧУ ВСТВИТЕЛЬНЫЙ
К ЗЕЛЕНОМУ ЦВ1 ТУ
(НЕСИ ВЕШЕННЫЙ)
Проявитель пурпу рного
КРАСИТЕЛЯ
Промежуточный слой
Сюй ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ
К КРАСНОМУ ЦВЕТ У
(ОСВЕЩЕННЫЙ)
Проявитель
IОЛУБОГО КРАСИТЕЛЯ
'—Черная основа
КРАСНЫЙ СВЕТ
ПОПАДАЕТ
НА КАРТОЧКУ .
РЕАКТИВА
1. Карточка
экспонируется
Покрытие карточки состоит
из девяти слоев. Свет проникает
в слои солей серебра, чувствитель-
ные к синему, зеленому и красному
свету. В данном случае изображен
красный свет, воздействующий
на соответствующий слой.
з. Изображение
формируется
Реактив активирует прояви-
тели в светочувствительных
слоях. Там, где соли серебра не
были экспонированы, краси-
тели растворяются и начи
нают подниматься через дру-
гие слои в слой формирования
изображения.
В экспонированных облас-
тях при проявлении образует-
ся ееребро, останавливающее
перемещение красителя.
На рисунке го /убой краситель
в чуе ствительном к красному
свету слое нс может двигать-
ся дальше Желтый и пурпур-
ный, образованные в двух дру-
гих слоях, продолжают
продвигаться наверх.
Желтый и пурпурный
краситель
ПОДНИМАЮТСЯ
Серебро нейтрализует
ГОЛ ЬОЙ КРАСИТЕЛЬ
Реагент попадает
В НЕЙТРАЛИЗУЮШИГи ЛОЙ
1. КАРТОЧКА
ВЫХОДИТ
Карточка проходит через роли-
ки. которые выдзвлшают реак-
тив по границам рамки.
Реактив содержит воду, ще-
лочь, белый пигмент и замут-
нители, предотвращающие
прохождение света. Реактив
проникает > пленку прямо над
соеточувствитс -ьными слоя-
ми, а заму тнители предотвра-
щают попадание света на эти
слои по мере проявления снимка.
4. Изображение
проявляется
Реактив достигает слоя, содер-
жащего кислоту. Этот слой
нейтрализует щелочь и очища-
ет замутнители. Красите ш
ь слое изображения становятся
видимыми на боне белого пиг-
мента, создавая четкое изобра-
жение
)— Желтый и пурпурный
СМЕШИВАЮТС Я В СЛОЕ
ИЗОБРАЖЕНИЯ И ОБРАЗУ ЮТ
КРАСНЫ
[204.
ФОТОАВТОМАТ
Кап шка
рулона
ФОТОБУМАГ И
1. Свет
ОТРАЖАЕТСЯ
Призма переворачивает изо-
браженш, сформированное
спгктивом на бумаге Картинка
занимает правильное положение.
Л1 НТ А ФОТОМ МАГИ
ОЬЪГКТИВ
1. Объект
ОСВЕЩАЕТСЯ
Электронная вспыш-
ка (см стр. ISO) осве-
щает объект съемки,
когда открывается
затвор.
з. Вырезается
бумага
Полоска фотобума-
ги перемещается
вниз после каждого
снимка, и резак от-
резает полоску после
каждых четырех
снимков.


Свет
отоььекта
СЪЕМКИ
Фотоавтомат (фотокабина) произво-
дит серию снимков сразу после фо-
товспышки. По/юски фотобумаги маши-
на погружает в несколько емкостей
с химикатами, проявляющими конечное
изобра кение прямо на бумаге. Фотоав-
томат можег проявлять несколько неза-
висимых полосок с сериями снимков од-
новременно. Таким образом, пока одни
пользователи ждут своих фотогра-
фий, др} гие могут продолжать
пользоваться фотоавтоматом.
волны
КИНОКАМЕРА
Затвор
Световой поток
Линза
Затвор
Световой поток
Съемка
Пленка
Кадровое окно
Июбраже и
Затвор
31 РЕАЛЬНЫЙ видоискатель
( ветовои луч отражается от поверхности
затвора и попадает на видоискатель.
Оператор видит всю сцену кинофильма.
Подающая
катушка
Кадро
вое
окно
Рукоятк I
ГРЕЙФЕРНЬ'
МЕХАНИЗМ
Приемная
катушка
Грейферный
механизм
Кинопленка
Сущестзует четыре
стандартных формата
кинопленки: шириной
35 мм (кинопленка), 16 мм
(телевизионная пленка/,
8 мм и супер-8 (домашнее
зидео). Пленка шириной
70мм используется
для широкоэкранных
кинофильмов.
2 КОНЕЦ ЭКСПОЗИЦИИ
Затвор начинает отсекать свет, подавший
на пленку. Тем временем рукоятка понорачи
вается, чтобы поднять грейферный меха-
низм.
ЗАТВОР ПЕРЕМЕШАЕТСЯ
И ОКАЗЫВАЕТСЯ НА ПУТИ
СВЕТА
П. РФОРАЦИОННОЕ
ОТВЕРСТ ИЕ
1. НАЧ \ЛО Экспозиции
Грейферныи механизм отсоединяется
от перфорационных отверстии > пленю
Черес вырезанный сектор во зращающемся
затвор, свет, прошедший через кинзу, попа-
дает на пленку и формирует изображение.
ПЕТЛЯ ПЛЕНКИ
Пленка образует петлю до и после
кадрового окна. Петли помогают
грейферному механизму двигать
пленку рывками.
TZ ине атограф — это иллюзия, которую создают не только
АМактеры, но и наши глаза. Пленка кинофильма представляет
собой серию неподвижных картинок, которые непрерывно
и очень быстро появляются на экране. Даже когда картинка
покидает экран, ее обра„ остается перед глазами вплоть до
появления следующего изображения. Наши глаза ооъединяют
отдельные изображения — так появляется иллюзия движения.
Кинокамера фиксирует неподвижные изображения на
пленку. Как правило, каждую секунду камера снимает 24 кар-
тинки, или кадра Внутри кинокамеры пленка движется рыв-
ками, от одного кадра к другом) как будто гго фотоаппарат,
который делает 24 отдельных кадра за секунду.
Зубчатый барабан
Зубья барабана попадают
в перфорационные отверстия
и передвигают пленку
от одной катушки к другой
„	Видоискатель
Кадровое
окно	-ja
г Приема
[206]
ФО ГОГР. ’
КИНОПР
Собирающая линза
Лампа
ИСТОЧНИК СВЕТА
< вет от яркой чампы отра-
ха.’тся вогнутым зеркалом
и концентрируется собира-
ющей пинзои для подсвечи-
вания пленки Вентилятор
охлаждает лампу.
Подающая кат> шка
Линза
Пленка опускается —
4. Пленка двигается
Когда рукоятка поворачивается, грейфер
ныи механизм опускает пленку ьнич на один
кадр. Световой поток все еще блокируется
затоориз-
Кинопроектор раиотает по принципу кинокамеры,
только «наоборот». Грейферный механизм рывками
передвигает пленку за кадровым окном, благодаря чему
через линзу проецируется непрерывное изображение на
экран за доли секунды Вращающийся затвор позволяет
свету проходить сквозь пленку, а затем перекрывает
источниксвета таким образом, что изображение исчезает.
Как и ь кинокамере, проектор показывает 24 кадра
в секунду Но он проецирует каждый кадр дважды,
чтобы глаз видел 4Я отдельных изображений —
так снижается мерцание.
Зеркало
Вращающийся затвор —
Кадровое окно
Приемная
КАТУШКА
Грейферный механизм
Вентилятор
Рукоятка -
Петля пленки —
Затвор блокирует
СВЕТОВОЙ поток
[207]
волны
Печать
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПЕЧАТИ
Отпечаток мяты, который сделали мамонты, называется оттис-
ком (высокая печать). Это самый древний из трех основы ix
способов печати, используемый и сегодня. Два других способа:
(равюрь (глубокая печать) и литография (плоская печать).
Здесь и юбражены плоские пластины. В печатных машинах
обычно устанавливаются изогнутые пластины, которые враща-
ются для получения множества копий на листах или полосах
бумаги, но^ам принцип рабо.ы остается тем же.
Гравюра (глу бокая ш чать)
1. На пластине —	2. Краска заполняет
углубленные	углубления,
(утопленные) буквы.
3. Бумага	4. Краска
прижимается	отпечатывается
к пластине.	на бумаге.
[208]
ПЕЧАТЬ
ВАЛЮТА ДЛЯ МАМОНТА
После Mat терски выполненной ковки штампа на огромном валуне меня
попросили предложить оезопасный и по возможности легкий способ про-
изводства банкнот. В результате получилась мятная валюта для мамонта.
Высококачес твенные листы мяты определенного размера хоботом акку-
ратно по одному выкладывались в центр циновки Рядом лежала большая
губка, пропитанная травяной краской моего изготовления Ее постоянно
опрыскивали, чтооь поддерживать необходимый уровень влажности.
Штамп прик ладывали к губке и после этого сразу прижимали к
листу мяты, оставляя на нем изобра кение. Затем листья тща-
тельно вы< ушивали, проверяли и пересчитывали перед отправ-
кой в один из банков мамонтов.
Хотя технология была безупречна, у нас были огромные
проблемы с персоналом. Потери, которые я изначально при-
писывал злоумышленникам, на самом деле объяснялись
заманчивым для мамонтов вкусом новой валюты.
Здесь доказана печать в одну краску. При полноцветной печа-
ти определенные краски наносятся последова1ельно с помо
u-ью различных валиков. Три вида цветных красок вместе
с черной могут создать полноценную палитру цве-
тов и оттенков благодаря смешиванию цветов
в определенных пропорциях.
Литография (плоа <я пгчагь)
I. Изображение буквы
проецируется на света
чувствительную пластину.
2 Пластина обрабатывается, з. Пластина увлажняется,
чтобы букву можно было	а лак отталкивает воду,
покрыть лаком.

4. На пластину наносят
краску. Лак впитывает
краску, а мокрая поверх-
ность отталкивает ее.
5. Бумага прижимается
к печатной пластине.
6. Краска переносится с лака
на бумаг)
ПЕЧ ХТЬ
НА КАМНЕ
И шачальнодля
иго.рафии исполь-
зовались каменные
печа нне формы,от
и произошло название,
которое («словно означает
•письмо на камне».
Художник может напи-
сать картину на камне
каким-нибудь жирным вещест-
вом. которое удерживает краску,
□ затем перенести краску на бумагу
с 1 юмощью пресса. Для современного
литографического
тельные пластины,
на которые можно перенести
текст и фотографии. При печати
офсетным способом краска попа-
дает на специальный цилиндр,
а затем с него на бумагу.
[209j
волны
I ВУЛКАЛЕСА
Деревья валятся, а затея транспор-
тируются на бумажную фабрику
в виое бревен.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ БУМАГИ
ечать едва ли принесла бы пользу, не будь у нас б\ маги Бумагу
делают из спрессованных растительных волокон, в основном
дерева и хлопка Изготовление бумаги предполагает процесс
измельчения растения до его волокон, а затем
выравнивание, склеиьание и покрытие такими
материалами, как пигменты и минеральные
наполнители.
2. Удаление коры
Сначала с бревен снимают кору,
не повреждая при зтом ,амо дерево.
„	Декельные ремни
Ровнитель -i ,.
Удерживают слои целлю-
лозы на неточно»
ленте
Конвейер ->
Прессовые валы
Влажное
6. Прессование
1ента проходит через пре^овые валы,
которые удаляют воду и уплотняют
б) можно? полотно.
Горячие цилиндры
Влажная
БУМА1 ч
СЕТЧУГАЯ ЛЕНГА
А *9* <РР*;97
7. Сушка
Влажное бгмажнех
полотно двигается через
сушку, проходя между
горячими цилиндрами
и лентами конвейера, покры-
тыми полотном, которое впи-
тывает воду. Затем оно прохо-
дит через каландровые валы,
прежде чем бумагу сматывают
в рулоны или режут на листы.
Нижняя ЛЕНТЛ КОНВЕЙЕРА. —
ПОКРЫТАЯ полотном
[2101
ПЕЧАТЬ
Варочный котел
Материалы (куски дерем,
древесная стружка/
сарятся в котле.
НАБОР КАЛАНДРОВЫХ ВАЛОВ
дти каландровые валы разглаживают
поверхность бумаги.
4. Смешивание
Жидкая масса посту-
пает в смеситель.
где в нее добавляются
вс щсства. повышаю-
щие качество бумаги:
канифольный клей, смолы, крас ящие пигменты.
Смеситель взбивает волокна до получения однород-
ной бумажной массы.
5. Формирование бумажною полотна
Жидкая масса из поточной камеры поступает на сетча-
тую ленту Вода стекает через отверстия в сетчатой
тите; уда^ние воды ускоряет! я отсасыванием. Ровни-
тель сжимает вместе волокна на влажной ленте —
получается бумажное полотно.
3. В\РКА В КОТЛЕ
Бревна измельчают, а затем оораоатывают
химикатами о варочном каппе. После варки
Ь-. древесина превращается в жидкую волокнистую
массу Таким образа-ра^тьор.лется лигнин, квязы
вающий волокна дерева. Другой вариант — дерево
размалымют в воде и получают жидкую массу.
Затем эта масса отбеливается
Смеситель -
E МКОСТЬ ДЛЯ СБОРА ВОДЫ
— Поточная камера
Жидкая масса
- Верхняя лента конвейера.
ПОКРЫТАЯ полот ном
г-- Вы- УШГННАЯ БУМАГА
(211]
волны
ПЕЧАТНАЯ ФОРМА
В цветной книге, вроде этой, для печати
изображений используются краски
всего четырех цветов, так называемые
дополнительные цвета — желтый, голубой
и пурпурный (см. стр. 183) — и черный.
Для каждого цвета делается отдельная
печатная форма Создание таких печатных
форм предполагает два процесса: цветоде-
ление и вывод текста. Цветоделение разби-
вает изображение на три дополнительных
цвета и черный, а в процессе набора текст
попадает на пленку
Оптическая система
И( точник < ВЕТА
г ЦВЕТОДЕЛЕННЫЕ ФОТОФОРМЫ
Цветоделение
В процессе цветоде тения выводятся четыре фотофор-
мы для каждой краски, которые в совокупности во<
создадут полноцветное изображение. На каждой
фотоформе изображение разбивается на множество i
точек. Компьютер в сканере контролирует размер I
точек, формируя большие точки там, где плотность I
краски должна быт ь выше, а маленькие точки —
в других частях фотоформы. Разбивка изображения
на точки позволяет печатной форме на1 ечатать
любой цвет любой п тотносги.
НАБОР ТЕКСТА
Лазерный луч
Текст первого издания этой книги 25 лет назад отправили на печать
с помощью лазерной наборной машины. Оператор ввел текст вместе
с кодами, которые соответствовали виду и размеру шрифта. Клавиатура
связана с компьютером, в памяти которого содержатся символы самых
разных шрифтов. Затем компьютер послал сигналы в наборную
машину, где лазерный луч сформирова л буквы на пленке или бумаге
Клавиатура
Текст появляется на экране по мере
того, как оператор вводит его в авто-
мат. Кроме того, непосредственно
в автомат можно вставить диск
с авторской копией текста.
ет сигналы, поступаю-
щие с клавиатуры
в сигналы, которые
управляют лазером
Вращающийся барабан
Лазерный луч —
Пленк а или бу МА1 а —
Лазерный автомат
Фотопленка или фотобумага
вращаются на барабане, пока
лазерный лун перемещается по
пленке или бумаге. Компьютер
включает и выключает луч,
чтобы каждый отдельный сим-
вол формировал! я с помощью
ряда близко расположенных вер-
тикальных линий. Затем плен-
ка или бумага проявляется.
1212]
ПЕЧАТЬ
Сканирующий барабан
Изображение, будь то цветной диапо-
зитив или иллюстрация, вращается
на сканирующем барабане.
Оптическая система перемещается
по изображению, определяя цвет и яр-
кость. а затем разбивая его на мно-
жество точек. Сигналы, полученные
от оптической системы, отправля-
ются на компьютер сканера, где они
хранятся.
Записывающий цилиндр
Записывающим цилиндром управляет
компьютер. Пленка располагается
вокруг вращающегося барабана.
Лазерный луч перемещается вдоль
пленки для создания четырех цвето-
деленных фотоформ, образованных
линиями из точек.
Завершенные фотоформы
Жс.зтая пурпурная и голубая фото-
формы представляют юбой одноцвет-
ные изображения, созданные кажды м
из этих цветов в соответствии с их
количеством в оригинальном изображе-
нии. Черназ. фотоформа — обычное
черно-белое изображение. Линии
из точек сканируются под различными
углами, чтобы сканер нс перепутал.
Желтая ФОТОФОРМА
какие то'-ки и штрихи к какому цвету
относятся.
Позитивная пленка
Черная печ чтная форма
с текстом и черной
ФОпЮЮРМОЙ
Печатный
г- ЦИЛИНДР
Каждая печат-
ная форма обо
рачивается
вокруг цилинд-
ра ротацион-
ной печатной
машины.
Печатная форма —
Изготовление печ атной
формы
Печатные формы изготавлива-	»
ю.пся с помощью позитивных У /
или негативных фото- .'
форм, которые содержат /	'**"___
текст и цветоделенное	У
изображение. Черная фо- > '
тоформа (представленная	f=~3 — .
здесь) может содержать
как изображение, так и текст, или же
для каждого из этих элементов может
быть изготовлена отдельная пленка.
Формная пластина покрывается свето-
чувствительным веществом. Свет прохо-
дит через пленку на печатную форму,
и после проявления и химича кой обработки
на ней остаются печатные элементы —
текст и изображение Тип химической
''.работки зависит от того, для косого
вида печати предназначена форма: высокой,
глубокой или плоской офсетной. Из трех
остальных фотоформ затем также изго
тавливаются печатные формы для каждого
цвета К зждая печатная форма может
.„держать несколько страниц.
[213]
волны
ПЕЧАТНАЯ МАШИНА
Печатная машина печатает, прижимав бумагу к печат
ной форме, покрытой краской. Большие печатные ма-
шины, в которых печа.ная форма обернута вокруг цилинд-
ра называются ротационными. При вращении цилиндра
бумажное полотно быстро проходит через машину, и на нем
ЛИСТОВАЯ ОФСЕТНАЯ МАШИНА
Эта книга, как и многие книги и журналы, отпечатана спосо-
бом офсетной печати, ко.орый ооеспечивает и скорость,
и высокое качество. Листовые печатные машины в основном
используются для печати книг. Листы бумаги вставляются
в машину и проходят через четыре секции, которые печата-
ют в разных цветах: голтбом, пурпурном, желтом и черном.
отпечатывает «.я и юбражение с печатной формы. Печати! ie
машины, которые печатают в цвете, имеют четыре печатные
секции (ино!да и Польше) — они последовательно переносят
цветоделенное и юбражение на оттиск. Печатные краски
оыс. ро сохнут, поэтому изображение не смазывается.
С помощью трех цветов формируется цветное изображе-
ние, а черная фотоформа делает изображение контраст-
ным и печатает черный текст. Листы сначала запечатыва-
ются с одной стороны, а затем переворачиваются, снова
вставляются в печатную машину и запечатываются с дрз
гой стороны.
РОЛЕВАЯ ОФСЕТНАЯ МАШИНА
Скорость ролевой офсегной печатной машины может быть
очень высокой при отличном качестве продукции, поэтому
именно эту машину часто испольту ют для издания газет и жур
налов. Бумага поступает в машину с больших рулонов, и на ней
делается печать в одну или несколько красок. Каждая печатная
секция обычно состоит из двух наборов печатных цилиндров
чтобы обе стороны бумаги запечатывались одновременно.
На ьыходе из печат ной машины бумажная лента складывает
ся и режется (см стр. 216).
Слгдующий
РУЛОН
— Начало рулона
Вращающийся цилиндр позволяет
сменять рулоны, не останавливая при
Дополнительная секция
Дополнительные секции служат для печати
дополнительными цветами или для нанесения лака
[214J
ПЕЧАТЬ
Бумага
Подача
краски
Красочный —
ВАЛИК
ОФСгТНЫИ
цилиндр
г Вода для охлажде ния
Увлажняющий
валик
Вода
Формный
цилиндр
Печатный цилиндр
О1 печатанная
БУМАЖНАЯ ЛЕНТА
СКЛАДЫВАЕТСЯ
И РЕЖЕТСЯ
Офсетная печать
Увлажняющий валик сначала
увлажняет печатную форму
на формном цилиндре, после чего
на нее валиками наносится крас
ка Затем по форме прокатывается
офсетный цилиндр с натянутым
на него резиновым полотном,
и краска переносится с печатной
формы на него. Дальше к офсетно-
му цилиндру прижимается бумага
с помощью печал ного цилиндра,
и краска остается на ней.
КРАСОЧНЫЕ ВАЛИКИ
Эти валики охлаждаются,
чтобы охладить краску
и предотвратить потерю
влаги. Они раскачиваются
с,зад и вперед, чтобы краска
равномерно распределялась.
___Сушка
Отпечатанная бумажная
лента перемещается через
нагретую секцию, в которой
происходит сушка краски.
ОХЛАЖДАЮЩЕЕ
УС!РОЙС!ВО
Охлажденные валики
снижают температу-
ру бумаги, которая
очень сильно нагрева-
ется при сушке f-
УСТРОЙСТВО
УВЛАЖНЕНИЯ
Бумага увлажняется,
чтобы восполнить
потерю влаги после
сушки.
[215]
волны
ПЕРЕПЛЕТ КНИГ
Тетрадь
тпечатанные листы, которые выходят из печатной
машины, необходимо сложить в несколько раз —
получаются неразрезанные тетради. Затем все тетради
книги неооходимо собрать в правильном порядке.
На следующем этапе они скрепляются, а их края обре-
заются. На конечном этапе крепится обложка, которая
печатается отдельно, книга готова.
Фальцевальная машина
Лист, который выходит из печатной машины обычно
с ожен в несколько раз. Это одна будущая тетрадь.
ФАЛЬЦОВКА
В РОЛЕВОЙ МАШИНЕ W
На ролевой машине бумажная лента
непрерывная >десь резка и фа 1ьцовка
происходят одновременно.
г Первый сгиб
Бумажная лента проходит над ме-
таллической кромкой аппарата,
а затем между валиками, которые
складывают ее вдоль посередине
Лист
2. Разделение
От сложенной вдоль
бумажной ленты
отсекается будущая
тетрадь.
- -Фальцевали
валики
— Кассета
з. Второй сгиб
Нож проталкивает сере-
дину согнутого листа
между парой фальцеваль-
ных валиков.
1. ВХОД ЛИСТА
В КАССЕТУ
С помощью валиков лист
направляется в кассету,
которая останавливает
его движение.
Нож
4. Трети и сгиб
Лист снова складывается
Теперь страницы располо-
жены в правильном порядке.
2. СГИБАНИЕ
ЛИСТА
Валики проталкивают
лист вперед, а поскольку ему
некуда дальше двигаться,
он изгибается ровно
посередине.
з. Складывание
листа
Нижние валики подхва-
тывают сгиб листа
и протягивают лист,
складывая его пополам.
— Перьевой
ВЫКЛАДЫВАТЕЛЬ
ПЕРЬЕВОЙ
ВЫКЛАДЫВАТЕЛЬ
Тетради поступаю! в перк
вой выкладыватель, которы
доставляет их на конвейер
ную ленту, а та — на пере-
плетную линию.
[216]
ПЕЧАТЬ
Л11ЦРВАЯ < ТОРОНА
С 1 И < IT; 0
ТЕТРАДИ
Страницы тетрадей печатаются на листах или рулонах
в определенном порядке При сгибании в правильном поряд-
ке страницы оказываются в нужной пос 1едовательности.
В тетрадях может быть различное количество страниц,
обычно 16.24 или 32.
Обратная сторон к
Пгрвыйсшб
16 СТРАНИЧНАЯ ТЕ ГРАДЬ
В такой тетрады четыре страницы
t ширину и две в высоту. Она складывается
пополам трижды.
Второй ci и б
1. lempaOu ..обираются
в правильном порядке
2. Корешки тетрадей
сшиваются.
3. Для того чтобы тетради
держались вместе, на них
наносят клей. Затем подрав-
ниваются страницы.
4. На к урешок книги при-
клеивается окантовка —
полоска бумаги или ткани.
Форзац
5. А на окантовку прикле
ивается обложка книги.
БЛОК ИЗТЕТРАД1 Й
Прррплртная
КРЫШКА
Готовая книга
При машинном переплете повторяется та же
последовательность действий, что и при ручном
переплете, хотя иногда пропускается зтап
прошивки и ..разу производится склеивание.
R17]
волны
Звук и музыка
Играя на мамонте
Лризнаю, что не понимаю «современную» музыку. Зато
до..гое время занимался изучением мамонта как музы-
кального инструмента. Когда то трем отвал ным музы
кантам удалось .ифлечь разнообразные звуки из одного-
единственного правильно настроенного и надежно привя-
занного зверя. Бивни мамонта от ударов деревянных моло-
точков издавали мелодичный звон. Большой живот под
ударами покрытых колей молоточков издавал гулкий
глухой звук. Хвост, закрепленный на гибком стволе дерева
словно струна, издавал приятный звонкий звук. Сгибая
ствол дерева, музыкант воспроизводил множество звуков.
Но, вероятно, самым удивительным был тот непроизвот
ный звук, который издавал мамонт. Погрузившись в мир
музыки, он издавал звук, подобный трубному. Трио превра-
тилось в квартет, в котором человек и природа достигали
невиданной гармонии.
Звукообразование
Все предметы, издающие звук, производят его бла> одаря
возникновению вибраций. Виорирх ющий предмет
колеблется и генерирует звхковые волны. Волны состоят
из чередующихся облас гей высокого и низкого давления,
известных как сжатие и разрежение. Каждое сжатие
и разрежение вместе образуют звх ковую волну; волны
движутся во всех направлениях на высокой скорости.
Чем сильнее вибрации, тем больше разность давления
между каждым сжатием и разрежением и гем громче звук.
Вибрации, производящие звуки, могут быть вызваны
различными спосооами Самый про< гой — удары
по предмету энергия от удара заставляет предмет
вибрировать, и эти виорации передаются в воздух. Касание
туго натянутой струны (или хвое iа. как в нашем случае)
заставляет ее вибрировать; течение воздуха под давлением
в полой трубке ( напри мер, стволе) также может привести
к вибрациям в воздухе.
ФОРМИРОВАНИЕ ЗВУКОВЫХ ВОЛН
Удары по таким предметам, как бивни, заставляют их виб-
рировать, затем зта вибрация передается в воздух вокруг
предмета. Вибрации всегда создают одинаковое количество
сжатий и разряжений; для создания слышимого звука таких
сжатий и ^азрежений должно быть больше двадцати.
[218]
ЗВУК И МУЗЫКА
Популярность игры на мамонтах достигла своего
пика с созданием хора мамонтов. И хотя я сам
никогда его не видел и нс слышал, я убежден, что эффект,
особенно в первых рядах, был ни много ни мало
ошеломляющим.
Недавно я экспериментирова г
на нескольких мамонтах как
на едином инструменте. Вероятно,
самым известным из моих опытов
стала расстаноска четырех
мамонтов по размеру. Хотя
во время репетиций такие
инструменты часто становятся
беспокойными, двенадиать
музыкантов, в том числе четыре
на бивнях, четыре на животах
и четыре на хвостах, сыграли как
настоящие профе^, ионалы. Это
представление было истинным
наслаждением не только для слуха,
но и для глаз.
Звуковые волны могут отражаться от поверхностей. Наше
ухо воспринимает сочетание самого звука и эха. Если отра-
жательные поверхности находятс я на достаточно большом
расстоянии, отраженному звуку потребуется гораздо боль-
ше времени, чтобы дос тичь уха. В таком случае эхо мы слы-
шим отдельно.
Слух
По мере поступления звукозых волн в ухо разность давлений
между последовательными сжатиями и разрежениями застав-
ляет барабанную перепонку вибрировать. Эти вибрации через
косточки среднего уха достигают улитки внутреннего уха, где
превращаются в электрические импульсы. По слуховому нерву
эти импульсы передаются в мозг, и мы слышим звук.
[219)
волны
1
ДЕРЕВЯННЫЕ ДУХОВЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Далеко не все деревянные духовые инструменты сделаны
из дерева. Многие, например саксофон, сделаны из мета тла.
Однако всем им для создания звука нужен воздух. который про-
ходит сквозь инструмент. Большинство духовых инструментов
представляют собой трубки с рядом oi верстий. Воздух вдувае гея
через верхнюю часть г рубки через о- верстие либо через гибкую
пластинку Воздух внутри трубки колеблется, и мы слышим звук
Высота его зависит от длины трубки (более короткая грубка дает
более высокий звук), а также от того, какое отверстие закрыто.
Более сильное вду вание производит более громкий звук.
Вдувание воздуха Колеьания
ВОЗД5 ХА-------------------------ОтВ1 к:тия
Закрыты все отверстия
Закрытие дсех семи отверстий в простои трубке застав-
ляет колебаться воздух по всей ее длине, и мы слышим звук.
X соответствующий ноте до первой октавы.
Закрытие первых трех отверстий
Такое закрытие сокращает колебания потока воздуха
до двух третей, и мы слышим ноту соль той же октавы
Закрытие первых пяти отверстий
Такое закрытие растягивает поток воздуха до четырех
пятых от общей длины трубки и мы слышим ноту ми.
Клапаны и изгибы
Для того чтобы воспроизводить
низкие тона, духивые инстру-
менты должны быть довольно
длинными. Для удобства музы-
кантов трубки стали делать
изогнутыми, как, например,
зтот альт-саксофон Нажимая
на клавиши, пальцы
открывают и закрывают
отверстия по всему
инструменту.
Лабиальныеду.ховые инструменты
Флеитис дувает воздух через епециальное попе-
речное отверстие в головке инструменте Возду ш
ная струя рассекается об острый кран отверстия,
благодаря чему зоздух внутри труоки колеблется.
Духовые инструмент ы с одним
ЯЗЫЧ1 ом
В мундштуке кларнета или саксофона имеет-
ся язычок, который создает колебания
воздушного потока внутри инструмента
ДУ ХОВЫЕ ИНСТРУ MFHT Ы С ДВУ МЯ
Я ЯИЧКАМИ
В гобое, английское, рожке и фаготе мундштук
имеет два язычка, которые вибрируют и создают
колебание ьоздушного потока внутри
инструмента.
ОТВЕР< ГИЯ
В коротком и простом деревянном духо-
вом инструменте, например блок-флейте,
отверстия можно закрыть пальцами.
Клавиши
В некоторых духовых инструментах отверс-
тия большие поэтому, чтобы закрыть их,
приходится нажимать клавиши.
Клапаны
Отверстия, недоступные для пальцев, закры-
ваются нажатием прикрепленных к клавишам
клапанов
[220]
ЗВУК И МУЗЫКА
МЕДНЫЕ ДУХОВЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Медныеду ховые инструменты, как правило, изготавлива-
ются из меди и представляют собой длинную трубу без
отверстий. Музыкант дует в мундштук на одном конце грубы,
вибрация губ создает поток воздуха, колеб пощегося по всей
трубе. Воздух разрежается и отражается от стенок трубы
и снова у п тотняется ближе к центру трубы, потом снова разрс
жается и отражается от стенок, и так далее. Такое движение
возду ха создает восходящий ряд звуков, называемый гармони
ей, или обертонами, или ооертоновым зву корядом И >менение
длины трубы создает другие звуки не входящие в гармонию.
НИЗКОЕ ДАВЛЕНИЕ
При сладом усилии губ воздушный поток колеблется одновременно в двух половинах и каждая половина дает
ноту до. Таким образом, длина трубки медного духового инструмента в два раза больше чем длина деревянного
духового инструмента, воспроизвоиящего ту же ноту.
Повышенное давление
При усилении давления губ воздушный столб вибрирует в трех третях. Ка хдая вибрирующая секция составляет
две трети длины предыдущей секции, воспроизводя ноту соль.
' ВЕЛИЧЕННАЯ ДЛИНА
Для извлечения ноты ми, не входящей в состав гармонии, музыкант сохраняет колебание воздуха в трех третях
и повышает общую длину трубки. Каждая секция вибрации становится равной четырем пятым длины, необходимой
Эл . произведения ноты до.
Тромбон
Тромбон имеет особую передвижную часть
дления колеблющегося воздушного потока
Мундштук —-
Вентиль
— МУНДШТУК
трубы, называемую кулисой. Музыкант выдвшает кулису для про-
и воспрои >ведения зву ков, которые не входят в состав гармонии.
— Кулис а
Виток ТРУ БЫ
Открытый клапан
Вт ок трубы
Пружина
Дополнительные _
СЕКЦИЙ ТРУБКИ
ТРУБА
Труба имеет три вентиля, которые опус-
каются, чтобы открылись дополнитель-
ные секции трубки и можно было вос-
произвести звуки, не входяшие в состав
гармонии. С помощью различных ком-
бинаций этих трех вентилей извлекается
до шести различных нот
Закрытый---
КЛАПАН
Как работают
клапаны
В таких инструментах, как
труба и туба, каждому клапану
соответствует свои вшявк
трубы. Обычно пружина
выталкивает вентиль, сохра-
няя клапан закрытым и перс
крывая виток трубы. Но когда
вентиль нажат, поток воздуха
направляется через виток
трубы.




[221]
волны
СТРУННЫЕ И УДАРНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Группа струнных инструментов достаточно боль-
шая. Она включает в себя смычковые щипковые,
клавишные инструменты. Все эти инструменты изда-
ют звук благодаря вибрации натянутых струн. Звуки
могут извлекаться смычком (скрипка, виолончель),
щипками (гитара, арфа, цитра) или ударом молоточка
фояпь, см. стр. 26-27). Высота звч ка зависит от трех
факторов: длины, толщины и силы натяжения струны.
Волее короткая, тонкая или сильно натянутая струна
дает более высокий звук.
Во многих струнных инструментах струны создают
звук не сами по себе, а за счет вибрации корпуса инсгру
мента, который резонирует и тем самым усиливает
звук
Струна
Гриф
Колок
Винт
Кожа
Литавры
Литавры дают звуки
определенной высоты,
которая может
варьироваться. При
нажатии педали или
закручивании винтов
опускается обруч,
благодаря чему кожа
натя! ивается и тон звука
повышается; когда обруч
ос 1абляется. ослабляется
и натяжение кожи и тон
звука становится ниже.
а ля извлечения звука из ударных инструментов по
ним обычно бьют палочками или молоточками,
кету ю вибрирует весь инструмент, создавая щелч-
ки или удары как, например, в кастаньетах. Их звук
не различается по высоте и может быть только громче
или гише. Барабаны обтянуты кожей, которая издает
звук за счет вибрации. Так же как в струнных инстру-
ментах, сильное натяжение кожи барабана, а также
небольшой размер самого инструмента создают более
высокие ноты.
Пример ударного инструмента с определенной
высотой зву чания — ксилофон, сос гоящий из набора
брусков или пластин, которые звучат по разному
в зависимости ол размера: чем брусок меньше, тем его
тон выше.
[222)
Скрипка и другие инстру менты группы смычковых —
самые выразительныестру иные инстру менты. У скрип-
ки четыре струны разной толщины. Они обмотаны
вокруг колков благодаря чему в струнах создается необ-
ходимое натяжение Проводя смычком по «свободным»
струнам, воспроизводят четыре ноты. Для извлечения
других hoi музыкант зажимает одну или несколько
струн на грифе Таким образом сокращается вибрирую-
щая секция и повышается тон струны.
Верхняя и нижняя деки скрипки связаны душкой кото-
рая передаез випрацию на нижнюю деку. Весь корпус виб-
рирует. а звук выходит через t образные отверстия в верх-
ней деке инструмента.
контролирующий
НАЗЯЖГНИГ
— Корпус
Брусок
КСИЛ( )ФОН
Ксилофон и подобные ему инструменты, например виорофон
и маримба, состоят из набора пластин, расположенных наподобие
клавиш фортепиано. . аждая при ударе молоточком дает конкрет-
Резонаторы
Воздух внутри тру-
бок, называемых резо
наторами (они распо-
ложены под брусками),
колеблется, при зтом
извлекаются звуки
с большей громкостью.
ный звук Чем длиннее пластина, тем звук ниже
12231
волн
МИКРО
Отсутствие звука
заряды на мчниране и неподвиж-
ной пластине. Вместе они дбра
зуют конденсатор. Ток не про-
текает.
Синтезатор — инструмент, который создает звуковой сигнал из электрического (в отличие
от микрофона, который, наоборот, генерирует электрический сигнал из звукового).
С помощью клавиатуры синтезатора меняется напряжение и/или частота сигнала, которые
определяют высоту и громкость
звука, воспроизводимого подклю-
ченными к синтезатору
колонками (см. также
стр. 316 и 360).
Микрофон — это своего рода электрическое
ухо, поскольку он превращает звуковые
волны в электрические сигналы. Напряжение
сигнала от микрофона пропорционально давле
нию звуковой волны — иными словами,
силе звука Частота электрического
сигнала соответствует
частоте звука
1Г
я IOPII
конденсаторный микрофон
Все микрофоны имеют мембрану, которая
вибрирует при воздействии на нее звуковых волн. Вибрация приводит
к возникновению выходного сигнала — электрическо! о напря Кения.
В конденсаторном микрофоне (см. рисунок) для высококачественного
приема звука используется конденсатор.
У/У/ГЛ
ВЬ Х< 1ДНОЙ —
СП РИ НАТЕЛЬНЫЙ
СИГНАЛ
Металлическая мембрана
(ОТРИЦАТ1 ЛЬНЬЙ ЗАРЯД)
Неподвижная
пластина
(ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ
ЗАРЯД)
Поток -
ЭЛ1К.РОНОВ
[— Выходной
ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ
СИГНАЛ ________
— Выходной НУЛЕВОЙ
СЛ( НАЛ


Сж'атие
[Iptl воздействии области повышенное? давле-j
ниА звуковой волны на мембрану она выгибается
к Аеподвих ной пластине. Расстояние межд^
пластиной и мембраной уменьшается, и часть
электронов перетекает на пластину.
СИНТЕЗАТОР
СИГНАЛ МИКРОФОНА
Слабый сигнал, создаваемый мик-
рофоном, попадает на микшер,
затем в усилитель (см. стр. 226-
227) и в конечном счете в колонку
(см. стр. 228-229)

'Разрежение
Под действием области разреже-
, ния в звуковой волне мембрана
отходит от пластины; часть
электронов уходит с нее на мем-
брану. При этом сигнал на выходе
микрофона меняет свою поляр-
ность.
[224]
Адаптер —।
Mai нит
СТР5 НА В СОСТОЯНИИ покоя
Адаптер не производит сигнал.
Регуляторы громкости
и высоты «ВУКА
Металлическая струна —
Струны
Адаптеры
Сама по себе электрогитара звучит совсем тихо. При
вибрации металлических ci рун адаптеры, распо-
ложенные под ними, генерируют электрические сигна-
лы. Си! налы поступаю! на регуляторы громкости и вы-
соты, которые определяют громкость и характер звука,
а затем на усилитель и колонки
Kai к iuka
КОЛЕБЛЮЩАЯСЯ СТРУНА
Когда струна движения сверх или
вниз, она создает сигнал в адаптере.
Базовая
пластина
Сое шнения
С PF.IУ1ЯТОРАМИ ГРОМКОСТИ
и высоты
МИКШЕР
Микшер принимает звуковые сигналы из нескольких
источников и смешивает их Поскольку высота и гром-
кость каждого сигнала контролируются, создастся правиль-
Адаптеры
Магниты в адаптере создают
вокруг металлических струн
и катушки проводов магнитные
поля. Вибрируя, струны изменя-
ют силу этих полей.
2—-И < . |	. юмкости
Изменяющееся поле в свою оче
редь создает переменный элект-
рический ток в катушке (см.
стр. 284-285), именно этот сиг-
нал поступает к регуляторам
гитары.
/---Сигнал гитары
/ г-Сигнал микрофон а
ный звуковой баланс. Один кемопнированный
сигнал (или два сигнала для стереозвука) затем
поступает на усилитель и колонки.	/
PEI УЛЯ ГОРЫ ВЫСОТЫ ЗВУКА
/а &&& & о	ел о е 0 о
/<з t» ез ев <9 о
Н я <в 9 а е е с”. Ре а рее е>/
Pei уляторы i ромкости —
Стереги игнат -
1225]
полны
УСИЛИТЕЛЬ ЗВУКА
Усилитель зву ка повышает напряжение слабого сигнала,
получаемого от микрофона микшера, электрического
инструмента, тюнера, аудиомагнитофона или CD-проигры-
вателя. обеспечивая достаточную мощность для приведи
ния в действие колонок или наушников. Он использует
слабый сигнал для создания большей силы тока который
обычно поступает от батареи или сетевого питания.
Регулируют сипу тока, как правило, транзисторы. На этих
страницах рассказывается, как раоотает базовый одно-
транзисторный тсилитель.
1226]
ЗВУК И МУЗЫКА
У( ПЛЕННЫЙ С ГЕРРосИ! НАЛ
УСИЛИТЕ' 1Ь
Усилитель, как правило, содержит множест-
во транзисторов и других элементов, кото-
рые делают возможным усиление а также
могут изменять тон звука.
5СИ 1ЕННЫЧ С1 LPEOCHI НАЛ
В стереоси, нале четыре про
вода проводят слабый входя-
щий сигнал к усилителю —
по паре проводов для каждого
канала.
Источник ПИТАНИЯ
Обеспечивает энергию, которая требуется
для усиления сигнала.
ЕСЛИ ВОЗДУХ В ЗВУКОВОЙ ВОЛНЕ УПЛОТНЕН...
Когда мембрана микрофона смещается внутрь из-за сжатия воздуха
звзковой волной, это вызывае* поток электронов входного сигнала.
Электроны покидаюл базу полупроводника в середине «сэндвича»
и создаю! «дырки». Под действием источника питания электроны
из эмиттера попадают в эти «дырки», а затем леремещаются в кол
лектор В резу 1ьтате получается поток электронов, выходного сигна-
ла (идущего на колонк »). который во много раз превышает поток
электронов входною сигнала, при злом их движение полностью син-
хронно. Так усиливается мощность слабого сигнала.
- Перемещающиег я электроны______________
Колонка л
получает
УСИЛЕННЫЙ
СИГНАЛ
Сильны» поток
ЭЛЕКТРОНОВ
ЫА1БРАНА МИКРТ/ФОНА
КОЛЕБЛЕТСЯ
u Положительный сиг нал ei а выхсм
ЭЛЕКТРОН! Г
ВЫХОЛЯТ
ИЗ 'МИГГЕРА
ЧЕ РЕЗ БАЗУ
Электроны покидают базе
R27]
волны
колонки
Сш НАЛ ОТ УСИЛИТЕЛЯ
Конус
Магнит
Магнитное
ПОЛЕ МЕЖДУ
КАТУ ШКОИ
И МАГНИТОМ
Звуковая
катушка
Колонка воспроизводит звук, реагируя
на меняющийся во времени электри-
к I четкий сигнал от усилителя (см. стр. 226- 227).
/7 / В ней расположен тонкий жесткий конус,
т / прикрепленный к катушке. Электрический .
ЯП / сигнал поступает в катушку, которая на- /
, п ' ходится внутри магнитного поля, создан-
амту ного кольцевым постоянным магнитом / /
вокруг катушки. Кроме того, катушка со- / / 7
здает соОственное магнитное поле, сила iff
которого меняется по мере того, как через /// /
нее проходит сигнал. Два магнитных поля // ' /
складываются, заставляя катушку колебаться </// /
синхронно с сигналом. В результате конус	^//
колеблется с той же чистотой, что и исход- / / f / f
ные звуковые волны, которые попадают f 'f f /
в микрофон (стр. 224), тем самым усили- / / / / /
. вая исходные звуковые волны. /// / /
[228]
ЗВУК И МУЗЫКА
НАУШНИКИ
PtIUI ГКА
Лагнит
Katvuii
Мембрана
Мягкое
ПОКРЫТИЕ
Разъем
Провода, исходящие от усилите
ля, заканчиваются розеткой.
Газъем наушников вхсдит
в розетку и передает электри-
ческий сигнал в провода, благо-
даря чему звук идет в каждый
наушник.
ВНУТРИ	\
НЛУЕ1НИКА \
Сигнал поступает \
в катушку, прикреп- '
ленную к мембране
и расположенную вокруг
магнита. Катушка
и мембрана колеблются,
в результате воспроиз-
водится звук
Наушники — это миниатюрная колонка, причем не одна, а две,
чтобы воспроизвести стереозвук. Две пары проводов передают
пару сигналов от двух или более микрофонов либо других преобразо-
v вателей звука (см. стр 224-227). Хотя звук поступ >ет непосред
\ственно в каждое ухо. стереофонический эффект обеспечивается
за счет задержки между сигналами, поступающи-
ми на каждый наушник. Нам кажется, что
\ одно ухо чуть ближе к источнику звука,	'*
I \ чем другое, и что звук приходит не
прямо в уши, а от какого-то источ- Ш	Л'т
\	\ ника на расстоянии.
[229]
волны
проигрыватель грампластинок
Шпиндель
Опорный ди< к
В проигрывателе пластинки вращаются со скоростью
33 или 45 оборотов в минуту. На каждой стороне
пластинки находится спиральная канавка. Количество
и глубина контуров на стенке канавки соответствуют
частоте и громкости записываемых звуковых волн Такая
система записи, называемая аналоговой, уже устарела.
Головка звукоснимателя в проигрывателе содержит
картридж с иглой, которая при вращении пластинки
отслеживает рельеф канавки и колеблется по мере про-
игрывания записи. Колебания иглы преобразуются
в электрический стереосигнал. Он поступает в усили-
тель, а затем в пару колонок для воспроизведения запи-
санного звука.
Р1 МЕННЫЙ ПРИВОД
Старые проигрыватели работают
от приводного ремня, который охваты
вает вал, вращаемый двигателем.
Система следит за тем, чтобы колеба
ния двигателя не сказывались на плас-
тинке.
1230]
ЗВУК И МУЗЫКА
Катушки
Канавка
Держатель
ЗВ' КСИ НИМ АТЕ ЛЯ
(ТОНАРМ)
Усилитель
Колонки
САПФИРОВАЯ
Сш НАЛ ПРАВО! О—
КАНАЛА
— Движущийся магнит
Теория Вымирания № 6
Алмазная или
— Сигнал левою
КАНАЛА
123Ц
Как сделать запись
Металлический мас1ердиск изготавливается
из мастер ленты режущим устройством,
которое вырегает на поверхности диска спи-
ральна ю канавку. Затем с помощью пресса *
изготавливаются пластиковые копии мастер-
диска.
РРЖУ ЩАЯ IOJ1OBK К
Режущая головка состоит из двух
лезвии, которые колеблются в пер
пендикулярных плоскостях в ответ
на стереосигналы мастер-ленты.
Чистый диск (болванка) проходит
под головкой, а лезвия вырезают
канавку в виде буквы V на поверхнос
ти таким образом, чтобы сигнал
правого канала записывался на одной
стороне канавки, а сигнал левого
канала — на другой.

ГОЛОВКЛ
В головке находится маг-
нит. прикрепленный к игле.
Магнит окружен нескольки-
ми катушками, которые
.репятся под прямым углом.
Кончик чглы, следуя за всеми
извилинами канавки, колеб-
лется, магнит также колеб-
лется, генерируя злектри-
чаские сигналы в катушках.
Бобина
HrHAMAI НИЧЕННАЯ
ЛЕНТА	\ X
Направляющий
ролик
НАМА1НИЧЕННАЯ
ЛЕНТА
Стирающая головка
Высокочастотный злек-
трический сигнал посту-
пает о стирающую голо-
вку при записи. Она
создает магнитное поле
(см. стр 275), которое быс-
тро изменяется, дезориен-
тируя магнитные части-
цы на ленте и стирая
предыдущую запись.
РЖИЖИМНАЯ --------
ПРУЖИНА
Прижим монтируется
в кассете и прижимает
ленту к универсальной
головке, когда кассета
вставляется в магнитскЬоь
(232]
Тонвал
СГРДТЧНИКИ
и пршхимной ролик
". перемещают
Jb’ ленту через I
головку от одной
бобины
~'*^^до другой.
— Катушки
Направляющий
ролик
— Прижимной
I РОЛИК
Бобина
МЕХАНИЗМ
Тонвал, управляемый
приводом магнитофона, /	• " - £
г — Стрргосюналы
Универсальная головка
Провод поматывается вокруг каждого сердечника, заставляя
егп раччтать в качестве электромагнита. Во время записи
два электрических стереосигнала усиливаются и поступают
в пару катушек в головке. Они создают магнитные поля,
которые намагничивают частицы в ленте. При повторном
проигрывании намагниченные частицы на каждой дорожке
производят пару электрических стереосигналов в катушках,
после чего они поет) пиют в усилитель и пару колонок или
наушников, которые воспроизводят звук.
Стереодорожки
Пара стереодорожек записыва-
ется на каждую сторону анало-
говой ленты таким образом,
чтобы кассету с лентой можно
было переворачивать и повтор-
но использовать.
ПЛЕНОЧНЫЙ МАГНИТОФОН
Магнитофон может записывать и воспроизводить
голоса и музыку на кассетах, которые содержат
магнитную ленту определенной длины. Аналоговые
магнитофоны (см. выше) записывают входящий звуко-
вой сигнал, например от микрофона, непосредственно
на ленту. Цифровые магни офоны конвертируют звуко-
вой сиз нал в наоор цифр, прежде чем его записать (см.
стр. 322 и 334).
Если вставить а)диокассету в магнитофон, центры
бобин насаживаются на шпиндели магнитофона. При
нажатии кнопки PLAY универса >ьная головка и меха-
низм привода вступают в контакт с лентой. Лента движет-
ся, а головка записывает или воспроизводит звуки.
Во время записи стирающая головка стирает все преды-
дущие записи.
1233]
волны
Дальняя связь
Передача сообщений
‘огда я наблюдал за мамонтами
в горной южной местности, ко мне
обратилась за советом, как наладить
связь между отдаленными деревнями.
Оказалось, что старая система передачи
сообщений, которая предполагала
катапультирование курьеров из одного мес та
в другое, находилась под серьезной угрозой из-за
нехватки как дооровольцев. тик и бумаги. После
изучения катапульт, а также расчета опреде-
ленных расстояний и подъемов я разработал
абсолютно новую систему. Вместо того чтобы
полагаться на сокращающуюся рабочую силу,
я предложил передавать сообщения по воздуху в виде
камней
МГНОВЕННАЯ ПЕРЕДАЧА ЗВ5 КА
И ИЗОБРАЖЕНИЯ
Дальняя связь — это связь на таком расстоянии, которое пре-
восходит диапазон самостоятельного зрительного или слухо
вого ьосприятия Чтобы отправлять сообщения без задержек
на дальние расстояния, требуется скоростной носитель инфор-
мации Описанный метод связи использует в каче^ гве носите-
ля катапультируемые камни. Их бросают по воздуху в опреде-
ленной последовательности, в которой зашифровано сообще-
ние, а когда камни приземляются, последовательность рас-
шифровывается, чтобы можно было прочес гь сообщение.
В наше время для быстрой передачи сообщений используют
электричество, свет и радио. Они переносят сообщения —
звуки изображения и компьютерные данные, которые могу,
быть либо аналоговыми сигналами с изменяющимися характе-
ристиками либо цифровыми, состоящими и । ндоора различных
импульсов. Сигнал — электрический ток, луч света или радио
волна — модулируются, то есть изменяются под воздействием
аналогового или цифрового сигнала В рету тьтате получается
так называемый несу щий сигнал, в котором заложена вся нуж-
ная информация. При приеме он поступает в приемник уреси-
вер) — прибор, с помощью которого эта информация извлекает
ся и г реобразуется в нужный звук, изображение или иные дан-
ные. Более подробно цифровая связь описана на стр. 349-351.
[234]
ДАЛЬНЯЯ СВЯЗЬ
Моя система работала следующи
обра вом. Ка мни опреде генного раз-
мера запускались в различных комбинациях:
каждая комбинация представляла собой букву
алфавита Комбинации анализировались по мерс
прибытия камней, а затем снова переводились
в слова профессиональным переводчиком.
Безопасность обеспечивала большая металлическая
воронка в центре каждой деревни, которая и «ловила»
входящие сообщения.
Технические аспекты системы работали идса тно. Как
бы там ни было, я совершенно неумел отвратительный
характер местных жителей. Непреднамеренные оскорбле-
ния стали настолько частыми, что все формы связи пере
стали с уществовать.
-----Металлический к абель перелает усиленный сигнал
Колонка
Антенна
Добавочный
УСИЛИТЕЛЬ
Радиоприемник
- Усилитель
Модулированный радиолуч
распространяется
В ПРОСТРАНСТВЕ
Генератор и переиатчик формируют
радиоволну, которая переносит
информацию о звуковом сигнале.
Электрический кабель
Сигнал от микрофона может быть направлен по проводу.
РАДИО1II РЕДАЧА
- МпПУЛИРОИАШШЙ РАПИПЛУи
- Электрический сигнал
ПОДАВАЕМЫЙ НА КОЛОНКУ
Усилитель
Фотодетектор
W
Модулированный све говой
луч бежит по оптоволокну
Оптоволокно
Тазер генерирует луч света, который, прежде чем ока-
заться в оптоволокне, модулируется звуковым сигналом.
Электрический сигнал,
подаваемый на колонку
[2351
волны
ТЕЛЕФОН
Радиосвязь
Ячейка
Радиэсвя 1Ь
ЯЧЕЙКА
Радиосвязь
Базовая
станция
Базовая
станция
Базовая
станция
Базовая
станция
Базовая
СТАНЦИЯ
Моьильный
ТЕЛ! ФОН
Базовая
станция
Телефонная
трубка
Телефонная
розетка
Факсимильный
АППАРАТ
Центральная
телефонная
СТАНЦИЯ
Моьильный
телефон
Станция
моби льной
связи
Всемирная телефонная сеть позволяет нам говорить с другими людьми по
всему миру. Звонок со стационарного те, к фона с использованием радиосвя-
зи, металлических и оптоволоконных кабелей проходит через ряд пунктов,
которые приводят его к другому телефону. Мобильный телефон подк лючается
посредством радиосвязи к ближайшей базовой станции, которая является цен-
тром шести) гольной ячейки-соты. Каждая ячейка сота имеет собственную
станцию, и ее размеры зависят от количества абонентов. По мере пере-
л _ мещения мобильного телефона из одной ячейки в другую он авто-
•*ТГ'	матически подключается к базовой станции данной ячейки.
' (	д. -у Затем каждая базовая станция отправляет звонок на стан
*	[ цию мобильной связи, которая подключается к центральной
\	станции в сети. Микрофон и динамик телефона работают
1	\	по тому же принципу, что и микрофон (см. стр. 224) и на-
»	ушники (см. стр. 229). Телефонная сеть поддерживает
аппараты факсимильной связи (см. стр 326) и ком
1 |	пьютерные коммуникации (см. стр. 349-351).
МЕСТНАЯ ТЕЛЕФОННАЯ СТАНЦИЯ
Все телефоны в пределах
небольшой зоны подключены
к местной станции.
Ячейка
Телефонная б'дка
1236]
ДАЛЬНЯЯ СВЯЗЬ
Радиосвязь
Спутник свя in
ПОДВОДНЫЙ КАБЕЛЬ
Радиосвя )Ь
Ячейка
Розе гка
Розетка
Местная
станция
Базовая
станция
ВЫШКА-РЕТРАНСПЯ ГОР
Радиосвязь в микроволновом
диапазоне частот соединяет
удаленные станции с поми
вышек-ретрансляторов.
Телефонная
трз БКА
Центральная станция
Нее местные станции подключены
к центральной станции.
Факс имильный
аппарат
Между народная станция
Звонок о другую страну проходит через
международную станцию, связанную с цен-
тральными станциями в стране того, кто
делает звонок. Она отправляет звонок на
международную станцию в другой стране.
|237]
волны
Микрофон
РАДИОПЕРЕДАТЧИК
Сол^^ й
3^°'
Радиоволны образуются путем подачи электрического сигнала на антен-
ну передатчика. Сигнал заставляет электроны в агомах металла антенны
двигаться и излучать радиоволны. Этот процесс описывает классическая
электродинамика (см. стр. 180). Радиопередатчики транслируют модулиро-
ванные радиоволны Это значит, что исходный зву ковой сигнап накладывает-
ся на радиоволны, так что радиоволна «переносит» звук.
Как и все колебания, радиоволны имеют конкретную частоту и длину.
Частота представляет сооой количество передаваемых в секунду волн и изме-
ряется в герцах. Длин i волны является мерой длины каждой полной волны
и выражается в метрах, Частота и длина волны непосредственно связаны:
радиоволны с высокой частотой имеют короткую длину волны, а радиоволны
с низкой частотой — большую длину волны.

Звуковой сигнал
Микрофон реагирует на зву-
ковые волны, производя элек-
трический сигнал, который
изменяет напряжение с той
же скоростью и частотой.
Кривая представляет собой
изменение напряжения
сигнала во времени.
Электрический
ЗВУКОВОЙ СИ1 НАЛ
Несущий СИГНАЛ
Радиоволна, которая несет
информацию о звуковом сиг-
нале, называется несущей.
Она создается радиочас-
тотным fP4) несущим сиг-
налом. Это электрический
сигнал, испускаемый генера
тором. Частота радиочас-
тотного сигнала является
постоянной, и она намного
больше, чем диапазон звуко-
вых частот.
Мод УЛ И РОВА Н Н Ы И
СИГНАЛ
Преобразованный микрофо-
ном в электрическое напряже
ние звуковой сигнал и радио-
частотный несущий сигнал
генератора усиливаются и
затем объединяются в моду-
ляторе передатчика Это
делается путем амплитудной
(AM) или частотной (FM)
модуляции. В AM радиопере
датчике в зависимости от
уровня напряжения в звуковом
сигнале меняется амплитуда
(уровень энергии) несущей
волны, а в FM-paduo — ее час-
тота.
[238]
ДАЛЬНЯЯ СВЯЗЬ

м

- Аналоговое и цифровое
радио
А М-волны передают аналоговый
звуковой сигнал, но и АМ-,
и РМ раоиоволны могут переда-
вать также цифровые сигналы
(см. стр. 236-237). В телефонных
линиях для передачи цифровых сиг-
налов используется высоко
частотное излучение (см. стр. 315).
УСИЛЕНИЕ II ПЕРЕДАЧА
Модулировенный сигнал поступает на усилитель
мощности, а затем на вышку с передающей антен-
ной. Радиоьышки передают несколько несущих
волн на разных частотах, ка * цая из этих волн несет
свой звуковой сигнал. Кажпая радиостанция или
телевизионный канал имеют «.вою частоту несущей
волны.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ
Раоиоволны являются частью большого семейства волн,
изве< тных как электромагнитные волны Они состоят
из электрических и магнитных полей, которые колеб-
лются под прямым углом друг к другу. Ооа поля колео
лютея на одной частоте.
Световые лучи, как и ультразвуковые, инфракрасные,
ультрафиолетовые и рентгеновские, также являются
электромагнитными. Все электрома. нитные волны дви-
жутся со скоростью света в вакууме, равной 300 тыс.
км/с. Они распространяются и в мате-
рии, и в вакууме.
ПЬР1 MFHHOF
MAI HHTHOF ПОЛ!
ПРРРМГННО!
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ
ПОЛЬ
[239j
ВС л
ш
РАДИОЛ ’
ИЕМНИК
По суги радиоприемни — ’то передатчик «наобо-
рот.». Радиоволны попадают на антенну, подключен-
ную к приемнику. Волны воздействуют на атомы метал
ла, возбуждая в антенне слабые электрические несущие
сигналы Затем приемник настраиваете я на несу щи и сиг-
нал нужной радиостанции или те (еканала, извлекает из
него по. 1езный звуковой сигнал и отправляет на усили-
тель и колонки для вое произведения звука.
УКВ (ЕМ)
8' 108 МГЦ
Коро, кие волны (am)
2300-26 100 КГЦ (11-130 МЕТРОВ)
Средние волнн (am)
525-1700 КГЦ (180-570 МЕТРОВ)
Длинные волны(am)
150-300 КГЦ (1100-2000 МЕТРОВ)
ДИАПАЗОН РАДИОВОЛН
По длине радиоволны подразделяются на длинные,
средние короткие и ультракороткие (УКВ). Каждый
диапазон содержит ряд радиоч астот, или длин волн,
и каждая радиостанция имеет собственную частоту,
или длину волны, в пределах
диапазона.
R10]
На дисплее радиоприемника обычно отображаются
цифры. Они указывают длину несущей волны станции
в метрах или ее частоту, выраженную в килогерцах
(кГц) или мегагерцах (MI ц), равных соотве гственно
тысяче и миллиону герц. Длинные, средние и короткие
волны соответству ют диапазону AM: УКВ радио —
диапазону FM
ВОСП РО1ВВЕДЕН11Е ЗВУ КА
Несущая волна, выделенная тюне
ром (приемником), промодулирова
на исходным звуковым сигналом.
Детектор в приемнике выделяет этот
сигнал. Затем он усиливается и пос-
тупает на колонки приемника.
В с гереоприемнике сигналы левого
и правого каналов объединяются
и транслируются через один несу
щий сигнал. Gi ереоприемник содер-
жит декодер который разделяет их
на два звуковых сигнала, и получа-
ется стереозвук, в то время как
обычный приемник воспроизводит
монозвук, то есть простой звук.
ТЮНЕР (ПРИЕМНИК)
Тюнер настраивается на конкрет
ную станцию или канал, нс реагируя
на остальные частоты.
Необходимый несуший сигнал прохо-
дит через приемник, а затем посту-
пает в детектор.
ДАЛЬНЯЯ СВЯЗЬ
РАДИОСИГНАЛЫ
>1 11'1 .
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ
УКВ И СРЕДНИЕ ВОЛНЫ
5 KB-волны (см. рису нок) проходят
небольшие расстояния, отражаясь
от земли или крупных предметов.
Прямая волна


Средние волны
отражаются
от ионосферы.
---- ИоНГХФЕРА

Длинные волны
Поверхностная волна распростри
няется вдоль поверхно< ти Земли
на тысячи километров.

Короткие волны
Связь на дальние расстояния
в диапазоне коротких волн воз-
можна благодаря эффекту
многократного их отра-
жения от ионосферы
и поверхности
Земли.
--- ИОНОСФЕРА
волны
ТЕЛЕВИЗИОННАЯ КАМЕРА
Телевидение передает последовательность из 30 статичес-
ких кадров в секунду, а глаза объединяют эти кадры
в подвижное изображение, как в кино (см. сэр. 206). Цветная
те 1евизионная камера создает три изображения для каждого
статического кадра в трех оеноьных цветах: красном, зеле-
ном и сине и. Каждое изображение формируется на детекто-
ре, который преобразует его в электрический сигнал.
Детектор сканирует изображение, ра щеляя его на 525 гори-
зонтальных полос. Он создает электрический сигнал, напря-
жение которого меняется в зависимости от яркости и юбра
жения вдоль каж цой полосы. Затем сигналы трех детекторов
объединяются в один сигнал, который передается в дома по
радиосвязи или по те тевизионному кабелю. О принципах
работы цифрового телевидения можно прочитать на стр 326
и 352.
СТУДИ JIH АЯ К АМ1 РА
Зеркала разделяют и юбражение, сфор-
мированное объективом натриизобр:
жения: красного, зеленого и синего цве
тов. Каждый детектор представляет
собой либо светодиод, либо (в более ран
них моделях камер) < веточувствитель-
нуютрубку.
Объектив
Свгтот ОЬЪГКТА
Зглгный СИГНАЛ
Сигнал яркости
Сигналы изображений от трех детск
торов передаются на цветной микшер
который суммирует их для обра ювания
еигнаса яркие ти Это придает общую
яркость каже ои части изображения,
отсканированного тремя детекторами.
НЫИ1И1НАЛ
СИНИЙ СИ1 НАЛ
Сигнал цвгтности
Трехцветные сигналы объединяют
ся в цветном кодере для образоьа
ния сигнала цветности Этот
показатель определяет количество
трех цветов в каждой части изоо
ра •Кения.
Микрофон
Звук от объекта
Звуковой сш нал
Звуковом сигм а и
Перед I. м/чей на и. уча-
м>Ы£> »> .1»-ничь вима аг
>«ым .д:1р>егисяв,и. т
Синхронизирующий
сигнал
Импульсный блок произносит сигнал,
который синхронизирует три детек-
тора таким образом чтобы они
могли точно. канирсзать одновр.
менно, без задержек Затем три сигна-
ла ооъединлются > один видеосигнал
ВИДКЭ ИЗВЭКОП
< И1НАЛЫ
1242]
ДАЛЬНЯЯ СВЯЗЬ
ВИДЕОКАМЕРА
С помощью видеокамеры которая пред-
ставляет собой портативную телеви-
зионну ю камеру с видеомагнитофоном (см.
стр. 244-245), можно записывать видео.
В секции камеры есть объектив и свето-
чувствительная матрица — специальный
прибор с зарядовой связью (ПЗС), который
разделяет кадр на три цветных изображе
ния без использования зеркал. ПЗС-ма
рица имеет фильтры красного зеленого
и синего цветов, закрывающие светочув-
ствительные элементы. В секции записы-
вающею устройства видеосигнал из ПЗС
матрицы и звуковой сигнал из мигрофона
одновременно записываются на пленку.
ПЗС-МАТРИЦА
Сканируемое изображение попадает на ПЗС матрицу, кото-
рая представляет собой микрочип с тысячами крошечных
светочувствительных элементов, содержащих фотодиоды
(см. стр. 272). В каждом из них свет, попадая на элемент,
освобождает электроны, блаюдаря чему возникает опреде-
ленный уровень отрицательного электрического заряда,
который изменяется в зависимости от интенсивности
~ьета. Каждый ряд элементов дает одну полосу изобра-
жения. Электроды, находящиеся за фотодиодами, перс
мещают заряды из рядов элементов к выходу ПЗС-
ма грицы, благодаря чему формируется сигнал изобра-
жения.
Ггмног
КРАНИ-
ПЩАЯ
ЛОСКА
Яркое
Вншка
Выход
Свободные -
•ЛЕ КТ РОНЫ
Положительный
заряд
ПОДНИМАЕТСЯ
' ВВЕРХ
Изображение
нотосы ।
— Заряды
В ПОЛОСЕ 1
1. Заряды
ОБРАЗУЮТСЯ
Красный сеем, составляю-
щий полосы I и 2, понадает
на два pi да элементов крас
него канала ПЗС. Электроны
высвобождаются. создавая
электрический заряд, кото-
рый зависит от интенсив-
ности света
Таре ika
Заряды
в полек г 2
3. ЗАРЯДЫ ИСПУСКАЮ ГСЯ
Положительный заряд перемещается
вдоль электродов за верхним рядом.
Он обеспечивает последовательное
перемещение зарядов к выходу. Таким
образом, для создания сигнала илображе-
ния заряды из каждого последовательного
ряда перемещайте т вверх
и испускаются
К. БЕЛЬ
Заряд
в полосе 1
Электроды
Заряд в полосе 2
- Положительные
заряды ДВИЖУТСЯ
ВДО Л ЫЛ F КТ РОДОВ
2. ЗАРЯДЫ ПОДНИМАЮТСЯ
Положите льный заряд поднимается вверх
по электродам за рядами. Он притягива-
ет электроны к более высокому ряду
элементов. Таким образом, после-
довательность отрицательных
зарядов в полосе 1 попадает наверх,
на экранируемый р ед элементов.
1243]
волны
ВИДЕОМАГНИТОФОН
Н УПРАВЛЯЮЩИЙ
Рычаг они клния
----Барабан
видеоголовок
Видеопленка
ьобина
ГО'ЮВК А
щая запись на
пленке стирается
с помощью стира-
ющей головки
СТИРАЮЩАЯ
Любая предыду-
и телевизионным прием
Как
ник (см. стр. 246 24”), видеомагни-
тофон сначала извлекает видеосигнал
(сигнал изображения) из телевизионного несу-
щего сигнала, который поступает в дом посред-
ством телевизионного вещания либо кабельного
те тевидения Но вместо того чтобы отправлять виде-
осигнал в телевизионную трубку, видеомагнитофон
сохраняет его на плен.-с Он записывает видеосигнал
на пленку практически таким же образом, как аудио-
магнитофон — звук (см. стр. 232-233).
Видеосигнал поступает в видеоголовку, которая
записывает его на магнитную пленку, а видеомагни-
тофон воспроизводит изображение на телевизион-
ном экране. Лента должна проити через головку на
очень высокой скорости, чтобы записать видеосиг-
нал, поскольку необходимо сохранить огромное
количество информации. Поэтому головка вращает -
ся очень быстро по мере прохождения ленты, запи-
сывая видеосигнал на диагональных дорожках вдоль
ленты.
Бчрабан
винеог оловок
Головка -
ДИАГОНАЛЬНЫЕ
видеодорожки
IblFHKA
Подающая
Вращаюшш ся видроголоьки
Барабан содержит ове записывающие/eoi про-
изводящие видеогоповки с каждой стороны,
и он наклонен относительно пленки Две голо-
вки записывают одно полное изображение
во время одного вращения в виде двух диа-
гональных дорожек вдоль ленты
ДАЛЬНЯЯ связь
рсозвук записывает я
на диагональных звуковых
дорожках.
Звуковая
дорожка
РЫЧА| ОПУСКАНИЯ
плгнки
Приемная —
БОБИНА л
*- Направляющий
. РОЛИК
Прижимной
ролик
— Видродорожка
Тонвал
Прижимной ролик ооеспечивает контакт
пленки с вращающимся тонвалом, чтобы
и пленка могла перемещаться от подающей
К прщмной.
Загрузка кассеты
Когда кассету вставляют в видсомагни
гофон рычаги извлекают пленку из кас-
сеты и перемещают таким образом,
чтобы она вступила в контакте головка-
ми и роликами видеомагнитофона.
Прижимной
ролик
Тонвал
Головка
звукозаписи
и СИНХРОНИЗАЦИИ
кивка записывает и воспро-
изводит звуковой сиг- ft_ Ч
нал и сигнал синхро- « у>/
нимции. Чорожки
расположены вверху \f/\ HjA
и внизу ленты.	\
В некоторых видео- 1 к Д
магнитофонах высо- IP/.J
кокачлтоенный сте- ТТЛ
войны
ТЕЛЕВИЗОР ,
Телевизор принимает видеосигнал от телевизионной
станции или видеомагнитофона Он работает по
принципу телевизионной камеры, только «наоборот» —
создавая последовательность неподвижных изображе-
ний на экране. Это происходит путем считывания
входящего сигнала и создания изображения на экране
попиксельно вдоль линий. Чг&^асается цветного изоб-
ражения, то каждая линия содержит ряд красных, зеле-
ных и синих полос. Н< расстояний линии и полосы не-
льзя различить. Глаз воспринимает все полосы как
единое целое, и мы видим четкую полноцветную I ар-
тинку (см ci р. 182).
ТЮНЕР (ПРИЕМНИК)
Тюнер находит телевизионный канал, выОира г
видеосигнал на определенной час тоте несущего
сигнала таким же образом, как и радиоприемник.
СИ1НАТКРА! F >IO1I3F|A
- ДЕТЕКТОР! ИНХРОНИЗАЦИИ
Зву ковой < ж нал
- Д F ТЕК ГОР зву кового
СИГНАЛА
—Антенна
Радиоволны, модулированные ''Ч.
мососигналами попадают в антенну
или спутниковую тарелку, производя
ектричс,кш шдеосигналы, которые поступают
в телевизор. Кроме того, мектрические сигналы
могут поступать через кабель.
Дгтгкгор
яркое, и
СИ1НАЛ
3P1.IX ги
тш/л
JjiFKTPOHHNfl ЛУЧ
ФОРМИРОВАНИЕ И ЮБРАЖЕНИЯ
Детек горы выделяют сигналы яркост и, цветное! и и син-
хронизации из видеосигнала. Детектор цветности произ-
водит три сигнала цвета. Все они поступают в приемну ю
трубку и контролируют три электронных луча,
которые формируют на внутренней
поверхности экрана изобра кение.
. И1НАЛ in
СИГНАЛ!инк
- ДгГРКТОР ИВЕ ГНОСТИ
И ДР КОДЕР
W//MM
ФсХ ЮРН< £
ПОКРЫТИ1
ТГНГВАЯ МАСКА----
Экран----
Колонка —
ОГКПОНЯЮЩШ КАТУШКИ
( МЕШАЮТ ЛУЧИ
Второй полукадр
ПРОЖ1 К ГОР КИН11 КОР А —1
Сигнал синхронизации

Кингс коп
Чересстрочная разы ртка
Каждый кадр состоит из двух полукад-
ров, которые представляют собой
линии, выбранные через одну (четные
и нечетные). Мы видим 60 изображений
в секунду. Такая частота кадров снижает
мерцание.
Fit РВЫЙ ПОЛУКАДР
1216]
ДАЛЬНЯЯ СВЯЗЬ
Синий ЛУЧ
Зеленый луч V
ТЕНЕВАЯ МАСКА
Красный луч
ФС>\ \я ПОЛОСА
ДЗИАЕНИЕ
1ЕКТРОННЫХ ЛУЧЕЙ
ЦВЕТНОЙ ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВОЙ КИНЕСКОП
/ J х,Экран покрыт тонкими полосками фосфора которые дают крас
|| X. ное зеленое или синее свечение, Три электронных луча,
X но одному для каждого цвета, попадают на экран через
/теневу ю маску за экраном Маска содержит отверстия,
которые позволяют каждому лучу «зажигать»
/полосы определенного цвета. Они светятся по мере
прохождения каждого луча, различаясь по ярко- /
^ги в зависимости от интенсивности	/ '
Н ✓ луча. В черно-бе том телевизо- Q
| / ре — только один электрон-	/
ный луч, который управ- Г'Х /
ляется сигналами ярко-	J
сти и синхронизации,	/\\ \ А
а теневая маска при этом /*л
отсутствует.	<	•'	ЖлХ.
волны
СПУТНИК
{~1 Звукоприемник
ЗВ'КОПРИРМНИК Q
Радиолуч
Панель < олнечнои батареи
Антенна
ра диол вязи
Телефон
пассажира
самолета
Геостационарная орбита
На высоте 35 880 км спутник ровно
за 24 часа делает полный оборот
вокруг Земли.
Наземная
станция
СНУ гниковой
связи
СПУТНИКОВЫЕ!
ТЕЛЕФОН
Спутниковая свя <ь
Все спутники «общаются:
с наземными станциями
спутниковой связи с помощью
радиоизлучения отправляют
изображения и измерения,
получают инструкции.
ME ГЕОРОЛОП1Ческии
СПУТНИК
Этот спутник отправляет снимки, на которых
виден облачный покров Земли а также
данные о погодных условиях, например
о ветре или температуре поверхности нашей
планеты. На основе этих данных мы можем
составлять точные прогнозы погоды.
НАЗЕМНАЯ
СТАНЦИЯ '
СПУТНИКОВОЙ
связи 5
Спутниковая
АНТЕННА
Коммуникационное
оборудование
ТЕЛЕКОММ} НИКАЦИОННЫЙ СПУТНИК
Геостационарные спутники Inmarsat позволяют
предоставлять услуги телефонии, передачи факсов
и пакетной передачи данных. Система Inmai sat
используется также для аварийной и экстренной
связи.
Искусственные спутники вращаются по ороите вокру.
Земли, • общаясь» с нами из космоса. Спутники дистан-
I ционного зондирования Земли «смотрят» вниз, астрономи-
/ ческие — вверх, а телекоммуникационные спутники связы-
I вают дальние уголки нашей планеты и транслируют передач,,
телевизионных кана юв в наши дома. Некоторые спу гники
могут перемещаться над Землей, в то время как другие «припар
кованы» на геостационарных орбитах над определенной точкой
экватора. У таких спутников время обращения вокруг Земли
равно одним суткам, и они вращаются над Землей строго с той же
скоростью, с которой вращается вокруг своей оси Земля.
/	Спутниковая
.	АНТЕННА
<Г го елементь: ..
/ Система
/НОРМИРОВАНИЯ
И ЮБРпЖЕНИЯ
ДАЛЫ
СВЯЗЬ
И .МЕРИЛ ПЬ< КОРОСГИ ВЕТРА
Датчики
тепла
Детек гор
длины волны
Защи гный экран и датчики
Датчики температуры на спутнике
СОВЕ нужно было содержать в холоде,
чтооы измерять очень слабую фоновую
радиацию в космосе Жидкий гелии под-
держивал температуру приемников
близкой к абсолютному нулю. Датчики
были окружены коническим защитным
экраном, который защищал их
от тепла и света Солнца и Земли.
Защитный
экран
Антенна
РАДИОСВЯЗИ
Панель
солнечной
БА.АРЕИ
Астрономический спутник
Американский спутник СОВЕ был запу щен в 1989 году и на про-
тяжении нескольких ле. измерял фоновое космическое излуче-
ние Вселенной. Оно состоит из множества излучений самой раз-
ной природк и г.роис хождения. Основной целью спутника было
исследование реликтового излу’]енпя, которое образова .ось не
от звезд и галактик, а непосредственно в момент Большого взры-
ва, создавшего всю наблюдаемую Все >енную примерно 15 мил-
лиардов лет назад. СОВЕ находил у час тки в космосе, где форми-
руются и начинают формироваться галактики. Этот спутник
представил новые данные об эволюции Вселенной начиная
с момента Большого взрыва и до сегодняшнего дня.
V - Радиолокатор
С СИНТЕЗИРОВАННОЙ
AIIFPTJ РОЙ
/ Itюбражения, получен-
ные с помощью радара
с высоким разрешением,
 5Г-_ отображают различные
1 к характерш тики
\ поверхности Земли:
влажность почвы,
* Ьзд \ соленость воды
океана и другие.
Ране ль солнечной
БАТАРЕИ
Фотоэлементы (стр. 271),
размещенные на спутни-
ке, превращают энергию
солнечного света в элект-
ричество. Так вырабаты-
вается питание для обо-
рудования на спутнике.
Сп> ГНЙК НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ЗЕМЛЕЙ
Спутники Д 13 ^дистанционного зондирования Земли)
«смотрят» вниз для фиксации и измерения множества
данных поверхности и климата Земли. На рису нке —
спутник европейского космического агентства ERS-1.
Спутник ДЗЗ может “видеть” месторождения полезных
ископаемых, оценивать ра <мер буду щего урожая, размеры
и качество лесов изучать озоновый слой, регистрировать
сейсмические волны, например при зем .стрясен иях
и и >вержениях вулкана, а также измерять и ио. ледовать
те 1ения в океане
12491
волны
РАДИОТЕЛЕСКОП
Многие ооъекты во Вселенной излучают радиовол-
ны. Их можно обнаружить с помощью радиотелес-
копа. Большая вогнутая металлическая антенна фокуси-
рует радиово жы в точку над центром антенны — таким
ке образом изогнутое зеркало телескопа рефлектора со-
бирает световые волны из космоса (см. стр. 188). В этой
точке облучатель собирает радиоволны и превращает их
в слабый электрический сшнал. Далее он поступает
в компьютер. Радиотелескопы могут фиксировать очень
слабые сигналы, а также обмениваться информацией
с космическими оиъектами.
Благодаря большой чувствительности радиотелескопа
ученые обнаружили многие ранее неизвестные объекты.
С помощью радиотелескопа или группы радиотелескопов
радиоисточник можно даже увидеть: изображение полу
чают в результате ооработки последовательности сигна
лов от разных частей обьекта. По ра >ности частот сигна
лов можно судить о характере движения радиоисточнш а
и его составе
Параболическая
антенна
Входящие
РАДИОВО"НЫ
ОВЛУЧАГВЛЬ
Вертикальное------1
BPAI1I МОЩЕЕ
ус тройс гво
Подвижный ра шотелбскоп
В оольшинс гве радиотелескопов
ан ген ну можно наклонять и повора-
чивать таким образом, чтобы
она «смотрела» в любую точку неба
Диаметр подвижных телескопов
не должен превышать 100 м.
Радиотелескопы, которые находятся
далеко цру г от дру га, могут объе ш
няться для получения бо лее деталь-
ных изображений.
ТОРИЗОН САЛЬНОЕ
ВРАЩАЮЩЕЕ-
У< ТРОЙС ГВО
Спутниковая ан ггнна
Телевизионные программы, кото
рые транслируются со спутника
улавливаются спутниковой антен-
ной похожей на маленький радио-
телескоп Ее вогнутая поверхнос ть
фокусирует радиоволны в точку,
где находится принимающая
головка Затем сигнал поступает
в телевизионный приемник.
Антенна
Принима-
ющая
головка
[250]
ДАЛЬНЯЯ СВЯЗЬ
КОСМИЧЕСКИЙ ТЕЛЕСКОП
Космический телескоп «Хаббл — оптический спутни-
ковый телескоп. Он вращается по орбите вокруг
Земли под радиоуправлением, делает фотографии и изме
рения планет, звезд, галактик и других космических объ-
ектов. Космический телескоп, который работает в абсо-
лютной космической чис готе вне ат мосферы, создающей
помехи для наземных тетескопов, дает существенно
более четкие изображения, чем телескопы на Земле.
Он обнаружил удаленные объекты и представил более
подробные изооражения известных объектов, сущест-
венно рас ширив наши знания о Вселен ной. Космический
телескоп «Хаббл» был доставлен на орбиту шаттлом
«Дискавери» в 1990 году. Он продолжит работать как
минимум до 2014 года.
Космичрс кий
КОРАБЛЬ ШАТТЛ
Труба телескопа
Основная часть тепе
скопа — 13 м в длину
и 4,3 м в поперечнике.
Вторичное
ЗЕРКАЛО
СВГТОВЫ! ЛУЧИ
ОТ ЗВЕЗДЫ
ИЛИ А 1 Ж ГИКИ
тельные датчики
кала в видеосигналы.
Кос мический теле-
скоп оснащен
ванием.
ПЕРВИЧНОЕ ЗЕРКАЛО
Космический телескоп —
это кассегреновский
отражающий телескоп
Секция
ОБОРУДОВАНИЯ
Светочувстви-
преооразуют визуаль-

Защитный
щиток
ное изображение с зер-
научным оборудо-
(< м. стр. 188) с основным
зеркалом 2,4 м в диаметре
По МЕХИ
Эти гребни уменьшают отраже-
ние рассеянного света от поверх-
ностей в трубе.
Антенна радиос вязи
Антенна посредс левом
радиосвязи посылает
на наземные станции
полученные телескопом
изображения
и измерения.
Панель cohhi чнои
БАЗАРБИ
Две панели обеспечим
ют пос тупление элект-
ричества (стр. 271) для
питания оборудования
на спутниковом теле-
скопе.
1251]
волны
Космический летательный аппарат (зонд)
Самые дальние обьекты связи — это космические
летательные аппараты (зонды), которые посылают
нам подробные изображения планет Солнечной систе-
мы. Зонды исследовали также Луну и многие спутники
удаленных планет, а один зонд даже достиг кометы
Галлея.
Радиоволны передают на Землю результаты наблюде-
ний зондов со скоростью света, поэтому сигналы даже
из самых отдаленных частей Солнечной системы доходят
до нас всего за несколько часов, Мы получаем геологи-
ческие и атмосферные данные, фотографии далеких
планет. Эти сигналы очень слабые, и наземные станции
используют огромные антенны, чтобы их принять
Станции в свою очередь носы дают на зонд мощные сиг-
налы управления. Космические зонды либо пролетают
мимо планеты, либо вращаются вокруг нее и долгое
время ее изучают Некоторые зонды могут приземляться
на поверхность или «высаживать» посадочные модули.
ПРОГРАММ A MARS PATHFINDER («СЛЕДОПЫТ МАРСА»)
Запу щенный с Земли в декабре 1996. ода американский кос-
мический зонд Mars Pathfinder прибыл на Марс в июле 1997-
го. Зонд приземлился прямо на поверхность планеты, и из
него выехал небольшой шестиколесный робот под названи-
ем Sojourner («Пришелец»). Пока основной посадочный мо-
дуль Pathfinder делал снимки пустынной равнины ржавого
цвета, заваленной камнями, робот отправился изучать
территорию. С Земли ему отправляли команды подходить
к камням, которые были видны на и юбражениях. полу-
чаемых с Pathfinder. С помощью собственного бортового
компьютера камеры и лазерного сканера робот находил
путь к кал дому камню, орал пробы и тут же делал анализ.
По ра ню результаты передавались на Землю. Так мы узна-
ли, что камни на Марсе такие же. как и на Земле, и скорее всего
сформировались таким же образом. «Соджорнер» нашел
камни, на которые, судя по всему когда-то воздействовала
вода; вероятно, эта часть Марса была покрыта океаном. И хотя
на Марсе сейчас очень сухо и холодно, возможно, когда-то гам
было тепло и влажно и нущесгвова >и живые ор!анизмы, ска-
жем бактерии. Возможно, они и до сих пор там сохранились.
[2521
ДАЛЬНЯЯ СВЯЗЬ
Зонд -Гюйгенс»
— Я if-РНЫИ I FHEPATOP
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
Высадка на Титане
В январе 2и05 года зонд -<Гюйгенс>
приземлился на поверхность
Титана — одного из спутников
Сатурна
Радар для получения
изоьражения
Камеры и датчики
Ракетный
двигатель
Стрела с магни
TOMETPOM
ДЕТЕКТОР ЭЛЕК ГРИЧЕк.KOI
И MAI НИТ HOIО ПОЛЯ
Антенна -
РАДИОСВЯЗИ
KACCHHli*
Б .агодаря своей потрясающей воооражение системе ко ieu
Сатурн считается самой красивой планетой Солнечной сис-
темы. О нем и его спутниках изгестно очень немного: близ
планеты пролетали лишь два зонда Вояджер . Но в 2004 соду
после семи летнего пути сЗемли космический зонд «Кассини»
вышел на орбиту Сатурна. Он двигался вблизи планеты, на-
блюдая за облаками, а затем поднялся выше, чтобы сверху
осмо треть полюса и известные кольца. Крометого, < Кассини»
прошел по более удаленным орбитам спутников Сатурна,
чтобы изучить поверхность некоторых из них. «Кассини»
пока продолжает обращаться вокруг Сату рна, став его единс-
твенным искусственным спутником, и передает инфориа
цию на Землю. Есть надежда, что он ответит на многие
волнующие нас вопросы о том, как сформировалась и разви
валась планета Сатурн, а также его кольца и спутники.
Возможно, в этой информации мы найдем разгадку тайны
возникновения Солнечной системы.
Кульминацией полета стала высадка в 2005 году на
Титане — самом большом спутнике Сатурна, с туманной
оранжевой атмосферой, которая не дает наблюдать поверх-
ность спутника с Земли. «Кассини» выпустил зонд
«Гюйгенс», который с парашютом спустился на поверх-
ность, изучил газовый состав атмосферы, сделал фотогра-
фии поверхности и измерил давление и температуру атмос
Феры Титана. Результаты ушли на «Кассини», а тот передал
их на Землю. Считается, чго атмо^Лера Титана похожа на
ту, которая была на Земле много тысяч лет назад, а наблюде-
ния «Гюйгенса- смогу г пролить свет на го, как зародилась
жизнь на Земле.
[253|

ЧАСТЬ 4
Электричество
И АВТОМАТИКА
Введение 256
Электричество 258
Магнетизм 274
Датчики 290
Введение
ОСНОВА ЭЛЕКТРИЧЕСТВА — ЭЛЕКТРОНЫ, одни из самых маленьких частиц,
известных науке. Это крошечные частицы в атомах, каждая из которых несет мель-
чайший электрический заряд. Если бы миллион миллионов электронов выстроились
в ряд, то он был бы не больше булавочной головки. Электрический ток возникает,
когда по мета пу в одном направлении движется огромное количество этих крошечных
частиц. Например при силе тока в 1 ампер (достаточной, чтобы ожечь фонарик) 6 мил-
лионов миллионов миллионов электронов проходят через люоое место в проводе (его
называю! проводником) веего за 1 секунду. Скорость движения элеюронов мала, но сам
ток при этом передается по проводнику со скоростью света. Если XIX век считается эпо-
хой расцвета механических устройств, то XX век — эра устройств, работающих от элек-
тричек гва. Однако это вовсе не значит, ч го время механических машин прошло.
Механические устройства будут нужны всегда, просто все чаще в них применяются элек-
тродвигатепи и электрические элементы управления. А в XX веке появились приборы,
в которых с помощью электричества передается информация и в которых мало движу-
щихся деталей. F числе таких устройств — средства связи для передачи зву ков и изобра-
жений и хранения информации, о которых рассказано в третьей части этой книги. Это
технологическое направление приобретает все большее значение по мере того, как
устройства становятся цифровыми (эта гема подробнее раскрыта в пятой части).
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ
Ус тройс гва, описанные в этой части книги, либо сами производят электричество, либо так
или иначе его используют Работа многих из них основана на способности движущихся
электронов создавать вокруг себя магнитное поле. Магнитные поля обладают способно-
стью притягивать или отталкивать проводник с током. Этот эффект используется
в устройствах с электрическими двигателями. В электрических генераторах — основном
источнике электричества, также используются магнитные поля. Да и сами ма1 ниты и маг-
нитные поля вокруг них существуют тоже благодаря ьращению электронов в их атомах.
Та что во всех устройствах, действие которых основано на явлении магнетизма, исполь-
зуются электроны. При этом электроны создают электрические поля, способные, как
и магнитные, притягивать или отталкивать проводник с током. В некоторых приборах,
например ксероксе и ионизаторе, сила притяжения или оз галкивания создается с помо-
щью статического электричества. Однако в большинстве устройств электроны являются
средством переноса информации. Несмотря на эти различия, законы, которым подчиня-
ется электрический ток, одинаковы во всех электроприборах. Для движения электронов
необходима энергия. Они всегда движутся в одном направлении (от отрицательного
полюса к положительному) с определенной скоростью, а при их движении возникают
различные эффекты. Один из них — магнетизм. А еще тепло и свет, как мы уже узнали
во второй части. С помощью дру гих физических процессов в веществе электроны могут
генерировать свет, рентгеновское излучение и даже неслышимый vxom звук, и все эти
явления широко используются.
[25б|
ВВЕДЕНИЕ
Электричество и движение
Как бытовому источнику энергии электричеству нет равных. Оно чистое, бесшу-
мное, его силу легко регулировать, и его можно быстро доставить куда надо.
Устройства, в которых с помощью электричества создается движущая сила, чрезвы-
чайно разнообразны. На первый взгляд сложно найти сходство, например, между
кварцевыми наручными часами и локомотивом на электрической тяге. Тем не менее
и гам и там действует движущая сила, созданная магнитным эффектом электриче-
ского тока, хотя ток, используемый в локомотиве, в сотни тысяч раз мощнее, чем
в часах. Замечательно, что все электроприборы, для работы которых требуется элек
тричесгво, расходуют именно столько энергии, сколько им необходимо для соверше-
ния полезной работы, не больше. Значит, энергию одного источника электрического
тока можно распределить на несколько одновременно работающих устройств.
Автоматические устройства
В металле всегда есть свободные электроны, оторвавшиеся от своих атомов. Если провод-
ник подк лючить к источнику энергии то на эти электроны будет действовать сила, застав-
ляющая их двигаться по проводнику Она может быть различной, поэтому электроны дви-
жутся с разной скоростью, а по проводнику переносится разное количество заряда. Силу
электричес. ого тока легко изменить, и поэтому его можно применять как сигнал, регу пи-
рующий работу у стройства, скажем, включать или выключать его Во многих устройст вах
есть элементы, в которых вырабатывается такой управляющий сигнал, позволяющий им
действовать самостоятельно, без вмешательства человека Например, автоматические
двери в лифте и светофоры. Источниками управляющих сигналов обычно являются спе-
циальные датчики — сенсоры и детекторы Они могут обнаруживать посторонние и опас-
ные предметы и газы: кусок металла или струю дыма, а также замерять характеристики
движения, например скорость. От датчика сигнал поступает в устройство, которое ту г же
совершает нужные действия. Есть два основных спосооа реагирования автоматических
устройств. 11ри первом способе у правляющий сигнал вызывает простое действие механиз-
ма: например, автоматические двери открываются в тот момент когда к ним кто-то при-
ближается, а подушка безопасности в автомобиле срабатывает в момент аварии. Эти
устройства не делают ничего другого, да они на это и не рассчитаны. В других автоматиче-
ских приборах установлены датчики, контролирующие режим работы В случае несовпаде-
ния характеристик этого режима с нужными управляющий сигнал корректирует их.
И таких датчиков в устройстве обычно несколько. Примером является самолет: автопилот
устраняет любые отклонения во щушного судна от заданного курса, а система навигации
непрерывно отслеживает местонахождение самолета и прокладывает' маршрут полета.
Мы все больше зависим от миллиардов электронов, движущихся по элек грическим
цепям в раз шчных устройствах. Автоматические приборы берут на себя то, что раньше
делал человек, и наша жи 1нь становится более удобной и более безопас нои. Некоторые
устройства предоставляют нам возможности, которых мы никогда бы не имети
или научиться которым нам было бы сложно: например автоматический фотоаппарат
значительно облегчает процесс фотографирования. Многие устройства контролируются
цифровым способом, так как с помощью чисел можно совершать очень сложные действия.
Об этом мы сейчас расскажем
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
Электричество
О ПРИВЛЕКАТЕЛЬНОСТИ МАМОНТА
Однажды я встретил мамонта с тщательно причесанной шерс-
тью Однако стоило этому красавцу выйти на улицу, как в воз
дух поднялись куча мусора, сохнувшее без пришепок белье и бездомные
кошки. Вес это накрепко прилипло к только что разглаженной шер
сти изумленного животного. Все знают, что ухоженные личности
привлекательны, но никогда прежде я не видел столь наглядного под-
тверждения этой мысли.
Статическое электричество
Все предметы состоят из атомов. В атомах есть еще более
мелкие частицы — электроны. Они об 1адают электриче-
ским зарядом. Он называется отрицательным и шрает глав-
ную роль в электричестве.
Когда все электроны в атомах находятся на своих мес-
тах - орбитах, то атомы, а значит и все вещество, не заряже-
ны. Если же в одном месте скапливаются свооодные электро
ны, сорвавшиеся со своих орбит, или атомы, лишенные элек-
тронов, то возникает электричество, которое называют стати
ческим. Такие отрицательные и положи тельные заряды могут
образоваться, допустим, при сильном трении двух предметов.
В результате один предмет накапливает электроны (то ес гь он
заряжен отрицательно;, а другой теряет эти электроны (то
есть он заряжен положительно). Вокруг каждого из предме-
тов возникает статическое электрическое поле
Разноименные заряды всегда притягиваются, а одноимен-
ные отталкиваются. Именно поэтому к мамонт прилипла
 ирлянда из мусора после тою, как его причесали. К расче-
ске, которую потерли о кусок ткани, прилипают обрывки
бумаги. Трение или расчесывание создают заряд, а значит,
и электрическое поле, которое воздействует на находящиеся
вокруг предметы, наводя в них заряд другого знака. А раз-
ноименные заряды притягиваются друг к другу.
заряд на краях и притягивая их О1ТАЛКИВАЕМЫ1 ЭЛЕКТРОНЫ
[25®]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
О МАМОНТЕ И ЛИМОНАХ
Однажды во время сбора урожая я с огромным восхищением
наблюдал за тем. как с помощью мамонтов собирали лимо-
ны. Крупные плоды накалывали на копья: медные — у мамон-
тов, цинковые — у их наездников. Это было незначительным
усовершенствованием моего изобретения. Погонщики мамон-
тов жаловались мне на то, что их сильно трясет и связывали
это с новым инструментом. Но мне уда юсь убедить их, что,
онечно же, здесь не было никакой связи.
Когда все сборщики лимо
нов хра( ро принялись за дело,	г,f
воздух был практически	S ।
наэлектризован.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
Электрический ток создается упорядоченно движущимися
электронами. В отличие от статического электричества этот
ток может быть только в проводнике, то есть в материале,
в к»гором много свободных электронов.
Чтобы заставить элемроны двигаться в определенном
направлении, необходим источник энс-pi ии. Это может быть
свет, тепло, давление или энергия, выделяемая в результате
химической реакции. Химическая энергия является источни-
ком электричества в батарее, включенной в цепь. Мамонт
и его наездник получали удар электрическим током, потому
что они, сами того не зная, были звеньями такой замкнутой
цепи. Кислота, содержащаяся в лимонах, вс гупает в реакцию
с цинком и медью, из которых сделаны копья. Атомы кислоты
забирают электроны из атомов меди и переносят их к атомам
цинка. }атем электроны проходят через металличеа ие дета-
ли копья. Цинковое копье, которое отдает отрицательно заря
пенныеэлекгроны, является отрицательным полюсом лимон
ной батареи. Медное копье, которое принимает* электроны, —
эго положительный полюс Обычный лимон не создаст боль-
шого числа электронов для мощного тока, но в гигантском
лимоне их будет достаточно для сильного удара.
Медь—1
.Кислота забирает
ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ
ЗАРЯДЫ У ЦИНКА
КИСЛОТА ЗАБИРАЕТ
ЭЛЕКТРОНЫ У Ml ди
[259]
Щетки наносят
TOHFP НА БАРАБАН
[ОКУМЕНТ
Частьдокумента
Барабан
Зарядным эдеме нт барабан
ОЧИ( ТКА
БАРАБАНА
[260]
В ГОР \Я РАЗРЯЖА-
ЮЩАЯ ЛАМПА
Эта лампа удаляет
заряд с барабана,
после того как
^k тонер осел
на бумаге.
ПЕРВАЯ РАЗРЯД
ЖАЮЩАЯ ЛАМПА
Эта лампа удаляет
заряд с барабана.
ЭЛЕЬЛ РПЗАТОР
Электризатор переносит отрица-
тельный заряд на лист бумаги, чтобы
она притянула частицы тонср<
Линза
Система
ЧЕРКАЛ
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
ФОТОКОПИРОВАЛЬНЫЙ АППАРАТ
Стеклянное
— окно
Лампа
О
Ремень пода-
чи бумаги
Оптическая система
За стеклянным окном с помощью
лампы, системы движущихся зеркал
и линзы происходит сканирование
документа и его проецирование на вра-
щающийся барабан. Оптиче> кая
система может увеличить или умень-
шить изображение на оараОане
Нагреватель
Он нагребает бумагу, при
этом частицы тонера
расплавляются и сриксиру
ются на ее поверхности.
Благодаря статическому электричеству фотокопирова пьный аппарат (ксерокс) моменталь-
но делает копии документов. Основа устройства — металлический барабан, который
в начале цикла заряжен отрицал е 1ьно Далее через оптичесхую систему изображение ориги-
нала проецируется на барабан. Электрический заряд исчезает в тех местах, где на металличе-
скую поверхность падает свет поэтому отрицательно заряженными остаются только
темные части изображения. После этого на барабан наносятся положительно за-
ряженные частицы тонера Заряженные участки барабана притягивают тем-
ный порошок, который затем переносится на лист бумаги. С помощью на-
гревателя порошок закрепляется на бумаге, и из копировального
аппарата появляется еще не остывшая копия оригинала. Принцип
действия цвет ного копира такой же, но он сканирует оригинал
с применением синего, зеленого и красного фильтров или
без них. За счет цветных тонеров на барабане
( формируются изображения четырех
цветов: же itoto, пурпу рного, голу-
бого и черного а при их взаимном
наложении получается полно-
ценная копия (см. стр. 214/
[261]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
ОЧИСТИТЕЛЬ ВОЗДУХА
Наиболее эффективны очистители, в которых для
удаления из воздуха мелких частиц, таких как си-
гаретный дым или пыльца растений, применяется
электростатический фильтр. Принцип его действия
следующий; воздух пропускается через положительно
заряженную сетку, после чего микрочастицы оседают
на отрицательно заряженной сетке. Очиститель может
содержать филыры для поглощения пыли и неприят-
ного запаха, а также ионизатор для насыщения очи-
щенного воздуха полезными отрицательными ионами
ЭЛ1 KTPOCI АГИ ЧЕСКИ И ФИЛЬТР
Сетки заражены разноименно. Проходя через
первую сетку, микрочастицы заряжают.я
положительно и поэтому оседают на отри-
цательно заряженной второй
Фильтр, содержащий активиро-
ванный уголь, поглощает nenpi
ятные запахи из воздуха, кото-
рый прогоняет! я через
очщтитс 1ь вентилятором
МОЛНИЕОТВОД
НАКОПЛЕНИЕ ЗАТЯДА
Во время грозы в облаках местами скапливается силь-
ный отрицательный заряд, в результате на поверхно
сти земли наводится положительный заряд такой же
силы.
Положи ГЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД
НА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ
- * - -  -
Разряд молнии
Сильное электрическое поле насыщает воздух ионами
и свободными электронами. Поэтому он становится
проводником, и через него прот. кает ток большой силы —
вспыхивает молния. —г,	~
[262]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
ИОНИЗАТОР
Конденсаторы
Диод
Заряженная
шла
ПОВЫШАЮЩИЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР
Он преобразует переменный ток в постоянный (см. стр. 267),
который заряжает конденсаторы Те накаплизают электри-
ческий заряд, который затем подается на иглы ионизатора.
Заряженная
игла
Заряженные атомы называются ионами. Ионы встречаются во многих твердых
веществах и атмосфере. Воздух с высокой концентрацией отрицательных ионов
полезен Ионизатор воздуха разработан как раз для создания таких ионов. В нем
сильный отрицательный заряд подается на одну или несколько игл На конце иглы
образуется сильное электрическое поле, срывающее »лектроны с орОит атомов. В ре-
зультате образуются положительные ионы. Если же электрон притянется к атому, он
становится отрицательно заряженным. Положительные ионы притягиваются к игле,
а отрицательные отталкиваются.
Отрицатель
ные ионы
ПСУЮЖИТЕЛЬ-
НЬП ионы
Электрический заряд
УМ1 ныцается
Молниеотвод перехватыва-
ет молнию. Сильные положи-
тельные заряды на выступа-
ющих концах молниеотвода
создают положительно заря-
женные ионы, которые под-
нимаются вверх таким
образом уменьшая отрица-
тельный заряд в грозовом
облаке, в то время как отри-
цательные заряды воздуха
стекают вниз.
В ЗЕМЛЮ
Молние
от вод
МОЛНИЯ УХОДИТ
В ЗЕМЛЮ
Молния движется по пути,
проложенному ионами, поэ-
тому она попадает в мол-
ниеотвод. По нему ее мощ-
ный электрический заряд
стекает вниз и по заземля-
ющему проводу уходит
в землю, не причинив ника-
кого вреда.
1263]
ЭЛЕКГРИЧЕС1 ВО И АВТОМАТИКА
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСТВО
Некоторые кристаллы и керамические материалы при дефор
мации способны вырабатывать статическое электричество
Оно называется пьезоэлектричеством (от греческого слова
piezein — «нажимать», указывать давление*) и применяется
во многих (лектроприборах. В некоторых веществах атомы
состоят из ионов (см. стр. 263), которые прочно связаны друг
с другом благодаря их электрическим зарядам. Кварц, напри
мер состоит из положительно заряженных ионов кремния
и отри цате тьно заряженных ионов кислорода. При сжатии кри-
сталла кварца происходит сдвиг ионов, так что отрицательные
ионы смещаются в одну сторону кристалла, а положительные —
в другую. На противоположных поверхностях кристалла могут
образовываться сильные разноименные заряды. Существ,ет
и обратный эффект: воздействие электрического поля на кри
сталл вызывает его сжатие. А если подать переменный электриче-
ский сигнал, то можно заставить кристалл колебаться с опреде-
ленной частотой, как, например, в кварцевом генераторе.
Обычный кристалл кварца
Отрицатель-
ные ионы
кислорода -
Положитель
НЫЕ ИОНЫ
КР1 мния
Кристалл при сжатии
- Отрицательный заряд
на поверхности
Входной—
СИГНАЛ
Кварцевый ГгНератор
Сигнал
постоянной
частоты
Кристалл с вибри-
рующими! ранями
Положитель-
ный заряд
НА ПОВЕРХНОСТИ
I
1
I
I
।
Катушка
Ротор
Проводники
к конденса-
тору часов
Качающийся
груз
Кварцевые часы (см. стр. 265)
потребляют очень мало
энергии, но рано или позд-
но их батарейка все равно
садится. Наручные часы
с автоподзаводом — их назы-
вают кинетическими —
представляют
собой кварцевые часы,
которые используют пьезо-
электричество
и не нуждаются в батарейке.
Такле часы сами генерируют
электричество за счет движений
руки человека. В часах находится
груз, раскачивающийся при дви-
жении корпуса часов.
Через систему шестерен его
колебательное движение
передается на маленький
ротор, который вращается
со скоростью до 100 000 обо
ротов в минуту и генерирует
электрический ток в катушке.
Он накапливается в конденса-
торе для использования квар-
цевым генератором и электро
двигателем часов.
I
1264]
ЭЛЕКТР! 14 ЕСТВО
КВАРЦЕВЫЕ ЧАСЫ
Конденсатор
Электромагнит^
импульс с периодом
ровно одна секунда.
Кварцевый генератор j
Электродвигатель
К Каждую секунду электродви-
гатель поворачивается на
КГк 180° и заставляет вра-
'} Олк щаться группу шее- /
KvRk тсрен, сведи- /м
jWN ненных со J
г ЙЙк стрел- /гмЯ
IИ к
Микросхема
Микросхема преобра-
зует высокочастот-
ные ко 1ебания
от генератора
и генерирует
электрический
Э'Ьфект пьезоэлектричества используется в приборах,
вырабатывающих сигналы через одинаковые проме-
жу гки времени. Во многих нар) чных и других часах име-
ется кварцевый генератор, который управляет стрелками
механизма или информацией на дисплее. Энергия ма-
ленькой батарейки заставляет грани кристалла ко 1ебать
ся - так создаются импульсы гока с постоянной частотой.
Электронная схема преобразует частоту зтих колебаний
де одного импульса в секунду который подается на ми-
родвигатель, вращающий стрелки, или дисплей.
Катушка
На катушку
подаются управ-
ляющие сигналы,
и она приводит
в оеиствие элек-
тромагнит,
который обеспе
чивает раооту
миниатюрного
электродвига-
теля.
Батарейка
Система
шесте
РЕН ДВИ-
ГАЮЩИХ
СТРЕЛКИ
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
Увидеть электрический ток и то, как он течет
по электрической цепи, невозможно, а потому
ВОДЯНАЯ ТЕЛЕЖКА
этот процесс гораздо легче представи гь в сравне-
нии с чем-то другим. Устройство, изображенное
на этой странице. — вымышленный аналог элек
трической цепи, козорый
приводит в действие энергия
воды. Вместо электронов
здесь циркулирует вода,
за счет чего вырабаты-
вается энергия Каждой
части этой тележки cooi -
ветствует определенный
элемент простой элек-
трической цепи,
о которой рассказыва-
ется на стр. 267.
эквивалент
отрицательного
полюса, кото-
рый отталкива
ет электроны
с силой, доста
точной для дви
жения по цепи
и зажигания
лампочки.
Высота водо-
подъемника
эквивалентна
уровню напря-
жения.
Водо-
подъемник
Водоподъемник,
который переда-
ет воде энергию
для движения
обратно в ре iep-
вуар в нижней
части механиз-
ма. работает
подобно бата-
рее. Верхняя
часть винта —
Затвор во. юс пуска
Открытие затвора водоспуска увеличивает
поток воды, на колесо воздействует боль-
ший ее объем, и скорость машины увеличи-
вается. Это соответствует сопротивле-
нию лампочки в сети. У более яркой
лампочки меньше сопротивление, и через нее
протекает больший заряд.
Поток воды
Объем воды в потоке экви-
валентен электрическому
току. Он изменяется
в зависимости от высоты
водоподъемника (напряже-
ния) и положения затвора
eodoi пуска (сопротивления/.
Резервуар
Вооа стекает в резерву-
ар. К этому моменту
она уже растеряла всю
свою энергию. Точно
так же электроны
возвращаются к поло-
жительному полюсу
батареи после пол-
ного прохождения
цепи.
|266|
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ
Во всех устройствах и приборах, которые приводятся в леи
ствие электричеством. существует электрическая цепь.
Источник элек.ричест ва — обычно »то батарея или генератор -
вызывает дви ч ение электронов по проводнику к гой части
устройства, которая использует электровнергию. Затем электро-
ны возвращаются по проводнику к источнику Для этого цепь
обязательно должна быть замкнута. А потом источник тока
вновь отправляет их в движение по замкнутой цепи. На источ
нике создается напряжение, равное определенному числу
волы, — это величина электрической силы, заставляющей элек-
троны дви! агься по цепи. Сила тока, то есть количество электри-
ческого заряда в цепи, измеряется в амперах Рабочая часть цепи
обладает сопротивлением, которое измеряется в омах.
,==t> ?ол^°водн?с^У SBOпн НпЕтпЕКТРОНЫ ДВИЖУТСЯ
___________ ___________________ ОТ ОДНОГО АТОМ Д|’У|1АГ»
Посюянныиток
Электрический ток, вырабатыва-
ем ый батареей и фитоэ тементом,
называется постоянным.
Электроны движутся в одном
направлении от отрицательного
полюса источника к положитель-
ному Хотя скорое гь движения
отдельных электршов крайне
ма ла, скорость распрог гранения
электрического заряда намного
выше. При этом электроны дви-
жутся согласованно, как одно
целое. Это можно сравнить
с железнодорожным составом:
ЭЛИ ТРОНЫ 1ВИЖЗ тся в оы СТОРОНЫ
ак локомотив приводит в дви-
жение сразу все вагоны, хотя
тянет только самый первый, так
и элект рический ток расприс гра-
няется в проводнике с одной
и той же скоростью на новом его
участке.
Электрический ток
Переменный гок
Обычно электрическая энергия
выраоатывается в виде перемен
ного, а не постоянного тока. При
этом электроны в бытовой сети
меняют направление движения
50 раз в секунду, а заряды полю
сов с той же частотой меняют
свою полярность. Однако на све-
тимости лампочки это не отража-
ется, поскольку она загорается
при любом направлении тока.
[267]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
БАТАРЕИ
Когда полюса батареи соединены друг
с другом и образуют замкнутую цепь, вы-
рабатывается электрический ток. В состав всех
батарей входят два электрода и электролит
При взаимодействии электролита с электрода-
ми происходит химическая реакция, в резуль-
тате которой и возникает электрический ток
В «сухих» батареях электролитом служит паста
из порошкообразных химических веществ,
в автомобильных аккумуляторах он жидкий.
Электрическое напряжение батареи зависит от
того, из каких металлов сделаны ее электроды.
Положи-
тельный
полюс
Цинковый
порошок
ОКСИД МАР-
ГАНЦА плюс
уголь —
ХОРОШИЙ
ПРОВОДНИК
Электролит
AbCOPFFHT-
йзолятор
«ДОЛ1О11ГРАЮ1ЦИЕ* БАТАРЕИ
В защитной металлической обо-
лочке находятся цинкоьый поре
шок и оксид марганца, смешан-
ные с щелочным электролитом.
Электролит вступает в химиче-
скую реакцию, в результате кото-
рой цинк превращается в оксид
цинка При этом его атомы теряют
электроны и становятся положи-
тельными ионами цинка, а ионы
марганца в оксиде марганца полу-
чают электроны Батарея выраба-
тывает напряжение 1,5 вольта.
Отрицательный
I полюс
По СТАЛЬНОМУ
КОРПУСУ элгк
ТРОНЫ ПЕРГХО
ДЯТ К МАРГАНЦУ
СТЕРЖНЕ СКАП-
ЛИВАЮТСЯ
ЭЛЕКТРОНЫ
ОТ ЦИНКА
Отрицательный
полюс
Ц|1НК< >ВЫИ ПОРОШОк
Блтарея-«таблетка-
В батарее содержатся цинковый поро-
шок и оксид ргути с щелочным
электролитом. Цинк теряет электроны
и становится оксидом цинка, а атомы
ртути присоединяют электроны,
Оксид РТУТИ
и оксид ртути становится ртутью.
Батарея вырабатывает напряжение
1,35 вольта.
Положительный
ПО1ЛОЩАЮЩАЯ ПРОКЛАДКА —
СОДЕРЖАЩАЯ ЭЛЕКТРОЛИ Г
1268]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
Автомобильная батарея (аккумулятор)
Поток ЭЛЕКТРОНОВ ПРИ РАБОТЕ
Поток элек i ронов при
Автомобильная батарея, называемая аккумулятором, предна-
значена для получения постоянного тока, необходимого для
(РА (РЯДЕ) АККУМУЛЯТОРА
I
ЗАРЯДКЕ АККУМУЛЯТОРА
ОКСИДСВИНЦА
Свинцовая
пластина
Сульфат
свинца
Серная
кислота
Серная
кислота
Сульфат
( винца
Ячей
КА 6
ЯЧ1И
КА4
Ячеи
КА 5
Ячей
каз
Ячей
ка 2
запуска двигателя (см. стр. 73). Вырабатывается ток большой
силы благодаря тому, что несколько независимых ячеек акку-
муля гора соединены друг с другом. После запуска двигателя
электрогенератор вырабатывает ток, который вновь заряжает
аккумулятор. Аккумулятор состоит из пластин свинца и окси-
да свинца, погруженных в электролит — серну ю кислоту. Когда
аккумулятор выраоатывает ток, обе пластины покрываются
сульфатом свинца. При зарядке аккумулятора химические
реакции протекают г обратном направлении
Разделитель
ячеек
От РИЦАТЕЛЬНЫЙ
полюс
Ячеи
ка 1
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
: ЧБИЯИ'АЮР
Слаьыи ток
Катушка
Баз .рея
ТГРМОРЕЗИСТОР (ТЕРМИСТОР)
Терморезистор сделан из полупроводни-
ка, сопротивление которого сильно
зависит от его температуры
(см. стр. 271). Под воздействием тепла
скорость колебаний атомов повыша-
БИМЕГАЛЛИЧЕСКАЯ ПЛАСТИНА
Холодная вода
Автомоби льный датчик температуры (термометр) прово-
дами соединен с теплочувствительным элементом,
а вместе они образуют замкнутую электрическую цепь.
При изменении температуры этого элемента его сопротив-
ление тоже меняется, а вместе с ним и сила тока в датчике.
ХОЛОДНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Пока двигатель холодный
(см рисунок выше), через дат
чик проходит слабый ток
от батареи через стабилизатор,
катушку и терморезистор
в водяную рубашку двигателя
Высокое сопротивление термо-
резистора ограничивает гок,
и стрелка указывает что двига-
тель холодный.
при движении которых возникает ток.
При этом сопротивление материала
уменьшается. Стабилизатор обеспе-
чивает подачу в терморезистор напря-
жения пос тоянной величины.
Пластина и я иьается при
ПОВЫШЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ
Горячая вода
НАГРЕТЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
По мере нагрева воды в двигателе
(см. рисунок ниже) сопротивление
терморезистора уменьшается.
В результате через него проходит
зок большей силы, который нагре-
вает катушку в датчике. Под воз-
действием температуры изгибает
ся биметаллическая пластина
(см. стр. 154). соединенная
со стрелкой.
ется и освобождаются электроны.
1270]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
ФОТОЭЛЕМЕНТ
Отдельный фотоэлементы
ОВКТОВЫ!
ЛУЧИ
Элект РОД
г- Слойх-ТИПА
Полупроводник
Р-ТИПА
ggBtfr Панель
«Syr ФОТО-
-ЭЛЕМЕНТОВ
С АТОМНАЯ
РЕШЕТКА
некоторых атомах
полупроводника п-типа
есть дополнительный
i лабосвязанный электрон,
f а в полупроводнике р-типа
>ле ктроны связаны с ядром атоз -а
очень сильно и могут притянуть
ъУ еще один электрон. В приграничном
у слое двух таких материалов (р-п-пере-
ход) дополнительны, электроны переходят
из полупроводника п-типа в пол-проводник
р-типа. Это приводит к накоплению в нем отри-
цательного заряда, а в потепроводнике п-типа —
положительного. Ток при этом не возникает до тех
пор. пока на область р-п- перехода не nonadt т луч света.
Полупровод-
ник N ТИПА
отоэлемент преобразует свет в электричество.
Большие панели с фотоэлементами питают энерги-
ей спутники, а тока от нескольких фотоэлементов доста-
точно для питания калькуляторов Как и многие другие
электронные приборы, фотоэлементы работают на по-
л)проводниках. Это вещества, в которых движением
электронов и их концентрацией можно управлять
(в рассматриваемом слу чае — чтобы генерировать
ток). Каждый фотоэлемент содержат полупро-
водник с двумя слоями разных типов. Атомы
полупроводника образуют решетку, в кото- .Z
рею встроены атомы с избытком или недо;
стат ком электронов.
Отрица-
тельным
полюс
Положи
ТЕЛЬНЫЙ
пол их
С той
--Р-ТИПА
Внутри фо го шемгнта
Фотоэлемент (см. рисунок выше) состоит из полупровод-
ников двух типов: верхний слой — полупроводник п-типа
и нижний — р-типа. Когда на фотоэлемент попадает свет
(см. рисунок ниже), его лучи проникают в полупроводник
и выбивают из атомов электроны. Наряды в этих двух
слоях заставляют электроны двигаться, и они скаплива-
ются на электроде- Так фотоэле-
мент вырабатывает ток.
слои
р-
слой
НА ФОТОЭЛЕМ1 НТ ПАДЛЕ Г СВЕТ
Луч света выбивает электрон, который
притягивается в слой п-типа из-за имею-
щегося там положительного заряда.
АТОМЫ НОЛУ
ПРОВОДНИКА
ДЫРКА- ЗАПОЛНЯЕТСЯ
Электрон соседнего атома псре.ш ищется
вверх и заполняет .дырку», образовавшу-
юся от ушедшего электрона.
Атом СО ( ВОЬОД	ВНЕШНИ)
-ННМ ЭЛЕКТРОНОМ . ЭЛЕКТРОНЫ
Атом
С «ДЬ'РКОЙ
Поток
ЭЛЕКТРО
НОВ (ТОК)
Возникает электрический ток
Электроны движутся по мере того, как
.зет их выбивает. Возвращающиеся элек-
троны заполняют оставшиеся .дырки».
[271]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
ПУЛЬТ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ
Диод
В диоде ток может течь только в одном
направлении. Диод содержит полупровод-
ник с р-и-переходом (см. стр. 271). когда
к слою n-типа подключен минус источника
тока (правый рис ), положительный заряд
притягивает электроны и образуется ток.
В другом случае (левый рис.) отрицатель-
ный заряд в слое p-типа препятст вует дви-
жению электронов. При этом тоже генери-
руется гок, но слабый Он возникает пото-
му, что неко.орые электроны могут перей-
ти из Слоя в слой благодаря собственным
колебаниям атомов
Обратное включение:
СЛАБЫЙ ТОК
Прямое включение:
есть гок
ажатие кнопки на пульте дистанционного управ-
ления телевизора посылает на принимающее
устройство невидимый инфракрасный луч. Он содер-
жит цифровой кодовый сигнал — такой же. как при
Д нажатии кнопки наклавиатурекомпьютера(см.стр.317).
Луч Принимающее устройство ловит этот сигнал, расшиф-
ровывает его и вырабатывает нужную команду, напри-
мер переключи гь канал или изменить громкость звука.
Как передатчик, так и приемник работают на дио-
дах, которые действуют по-разному.
лслой
р-слой
Фотодиод
Провода под
высоким----
напряжением
---Инфракрасный
луч
Микросхема, присоединен
ная к фотодиоду, управля-
ется с помощью двоичного
кода в виде серии электри-
ческих импульсов, соответ
ствующих пульсации све-
тового луча. По схожему
принципу работают
устройство дчя считыва-
ния штрихкода и проигры-
ватель компакт-дисков
(см. стр. 334-337).
ПОТОК ЭЛЕКТРОНОВ —
УВЕЛИЧИВАЕ ГСЯ
Источник
ТОКА
Принимающее устроис гв< )
Приемник содержит фотодиод — элемент, чувстви-
тельный к свету или инфракрасному излучению
Он подсоединен «наоборот», так что обычно
пропускает только слабый ток. Когда
на диод падает туч света, он выбиьает
часть электронов, и ток возрастает,
что является сигналом для
детектора.
[272)
ЭЛЕКТРИЧЕС
Плата
I. НОНКА
КондгнсА ГОР
Контакт
Тран .ист
П1Р1ДАЮ1ЦИИ сы тодиод
р слой
Свн или
ИНФРАКРАС
HHFЛУЧИ
КОД11Р1 T011АГ
 1ИКРОСХРМ с
Индикаторный
< вттодиод
Заиолнтние
дырок
элт к тронами
Источник
ЮКА
Элтктроны
ПОПАДАЮТ
в диод
Элтктроны
покидают диод
ПЕР1ДАЮ1ЦЕЕ УСТРОЙС ГВО
лнопки и электронные компоненты на этом портатив-
ном передающем ух тройстве напоминают элементы
компьютерной клавиатуры (см. стр. 317). При нажал ни
кнопки отправляется сигнал колирующей микросхе-
ме которая посылает серию электрических импульсов
на передающий светодиод. Импульсы содержат дво-
ичный код, и светодиод включается и выключается в
импульсном режиме, чтооы передать сигнал в прини
мающее устройстве Индикаторный светодиод загора-
ется, koi да нажимается i нопка
Светодиод подк почен к источнику тока так, чтобы
ток мог проходить через облает ь р -и-перехода.
Исктроны, покидающие атомы полупроводника, остав-
ляют «дырки», которые затем заполняются прибыв-
ющими электронами. При объединении шектронов
и дырок генерируется свет или инфракрасное излучение
Светодиод
N-СЛОИ
[273]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
МАГНЕТИЗМ
О МАМОНТАХ И ПОДКОВАХ
Рабочие мамонты очень быстро стирают свои подковы. Так что
я с огромным интересом наблюдал, как кузнец прилаживал
к подошвам мамонта-добровольца новые, усовершенствованные
подковы. Результаты оказались неоднозначными Подковы не сти-
рались совсем, но только потому, что неооычное мощное припгяже-
Л 'hue между противоположными под-
ковами не давало мамонту сту-
________________________________________ пить ни шага.
Где север
ВСТРЕЧАЕТСЯ С ЮГОМ
На первый взгляд ма> нит —
это обычный кусок металла
или минерала. Но на самом
деле он окружен невидимым
полем, которое воздействует
на все находящиеся в нем
магнитные материалы.
У любого магнита два полю-
са Когда магниты сближа-
ются, «.евер! 1ЫЙ полюс при-
тягивается к южному,
а одноименные полюса
от галкмваются Стержневые
магниты — самые простые
по форме постоянные маг-
ниты ПолкогооЬразные
магниты, которые сыграли
такую злую шутку с полко-
ванным мамонтом, — это
стержневые магнит ы. согну-
тые так, что их полюса нахо-
дятся близко друг к другу.
Магнитное поле невидимо, поэтому направление
поля показывают с помощью линий, называемых
силовыми.
Магнитно! чритяжгниг
Силовые линии тянутся от северного
полю, а одного магнита к ю* ному поляку
другого, притягивая магниты друг к друг,
12741
МАГНЕТИЗМ
О МАМОНТАХ И СУШИЛКЕ ДЛЯ ОДЕЖДЫ
I 1олгое время меня волновал вопрос, как в уело
TJ. виях влажного климата сушить защитную
одежду, которую носят рабочие мамонты.
И я спроектировал полую модель сушилки
в форме стоящего мамонта. Такая форма была
выбрана, чтобы одежда не села после сушки.
Воплотить свой замысел в жизнь я попросил куз
неца, и он не откладывая в долгий ящик с удо-
вольствием соорудил каркас, обмотав жесткий
вокруг железного стержня, установленно-
го на деревянные подпорки. Дальше произошло нечто совершенно удивитель-
ное и необъяснимое. Неожиданно разразилась гроза, и молния ударила в один
из концов обмотанного провода. В тот же самый момент
ты кузнеца поднялись в воздух и при-
лепились к незаконченной сушилке.
* Наш проект был временно при-
ЭЛЕКТРОМАГНИТ
Когда электрическим ток
.ечет по проводу boi руг него
возникает магнитное поле.
Поле создаваемое одним
доводом невелико, поэтому
для его усиления из прямого
провода делают спиралевид-
ную обмотку Магнитное
поле внутри обмотки стано-
вится еще больше, если туда
ке поместить железный стер-
жень-сердечник. Такое
у стропетво называется элек-
тромагнитом. Электро-
магниты могут быть очень
мощными, как выяснил наш
кузнец. Неожиданно ток
трансформировал его
сушилку в мощный электро-
магнит, который притянул
к своим полюсам все нахо-
дившиеся поблизос ги желез-
ные предметы.
Mai нит- <-> Проводник
Поток
ЭЛРК
ГРОНОВ
Магнит поток
ПРОВОД
Силовые линии — это окруж-
ности с центром в провод.
Спираль из провода
Силовые линии от всех витков спирали сливаются
в единое поле, подобное полю вокруг стержневого магни
та. Полюса электромагнита находятся на концах
спирали.
[275]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТОВ
Магнитный компас
Земля обладает еоосгвенным магнитным полем.
Стрелка компаса всегда ориентирована вдоль его
силовых линий и указывает на северный
и южный магнитные полюса, находящиеся
на концах этих линий. Магнитные полюса Земли
не совпадают < ее географическими полюсами.
Силовые
Компас
CFBI РНЬ'Й МАГ-
НИТНЫЙ полю<
Северный
полюс
полюс
ый маг-
нит ный полюс
Домены
Р металле есть
маленькие намаг-
ниченные области —
домены. Обычно они
ориентированы хао-
тично и их полюса
компенсир) ют друг
друга Внешнее маг-
нитное note выстра-
ивает их, кек стрел-
ки магнита,
и металл становит-
ся магнитом.
ПОДНЕ к нои
КАНАТ
Ньма, нитная_ _
ПЛАСТИНА
Ненамагни НИИ ’
ЧИННОЕ ЖЕЛЕЗО НАМА1НПЧЕ ИНОЕ ЖЕЛЕЗО
Катушка
провода
МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
Магнит обладает способностью притягив ггь же тезо
и его сплавы, потому что его магнитное поле прони-
кает в металл. В результате в металле появляется соб-
ственное магнитное поле и он тоже превращается
в магнит. А два магнита притягиваются друг к другу.
Силовыг
линии
Полюс поз тоян
НОГО МАГНИТА
В -TIE к ГРОМА! НИ П
Чем сильнее ток в обмотке электромагнита 1см. стр 275). гем
мощнее магнитное поле, создаваемое около нее. Есть такие
мощные электромагниты, что могут поднять автомобиль.
Небольшие электромагниты используются в медицине,
например для извлечения металлических осколков из места,
недоступного для обычных инструментов.
[276]
МАГНЕТИЗМ
Магнит
Электрические
контакты
Металли-
ческий —
СТЕРЖЕНЬ
Пру-
кина
Срабатывание
СИГНАЛИЗАЦИИ
Если дверь или окно открывают,
магнит смещается и больше не удер-
живает металлический с терм е нь.
Пружина смещает стержень, и кон-
такты разъединяются. Цепь размы-
кается, что активирует механизм
подачи звукового с ш нала. Если пере-
резать провод, идущий от контак-
тов к сигнализации, тоже раздастся
звуковой сигнал.
МАГНИ ГНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ
Mai нитный сенсор мохет опреде-
лить, когда открываются двери
или окна. Постоянный магнит
устанавливается на окне или
двери, а специальный переключа-
тель — на раме Когда окно или
дверь закрыты, магнитное поле
притягивает металлический стер-
жень, удерживая переключатель.
УСТРОЙСТВА, РАБОТАЮЩИЕ Н А ЭЛЕКТРОМАГНИТАХ
Электромагниты используются в самых разных механизмах: в электродвига-
теле (см. стр. 280 281) — для преобразования электрической энергии в меха-
ническую энергию движения; в звуке- и видео вписывающих устройствах
и в компьютерных дисководах — для записи данных; в звонках, домофонах,
громкоговорителях и телефонах - для генерации звука; в инескопах телевп
>оров и компьютерных мониторов — для управления потоком электронов
(для построения изображения).
1277]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗВОНОК
Звонок
дин из примеров применения электро-
магнитов в быту — электрический зво-
нок. Кнопка возле двери - это электрический
переключатель, который замыкает электриче-
скую цепь. В результате ток от источника пи-
тания, например от батареи, течет к ударному
механизму Он заставляет молоточек несколь-
ко раз в секунду ударять по металлу, и разда-
ется трель. Электромагнит и пружина пооче-
редно притягивают молоточек.
Нажатие кнопки
I Когда на кнопку нажи-
| мают, контакты
замыкаются. Ток про-
текает через контак-
ты и пружину к элек-
тромагниту, который
создает магнитное
поле. Оно притягивает
t железный якорь, сме-
щает упругую пласти-
ну и заставляет моло-
точек ударять
по звонку.
Якорь
Контакты
Моло-
точек
ЭЛ1К ГРО-
МАМ нит
| Ток в цепи
I__Гудок
Ь и \ртя
Кнопка
Звучит звонок
Когда молоточек уда
ряет по звонку, дви-
жение якоря размыка-
ет контакты. Ток
перестает подавать-
ся к электромагниту,
и магнитное поле
в нем исчезает.
Упругая пластина
возвращает якорь
в начальное положе-
ние, и молоточек
отходит от звонка.
Затем контакты
вновь замыкаются,
и за время нажатия
кнопки цикл повто-
ряется несколько раз
1278]
МАГНЕТИЗМ
Автомобильный гудок — еще один пример ис-
пользования электромагнита для создания звука
за счет простых колебаний. У гудка тог же принцип
действия, что у электрического звонка: такой же
набор контактов, которые периодически замыкают
и размыкают электрическую цепь. В данном случае
металлический стержень движется вверх и вниз вну-
три обмотки электромагнита синхронно с появлени-
ем и исчезновением магнитного поля. Стержень сое-
динен с мембраной, колебания которой передаются
окружающему воздуху. Так получается громкий зву-
ковой сигнал.
Иногда к мембране подсоединяют рупор. Он
усиливает и меняет тембр звука, который теперь
слышен в основном перед автомобилем.
[279]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
[280]
МАГНЕТИЗМ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ
Рогор
Основной ротор содер-
жит несколько катушек.
По мере вращения на каж-
дую из них поочередно
подается ток от щеток
на коммутаторе
Ci bi рный полюс mai ни 1 а
Пот С'К
эл г К ГРОНОВ
К источнику —
ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
Статор
Статор состоит из кату-
шек, которые питаются
от ротора. В результате
возникает магнитное
поле, которое взаимодей-
ствует с полем заряженной
катушки ротора.
Электродвигатель преобразует электроэнергию
в механическую, го есть энергию движения. Он
экологически безвредный, бесшумный, моменталь-
но заводится. Его можно сделать большим, и тогда
он заставляет двигаться самые быстрые поезда
в мире, и маленьким, чтобы можно было использо-
вать в часах Энергия ему передается пет проводам
от внешнего источника или миниатюрных батарей.
Существует несколько типов электродвигате тей.
Во многих домашних приборах используется универ-
сальный двигатель, показанный на рисунке. Свое на-
звание он получил потому, что может работать как
от постоянного тока батареи, так и переменного тока
из розетки. Он поход на электродвигатель посгоянного
тока, но содержит электромагнит — статор — вместо
пос гоянного ма> ни га, а также вращающийся элемент—
ротор. При подаче постоянного то..а поле ротора изме-
няется каждые пол оборота а поле статора остается
неизменным. При переменном токе происходит обрат
ное. В любом случае ротор будет вращаться.
Силовыелинии
На данных втапвх все линии
магнитного поля расположе
ны близко друг к другу
и направлены в одну сторо-
ну В результате между маг-
нитом и катушкщвозника-
еткила оттал>^ывания.
ЭЛЕК1 'РОЦВй ГАТЕЛЬ
П( И ТОЯН1ЮГО ТОКА
В простом электродвигателе посто-
янный то подается на катушку
(рамку), которая может вращаться
между полюсами магнита.
Магнитные поля катушки и самого
магнита взаимодействуют, катушка
крутится и вращает вал двигателя.
Катушка
Южный полюс
МАГНИТА
Батаргя
Коммутатор
Коммутатор изменяет
направление тока каж-
дые по/, оборота катуш
ки. При этом ее магнит-
ное поле меняется
и она не оста-
навливается.
1281]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
1
ПОЕЗД НА МАГНИТНОЙ ПОДУШКЕ
У поезда на магнитной подушке (иногда называемо-
го маглевом, от англ, magnetic levitation — «магнит-
ная левитация») нет колес Он удерживаемся над по-
лотном дороги мощным электромагнитным полем. Так
исключается трение с рельсами, а состав словно парит
над ними. В поезде, который изображен на картинке,
электромагниты состава расположены ниже подвесно-
го рельса и при тягиваются к нему, поднимая поезд.
В дисководе компьютера явление электромагнетизма
используется для записи и воспроизведения про-
грамм и данных. Головка записи/воспроизведения пре-
образует сигналы электрического кода от компьютера
в магнитные, которые записываются на поверхности
диска А в дисководе происходит обратный процесс счи-
тывания информации с диска (см стр. 333).
диска с высокой скоростью, другой перемещает магнит
ную головку по диску. Дисковод должен рабо
тать с высокой точностью, так как малей-
Линейный индукционный двигатель
Маглев приводится в движение инду кционным электродвига-
телем. Катушки в поез, (есоздают магнитное поле, в котором
полюса периодически изменяются по всей длине состава.
Позе вызывает электрический ток в подвесном рельсе, вокруг
которого появляется собственное магнитное поле.
Взаимодействие этих полей приводит к тому, ч го парящий
в воздухе поезд движется вдоль рельсового полотна.
В дисководе два электродвигателя: один — для вращения
Оьтасть СИГНАЛОВ
МАГНИТНОЮ КОДА
Дисковод
Ф> ГЛЯР
— Окно
ШАГ ОВЫЙ ДВИ1А1 ЕЛЬ
В шаговом двигателе дисковода есть ротор, который представля-
ет собой постоянный цилиндрический магнит со мнотми
полюсами по окружности. Он вращается внутри двух набор я
катушек гатора, каждый из которых имеет ряд металлических
зубцов. Подача э юктрического тока на катушку (рис. на стр. 283
внизу, слева) намагничивает его зубцы таким обра «ом. что на них
северный и южн«>:й полюса поочередно меняются. Изменение
направления тока (рис. на стр. 283 внизу, справа) меняет последо-
вате 1ьность полюсов Два ряда зубцов верхнем и нижнем ста-
торах не совпадают, и ротор вращается так, чтобы совместить
каждый из своих полюсов с участком статора где противопо-
ложные полюса расположены друг над другом. Сигналы от кон-
троллера дисковода к катушкам сгагора изменяют по носа зуб-
цов так, что ротор вращае'ся в нужне ю сторону
Гибкий ft
МАГНИТ- ЛА
НЫЙ ДИСК Кд7
(ДИСКЕТА)
Дискета помещается ---
в дисковод вручную. Диск
имеет защитный футляр,
в котором вырезано окно
для обеспечения доступа
к поверхности диска.
Внутри дисковода магнит-
ная головка перемещается
по окну по мере вращения
диска в футляре.
ОТВГРСТИГ СИНХРОНИЗАЦИИ
В некоторых дисках есть
отверстие, через которое
свет падает на детектор,
так чтобы дисковод мог
найти требуемый сектор.
[282]
МАГНЕТИЗМ
ДИСКОВОД
Прижим
Направляющие
PEMFHb
Ремень
Ротор
Ток
Катушки
ТОК ИЗМГ НЯ1Т НАПРАВЛЮ НИЕ
Катушки
Ротор
Ротор вращаеюя
Bi РХНИЙ
статор
Поноса
РОТОРА
Двигатель
диска
Нижний
ЗУБЕЦ
Верхний
зубец
Нижний
СТАТОР
Статор
Катушки
шая ошибка L расположении магнитной головки может
повредить программу или данные и остановить работу
компьютера. Поэтому магнитная головка приводится
в движение индукторным шаговым двигателем, который
не вращается непрерывно, а подчиняется управляющим
сигналам и вращается строго в определенные моменты.
----------Кольца ЗАХВА- _______
_________ Т---------— ТЫВА ют писк I
Второй сигнал
Ток. который пода-
ется к верхнему
К*.у	статору, меняет
направление,
в результате чего
меняется по, те
вательность полю-
сов на верхних зуб-
цах. Зоны перекрытия одинако-
вых полюсов на роторах сдвига-
ются на один зубец по часовой
стрелке. Ротор поворачивается
на один зубец, чтобы его полюса
присоединились к новым пергкрь,
веющимся парам.
Первый
сиIнал
Каждый север-
ный полюс
на роторе нахо-
дится напро-
тив участка
статоров, где
перекрывается
пара южных
полюсов а каж-
дый южный
полюс — напро-
тив пары пере-
крывающихся
северных полю-
сов.
Двигатель головки--
_ Измененные
| ПОЛЮСА
1ОЛОВКА ЗАПИСИ/
ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ
Головка содержит
маленький электромаг-
нит для создания маг-
нитных сигналов.
[283]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР
Южный полюс
Силовыелинии
Поток ЭЛЕКТРОНОВ
Магнит
Рамка
Северный
пол км
Южный
полюс
Направление
ВРАН,ГНИЯ___
СГВЬРНЫИ ПОЛЮС
Поток ЭЛГКТРОНОВ
Щетки
___<5 Контактные
КОЛЬЦА
о Щ Генератор
постоянного тока
. нТДГ В рамке генератора направление
потока электронов в проводчике
меняется на противоположное
каждую половину оборота. Разъ-
емное ко 1ьцо коммутатора так~е
вращаете? через пол сборота контакты
руя l чередующимися щетками Таким
образом, одна из щеток всегда заря: сена
отрицательно, а вторая — положительно,
так что генерируется постоянный ток.
L  Коммутатор
УГОЛЬНЫЕ ЩЕТКИ —,
Принцип действия электрического Еенерагора основан
на лектромагнитнои индукции: в нем явление магне-
тизма используется для производства шектрической энер
гии. Источник механической тергии вращает рамку между
полюсами магнита. Когда она движется, пересекая магнит
ные си ювые линии, в рвмке возникает электрический ток.
Генератор переменного тока: первые пол-оборота
Генератор переменного тока имеет два контактных кольца присо-
единенных к рамке. А< ’да меняется направление тока в рамке, пере-
менный ток возникает от щеток. Тогда часть рамки пересекает
силовые линии около северного полюса магнита, электроны двига-
ются вверх по проводнику, < оздавая положительный заряд на ниж-
нем контактном кольце.
СИСТЕМА
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Линия
Большие генераторы на электростанциях приводятся
в действие паровыми, водяными или газовыми тур-
бинами. юторые раоотают по принципу турбин в реак-
тивных самолетах (см. стр. 160). Электроэнергия попада-
ет в наши дома по линиям электропередачи с током
очень высокого напряжения. Чем больше напряжение,
тем меньше потери электроэнергии в линиях. Затем
трансформаторы понижают это напряжение для безо
пасного использова-
ния на предприяти-
ях и в жилых домах.
ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Ток высокого напряж ’ния спа-
। обен пробить воздух на значи-
тельное расстояние. В целях
осзопа< нести про» со подвеше-
ны на высокие опоры с длинны
ми лзоляторами.
Генератор V
Генератор выра \
батывает мощ 1
ный ток напряже-
нием несколько j
тысяч Г“'‘д
вольт.
Транс форматор
В ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
. Трансформатор увеличивает
g напряжение до нескольких
сотен тысяч вольт для сокра-
т щения потерь электроэнергии
[284]
МАГНЕТИЗМ
ТРАНСФОРМАТОР
Гене patop п ерем е иного ток а:
ВТОРАЯ ПОЛОВИНА ОБОРОТА
Та же самая часть рамки в данный момент повернулась так, что
пересекает силовые линии около южного полюса магнита. Теперь
чектроны двигаются вниз по проводнику, что создает отрица-
тельный заряд на нижнем контактном кольце и изменяет направ-
ление тока. Частота изменений тока, создаваемая таким генера-
тором, зависит от скорости вращения рак ки.
Трансформатор изменяет напряжение переменного
тока. Входящий ток поступает на первичную об
мотку металлического сердечника. Исходящий ток
идет со вторичной обмотки, расположенной на гом же
металлическом сердечнике. Переменный входной ток
создает магнитное поле, которое попеременно появ-
ляется и исчезает. По сердечнику это поле попадап
на вторичную обмотку и индуцирует в ней ток выхо-
да. Степень изменения напряжения зависит от отно-
шения числа витков в обмотках. Трансформатор, по-
казанный на рисунке, увеличивает или уменьшает
напряжение в три раза
Трансформатор для
домохозяйств
Прежде чем злектрический
ток попадает в наши дома,
еще один трансформатор
уменьшает напряжение
до бытового — в России
до 220 вольт.
Распределительный
трансформ ATOP
Этот трансформатор пони-
жает входное напряжение
до нескольких тысяч сольт
для передачи электроэнергии
потребителям. Ток может
направляться непосредствен-
но на предприятия с высоко
вольтным оборудованием i
Ч и к высокоскоростным /
, \ электропоездам /j
1285]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
Двухпозиционный переключатель
в зем по.
Разомкну ГЫЕ
КОНТАКТЫ
ЗАМКНУТЫь
КОНТАКТЫ
Система учета	I rz
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ	j
И СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ \ V \
Электрический ток проходит \ V
через счетчик, который работает \ \
как электродвигатель, чтобы вести
у чет израсходованной электрической
энергии. Затем ток поступает в щиток л,
с предохранителями. Если сила тока в любой
части цепи становится слишком большой, пре-
дохранитель плавит! я и размыкает цепь. Это
так называемый одноразовый предохранитель.
Многоразовый предохранитель прекращает
подачу электроэнергии благодаря электромаг
нитному переключателю, который размыка-
ется очень сильным проходящим током.
Когда электроэнергия попадает к нам в дом, она про-
ходит через электросчетчик, а затем подается на ро-
зетки и переключатели. Двухпозиционный переключа-
тель — обычная часть домашней электрической цепи.
В этой цепи два переключателя соединены таким обра-
зом, что при нажатии на любой из них свет либо включа-
ется, либо выключается. Каждый переключатель имеет
два набора контактов, соединенных двумя проводами.
Перевод переключателя в любое положение замыкает
одни контакты и размыкает другие. Чтобы свет включил-
ся, контакты на концах любого из двух проводов должны
замкнуться. Во многих приборах имеется третий провод,
присоединенный к их металлическому корпусу, который
обеспечивает заземление. Если устройство неисправно
и на оболочку попадает напряжение, ток сразу уходит
МАГНЕТИЗМ
• Ик1И1Ч1Ч 1ВОИАВК-МАШКА
Ап
Система зажигания автомобиля
Явление элек тромагне ги.гма позволяет завести машину
и заставляет ее двигаты.я за счет создания искровою
разряда, воспламеняющего топливо. При повороте ключа
зажигания на электродвигатель стартера поступает посто
янный электрический ток от аккумулятора. Для создания
мощного магнитного поля, необходимого для запуска
.	- - --- * гектродвигателя стартера тре-
ч 'у. буется гораз, ю бо гее сильный
\ х ток, который может рас-
\ чюглавигь замок зажига-
\	ния. Поэтому
тяговое pe,ie (соленоид), которое приводится в действие
малым током через гамок зажигания, замыкает цепь для
пере; гачи мощного тока на элек । родвигатей ь с гартера. мин гя
замок. В электромеханических системах зажигания, как
в той, что изображена на рисунке, контакты прерывателя
размыкаются и прекращают подачу низкого напряжения
на катушку зажигания. Магнитное поле вокру г ее первич-
ной обмотг и исчезает но происходит индуцирование тока
высокого напряжения во вторичной обмотке. Затем распре-
делитель зажигания (трамблер) передает ток на свечи зажи-
гания. В электронной системе зажигания прерыватель за-
менен на электронный псрек гючатель.	1
Малый гок
к соленоиду
Замок зажигания-----------------
Ключ может находиться в двух положениях.
Сначала он приводит в действие тяговое реле (соле-
ноид), а затем передает ток на катушку зажигания.
Соленоид
В соленоиде малый ток от замка зажигания прохо-
дит через обметку, создавая магнитное поле. Оно
приводит в овижение металлический сердечник,
в результате чего замыкаются контакты и силь-
ный ток передается на элсктроивигатель стар-
тера. Когда ключ зажигания выни-
мается, цепь размыкается
и пружина возвращает сердечник
в исходное положение.
Контакты
Обмотка
Маховит
— Сердечник
Сильный ток к элв kipg
ДВИ1 АТЕЛЮ СТАРТЕРА
ЭЛ ЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
СТАРТЕРА
Сильный ток подводится к элек-
тродвигателю, развивающему
мощное усилие и вращающему
массивный маховик (см. стр. 73).
АККУМУЛЯТОР
Одна клемма аккумулятора сое-
динена с «массой» (корпусом)
автомобиля для замыкания
МАГНЕТИЗМ

Ток --
Был ног
Вал трамблера
) jFKTPoa
ГОЛОВКА
ЦИЛИНД»
Кон-
такты
преры
вателя
Конден
САТОР
Искра
Керами-
ческий
ИЗОЛЯТОР
Первичная
обмотка
(МАЛО ВИТКОВ)
Распределитель
зажигания
(ТРАМБЛЕР) хН!
Свеча
зажигания
Электрод
Распредели—
ТЕЛЬНЫЙ ВАЛ.
ВРАЩАЕТСЯ
ДВИГАТЕЛЕМ
Сильный ток
К СВЕЧЕ ЗАЖИГАНИЯ
Искро- ’
ВОЙ ПРО
МЕЯ УТОК
Контакты» I I
с вечи
АЖИГАНИЯ
Ч.	ПРУ-
3»	жина
Катушка _!
ЗАЖИГАНИЯ
Вторичная обмотка J
(МНОГО ВИТКОВ)
ЦИЛИНДР
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
ДАТЧИКИ
О ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МАМОНТОВ
Мамонты — очень чувствительные создания как эмоиионально,
так и физически. Их физическую чувствительность можно
использовать в самых равных ситуациях (при условии, онечно, что
их эмоциональное состояние находится под к онтролем). ideeb мы
not азали различные способы применения чувствительности
мамонта. На рис. 1 хобот спящего мамонта работает как охран-
ная сигнализация, которая приводится
в действие за счет давления.
На рис. 2 хобот спящего мамонта
прикреплен к потолку и действуем
как дымовой пожарный датчик.
Растения маскируют туловище живот
ного, ими же он время от времени
может подкрепиться. 1
рцС. '
Рис. 2
Рис. 5
Рис. 5
На рис. 3, 4 и 5 специаль-
но обученный мамонт
используется как металло-
искатель. После того как
багаж проходит проверку,
вопроса о том. где находят-
ся крупные предметы, боль-
ше не возникает Ел ть веро-
ятность, что хотя бы неко-
торые из них металличе-
ские.
[290]
ДАТЧИКИ
На рис. 8 — мой автомата
чсский лыжный подъем
ник. Мамонт постоянно пьет
воду, из за чего его вес увеличи-
вается до тех пор пока
не становится большие веса
нагруженной кабинки, кото-
рая автоматическую
Рис 8
На рис. 9 — специально
спрое ктированная
выжималка. Она выжима-
ет воду из мамонта,
а кабинка автоматически
опускается.
Рис 9
Обнаружение и измерение
Датчики (детекторы) служат для определения наличия
и концентрации чего-либо. Системы сигнализации реаги-
руют на сам факт нежелательного присутствия, например
вторжение грабителей или появление в воздухе дыма.
Принцип действия других датчиков основан на изменении
характера излучения или величины магнитного поля при
появлении предметов, которые невозможно увидеть.
Измерительные приборы — от сейсмографов до радаров
для определения скорости — это устройства с датчиками,
которые реагируют на изменение какого-нибудь параметра
и замеряют его.
Датчики также используются как элементы автоматических
устройств. Во многих приборах, например в автопилоте воз
душного судна. дей< гвеет система обрат ной связи Это зна-
чит, что датчики отслеживают работу различных узлов агре-
гата и оповещают о результатах измерений, а другие меха
низмы согласно данным автоматически изменяют работу
этих узлов. Это влияет на показатели, которые измеряются
датчиками... и так до бесконечности. За счет отслеживания
собственных показателей автоматические приборы работают
в нужных режимах. Лыжный подъемник, приводимый
в действие за счет веса мамонта, — это простое автоматиче
ское устройство.
1291]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
ТОМАТИКА
FPO
Пружина
НАПРАВЛЕ
HUE ДВИЖЕ-
НИЯ БУМАГИ
Колебания
поверхно-
сти ЗЕМЛИ
Вертикальные колебания
Вертикально
расположен ж
'.ЭЛл. НЫЙ МАЯ ГНИК
Колебания
по ГОРИ ЮНТАЛИ
СЕЙСМОГРАФ
Сейсмограф может определить
эпицентр землетрясения и из
мерить его силу. При землетрясе
нии редкое движение подземных
пластов создает сейсмические
волны, которые доходят до поверх
ности Земли и вызывают ее колеба-
ния. Сейсмограф очень чувстви-
i телен к колебаниям,, даже к сла-
\ бым, которые приходят от дале-
\ кого эпицентра землетрясения.
Он фиксирует их в виде зиг-
\ загообразной линии на бу-
\ маге
Мая гник, отс леживающий
КОЛЕБАНИЯ ПО ГОРИЗОНТАЛИ
Три маятник а одновр» мншо
Два маятника фиксиру ют на бумаге
колебания по горизонтали	»
во всех направлениях,	/
а третий — по вертикали.	J
МлЯТНИК. ОТСЛЕЖИ-
ВАЮЩИЙ колебания
по ГОРИЗОНТАЛИ j
Колебания
по ГОРИЗОНТАЛИ
ПОДУШКА БЕЗОПАСНОСТИ
Перед водителем автомобиля и пассажиром
(а в некоторых моделях и сбоку) расположены
подушки безопасности и газогенератор, содержа-
щий запальное устройство и твердое топливо. В слу-
чае автомобильной аварии датчик столкновения
активирует запальный элемент, i оторый поджигает
твердое топливо. Создается большой объем азота
(не воздуха), который заполняет подушку примерно
за 30 миллисекунд. Подушка постепенно сдувается
после контакта с водителем или пассажиром.
1292)
ДАТЧИКИ
АВТОПИЛОТ
Сравнивая время появления
сейсмических волн, зафиксиро-
ванное несколькими сейсмогра-
фами в различных местах,
можно определи гь место земле-
трясения. Размах колебаний
позволяет оценить его силу.
Сейсмографы также могут фик-
сировать колебания вызванные
подземными испытаниями
ядерного оружия. На рисунке
изображен простой механиче
ский сейсмограф; в более слож-
ных моделях ис- пользуются
электромагнитные сенсорные
устройства
Простои сейсмограф
По сути сс..смо1 раф представляет собой
маятник, колеблющийся по 1 оризонia
ли или вертикали. В нем имеется мас-
сивная гиря, инерция ко орои очень
велика (см. стр. 76). При колебаниях
Земли вибрируют все части детектора,
кроме гири а самописцы, при креп ген-
ные к маятнику, фиксируют колебания
на движу шемся рулоне бумаги.
Система управления воздушным судном корректирует дрейф самолета и удер-
живает его на курсе. Система состоит из двух основных частей. Автопилот от-
слеживает заданную высоту почета и направление движения воздушного судна,
используя для определения изменений тгих параметров гироскопы (см. стр. 76).
Вторая часть системы постоянно проверяет местоположение самолета при необхо-
димости изменяя высоту и направление полета так., чтобы он оставался на своем
маршруте. Акселерометры, размещенные на ровной платформе и стабилизирован-
ные гироскопами, измеряют силы, воздействующие на самолет Корпус, установ-
ленный на пружинах, из за инерции остается неподвия ным, вто время как катуш-
ки, находящиеся под ним, приходят в движение, вызывая электрический сигнал
в катушках, измеряющих силу воздействия.
катушки начинают двигаться вдоль
Выходной	корпуса. Изменяющееся поле образует
Датчик столкновения
Цатчик, фиксирующий резкое снижение
еКкрости автомобиля при аварии, — это
микросхема которая содержит малень-
кий квадрат соединенный тонкими
полосками с рамкой.
РеП /йЗд/
Из-за инерции квадрата по мере движе-
ния автомобиля полоски сжимаются или
растягиваются, при этом их .«лектриче-
ское сопротивление изменгет«.я так же,
как в датчике сопротивления
(см. стр. 321). В момент аварии датчик
создает мощный сигнал, что вызывает
сраба1ь:вание подушки безопасности
Снижение
скорости
Аксе iepometp
НАПРАВЛЕНИЯ
СЕВЕР- ЮГ
Установившийся
полет
Акселерометр
направления
запад-восток
Акселерометр bfpi и
к альнои скорости
Увеличение
скорости
Инерциальная система
управления
В инерциальной системе управле-
ния имеются три акселерометра,
укрепленных на устойчивой плат-
форме. Они реагируют на воздей-
ствие вертикальных и горизон-
тальных сил по направлениям
север юг и запад-восток Благодаря
этому акселерометры могут отслежи-
вать движение самолета в любом направ
лении. Их сигналы поступают в компью-
тер воздушного судна, который
рассчитывает текущую высоту, долготу
и широту местоположения самолета для
удержания его на курсе.
[293]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
АЛКОМЕТР
Лампа В
Таймер
Датчик
давления
2.СЧИ1ЫВАНИ1 СИГНАЛА
Водитель дует в трубку, пока не гагорится лампочка А,
а затем лампочка В. Они соединены с датчиком давления
и таймером, чтобы обеспе чить правильный забор порции
возд) ха Затем нажимают кнопку считывания игнала,
в результате чего поднимается диафрагма, а порция
возд' ха поступает в зчектрохимичес аш датчик.
При наличии паров спирта в воздухе
электрохимический датчик
вырабатывает
ток.
Лампа А
Некоторые датчики предназначе-
ны для того, чтобы определять
наличие специфических веществ.
Алкометр определяет и измеряет кон цен
трацию паров спирта в выдыхаемом воздухе,
зависящую от количества спирта в крови. В алко
метрах используются электрохимический (см. рисунок а
инфракрасный (пары спирта not лощают инфракрасное
излучение) или полупроводниковый датчики (некото-
рые полу проводники, поглощая молекулы спирта, ме-
няют свои свойства). Проверка водителей с помощью
алкометра позволяет полиции в счиганые секунды
определить степень алкогольного опьянения.
Батарея
ВЫДЫХАЕМЫЙ
ВОЗДУХ
3. СТН«гНЬ АДКОЮ IbHOlO
ОПЬЯНЕНИЯ
Микросхема измеряет напряжение
элемента и преобразует его в сигнал,
который и предается на дисплей. Он
отрам ает степень алкогольного опья-
нения.

[294]
ДАТЧИКИ
ЭТЕКТРОцЫ
Ионизационная —
камера >
ДЫМОВОЙ ДАТЧИК
Микросхема
Батарея
Радиоактивный
источник
Электрод
IIй' овые датчики фикси-
Ж**я**^	/ 1 руют частицы дыма, под-
нимающиеся от пламени, и срабатывают, поднимая
аревогу до того как пожар наберет силу. Их работа осно-
вана на следующих двух принципах. В оптических датчи-
ках используются световой луч и светочувствительный
датчик, который реагирует на все, что перекрывает свето-
вой луч. На рисунке изображены электрические иониза-
ционные датчики — они способны определять наличие
более мелких частиц, чем их оптические аналоги.
Ионизационный дымовой датчик содержит камеру,
в которой через воздух протекает слабый электрический
ток Если в камеру попадают частицы дыма, электриче-
ское сопротивление в цепи увеличивается и ток уменьша-
ется. Микросхема реагирует на снижение тока (оно может
быть вызвано также разрядкой питающей батареи) тем,
что включает сигнализацию.
Ионизирующее
излучение
Излучение, исходящее
от радиоактивного
источника, ионизирует
атомы воздуха в камере
ионизации, заряжая их
положительно или отри-
цательно. Движение обра-
зовавшихся ионов к элек-
трооам с противополож-
ных! зарядом создает
электрический ток.
Частицы дыма, пспада-
ющие в камеру, приу Г/ф
тягивают ионы
и уменьшают moK-SS^ у '	- -	J
/\ Дым ПРИТЯ- I Г—
I / ГИВАЕТ ИОНЫ t ]
___________L1__________________________
Ионы
Электрод
1295]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
Зубная
пломба
Подача тока вы< о
КОГО НАПРЯЖ1 ния
Медный -
АНОД
Вольфрамовый
участок
(фокус анода) -
Нить НАКА-
ЛИВАНИЯ —
Окно
Рентгеновский
аппарат
в СТОМАТОЛОГИИ
Внутри рентгеновской трубки
отрицательно заряженный элек
трод, или катод, испускает поток
электронов, которые ударяются
о вольфрамовый участок поло-
жительно заряженного электр<
да — медного анода Под воздей-
ствием электронов атомы воль-
фрама генерируют излучение
рен ггеновского диапазона,
а поскольку "оверхность воль-
фрамового участка расположена
под углом, рентгеновское излуче-
ние меняет направление и прохо
дит сквозь окошко аппарата. f
Конец тру оки заключен в свин |
цовый корпус, который поглоща-
ет остальное излучение. Медный
анод отводит излишнее тепло, 7
возникающее в вольфрамовой Д
части, в масляную ванну, кото-
рая окружает стеклянну ю колбу.
- ДЕРЖА-
ТЕЛЬ
ПЛЕНКИ
Рг НТК новский
С НИМОК ЗУБОВ -
Масло —
PFHTTFHOBCKOF
13ЛУЧЕНИЕ -
ПОТОК ЭЛЕК
ТРОНОВ -|
Катод
Нагретая нить накалива-
ния испускает поток элек-
тронов Рентгеновская
трубка работает на токе
очень высокого напрг.’Ке-
ния, созданного трансфор-
матором.
—-_____Масло
L- Внут ри стек-
лянной кол бы
ВАКУУМ
— СВИНЦОВ11Й
КОРПУС
Возникновение
РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
л/ Миллионы электронов на высокой ско-
1 Р°1 ,пи бомбардируют вольфрамовый
Я участок, вызывая мощное рентгеновское
м fl излучение. Входящие электроны сталки
JI у] ваются и вступают во взаимодействие
JI Д с электронами и ядрами атомов вольфра
4[у ма. Движение входящего электрона может
' быть замедлено и отклонено ядром, и при
потере энергии он испускает рентгеновское
излучение. Электрон может выбить внутренний
электрон из атома вольфрама и занять его место, высвобож-
дая лучи рентгеновского спектра.
[296|
Рентгеновские лучи
ПЛГ НКА
Экран
Тонкий рьнтпновский л\ ч
Фотодиод
Конвейерная лента
Рен ггеновская
гру БКА
Подача тока
высокого
НАПРЯЖЕНИЯ
Сканирование с hibkch
долей оьаучгния
Багаж движется по конвейерной
ленте, попаоая под рентгеновскую
труоку, которая генерирует рент-
геновские лучи шириной с каран-
даш. Излучение сканирует багаж
и попадает в ряд фотодиодных
датчиков (см. стр. 272) под конвей-
ерной лентой Сигналы от фото
диода поступают в компьютер, где
на специальном экране отобража-
ется снимок того, что находится
в багаже.
Многие знакомы с рентгеновским излучени-
ем по снимкам, ко горые делает, например.
/	////////ш стоматолог, чтобы обследовать наши зубы.
' ////////'7 Рентгеновский аппарат создает пучок невидимых
лучей. Они проходят сквозь ткань зубов и падают
////ffff// на фотопленку, закрепленную в специальном держате-
Wff/WJ ле между зубами. Стоматолог проявляет пленку и по-
zz/Z/ лучает снимок, на котором видит, как зуб выглядит изну-
'/iff три и на какие дефекты надо обратить внимание.
г/	Рентгеновское излучение используется также для того, чтобы
заглянуть внутрь многих других объектов Рентгеновские лучи
имеют электромагнитную природу; они похожи на световые, но обла-
дают гораздо большей энергией. Они легко проникают сквозь мате
рию, состоящую из легких атомов, включая атомы нашей мышечной
ткани. Более тяжелые аз омы, как в большинстве металлов, их поглоща-
ют. Зубы и кости содержат кальций, г оторый относится к металлам, так
что наряду с металлическими пломбами
проявляются на снимках.
ДЕРЖАТ1 ЛЬ ПЛЕНКИ
В пластиковое оержатепе
установлен кусочек фото-
пленки, которая взаимо-
действует с рентгенов-
ским излу чением,
проходящим сквозь внеш-
ний чехол Тс участки
зубов, которые поглоща-
ют излучение, появляют-
ся в белом цвете на рент-
геновском снимке.
7 Сканер багажа
/Сотрудникам службы безопас-
I' / ности аэропорта необходимо
/ быстро и эффективно проверить
< багаж пассажиров. В сканерах для
просвечивания багажа и обнаружения
в нем металлических предметов при-
меняется рентгеновское излучение
При этом используется очень чувстви-
тельный датчик, чтобы доза рентгенов-
ского излу чения была небольшой
и не засветила фотопленку в багаже.
1297]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
ГИДРОЛОКАТОР
- Корпус судна
Направление
РАСПРОСТРАНЕ-
НИЯ ЛУЧА
Гидролокатор, или сонар (от англ, sonar — SOund NAvigation
and Ranging), — это система, определяющая местоположе-
ние предметов с помощью звуковых волн. В основном она ис-
пользуется под водой, где другие виды волн и лучей не могу г
распространяться так же хорошо. Гидролокаторы устанавли-
ваются на судах для измерения глубины, обнаружения кося -
ков рыб и обломков затонувших кораблей. Система посыпает
звуковой импульс, который распространяется в заданном на-
правлении и возвращается обратно как эхо, если отражается
от какого-либо объекта. Эта же система принимает отражен-
ный сигнал. Зафиксировав время его приема, можно рассчи-
тать расстояние до объекта.
Вращ по _
ЩАЯСЯ
ОПОРА
Преобразователь
(ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИК)
Это устройство на корпусе
судна превращает электрический
импульс в звуковой, а затем
вновь преобразует пришедшую
звуковую волну в электрический
сигнал. Это похоже на работу
громкоговорителя, подсое-
диненного к микро
фону.
Эхолокация
Переданный сигнал отразил-
ся от объекта на глубине
750 м и пришел назад за одну
секунду. На дисплее он ото-
бразился в виде яркой точки.
Звуковые сигналы, отражен-
ные от различных участков
объекта, на дисплее воспри-
нимаются как разнесенные
световые точки. Они созда-
ют изображение того, что
находится под кораблем.
При этом указываются
местоположение объекта
(например, косяка рыб)
и глубина.
СКАНИРОВ\НИЕ ЛУЧОМ
ПО ГОРИ ЮНТАЛИ
ИМПУЛЬСЫ
Преобразователи —
(ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИКИ)
СКАНИРУ Ю1ЦИЙ
СОНАР (ЭХОЛОТ)
Afa нсно получить изобра-
жение океанского дна, ска-
нируя его под разными
углами. Компьютер создл
ет изобрс - :ение, обраба-
тывая данные об интен-
сивности отраженных
сигналов.
ДАТЧИКИ
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ сканер
Принцип действия локатора лежит в основе работы
ультразвукового сканера, или аппарата УЗИ.
Он способен «.видеть» малыша еще в животе мамы.
Звуковые импульсы от датчика сканируют внутренние
органы. Компьютер, обрабатывая данные об интен-
сивности отраженных сигналов- формирует изобра-
жение полости живота мамы и ребенка в поперечной
плоскости. Сканер генерирует ультразвуковые импуль-
сы, не слышимые ухом. Ультразвук применяется не для
того, чтобы пожалеть уши доктора, мамы и малыша,
а потому, что у него более короткая длина волны, что
позволяет создавать более детальное изображение.
1. ДАТЧИК |« ПУСКАЕТ
2. СИГНАЛ (1X0)
3. СИГНАЛ (ЭХО)
ЗЛЬТРУЗВУ КОВОИ ИМПУЛЬС
ОТРАЖАЕТСЯ ОТ МАТКИ
ОТРАЖАЕТСЯ ОТ РЕБЕНКА
Матка
Импульс
Позвоночник КИТА
Детеныш щта
ДйСПЛ! й
Отраженный
сигнал (ЭХО)
от ребенка
Брюшная
полость
Отраженный
СИГНАЛ (ЭХО)
от МАТКИ
Направление рас
ПРОСТРАНЕНИЯ ЛУЧА
Тело
PFbEHKA
Сканирование
лучом по вертикали
Проника-
ющий
уИМПУЛЬС
Компьютер
Компьютер получает электричс
ские сигналы от датчика при при-
еме отраженных сигналов. Он фик-
upvem Световы,. точки на экране,
соответствующие сигналу, отра-
женному с различных глубин.
П > мерг .копирования точки пре-
вращаются J линии, формирую
щие изображение.
[299|
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
РАДИОЛОКАТОР
Сигнал от приемопередатчика—
ОТРАЖ! ННЫЙ
СИГНАЛ
радиолокационный
П РИЕМОП ЕРЕД АТЧ И К
ПГРВИЧНАЯ
РАДИОЛОКАЦИОННАЯ
СТАНЦИЯ
Антенна первичной радиоло-
кационной станции переда
ет сигналы и принимает их,
но уже отраженные от воз-
душного судна. Время прихо-
да отраженного импульса
зависит от удаленности
самолета от антенны.
Первичная радиолокацион-
ная станция, таким обра-
зом, определяет только рас-
стояние до самолета.
И< ходящий СИГНАЛ
Радиолок ацион-
/ НЫЙ ВЫСОТОМЕР—Ц
( Посылая радиосигнал
на землю и определяя
время прихода отражен-
ного импульса, радиолока-
ционный высотомер воз-
душного судна измеряет
высоту самолета над
уровнем земли или моря.
Антгяна
Радар-скорос гемер
С помощью радиолокационного сигнала, направленного на движущийся автомо
биль, можно измерить его скорость. Частота отраженного сигнала увеличивается,
если автомобиль приближается, и уменьшается при его удалении. Изменение
частоты зависит от скорости; радар скорое гемер измеряет это изменение и отра-
жает скорость автомобиля на дисплее.
Частота сигнала — количество макси-
мальных всплесков сигнала за 1 секунду.
Если ав.омобигь приближается к радару,
разрь в во времени между отражением авто-
мобилем двух соседних максимумов волны
уменьшается, то есть частота отраженного
сигнала возрастает. Если автомобиль удаля-
ется, то, наоборот, частота отра кенного сиг-
нала уменьшается

Метеорологический радиолог atop
Антенна радиолокатора, закрепленная на
носу самолета, принимает сигнал, отра-
женный от водяных napoo опереди
 по курсу Его характершт.
ки нужны при прогнози-
ровании метео-
обстановки
на марш-
одеты были бы чрезвычайно
опасными без радиолокаторов (ра- х.
даров), которые определяют местоположение
самолета б небе, где одновременно находится мно-
жество воздушных судов. В своей работе авиади-
спет меры испод ьзу ют радиолокатор. По радио они
дают пилотам указания, как безопасно призем-
литься или переместиться в зону, где не грозит
опасность столкновения с доз  им самолетом.
Название «радар» (radar) — сокращение
от англ. RAdio Detection And Ranging. В радиоло-
кационных станциях имеются антенны, переда-
ющие радиосигналы. Их частота выше, чем утех,
что используются для телерадиовещания.
Радиосигналы отражаются от воздушно! о судна,
принимаются той же антенной и отображаются
на экране, указывая местоположение самолета.
Антенна вращается и фиксирует сигнал от воз-
душного судна в любом направлении. От само
лета, находящегося на расстоянии 300 км, отра
женныи си! нал доходит всего за 1/500 секунды,
так что радиолокационные станции могут кон-
тролировать большую площадь.
ПлН1 ль
ДИСПЛЕЯ
Радиолокационная
чНТЕННА
ОТРАЖЕННЫЕ
ВОЛНЫ. СВИДЕ-
ТЕЛЬСТВУЮЩИЕ
О ПРИБЛИЖЕНИИ
ОБЪЕКТА

1300]
ВТОРИЧНАЯ РАДИОЛОКАЦИ-
ОННАЯ СТАНЦИЯ
Антенна вторичной радиолокаци-
онной станции посылает сигналы
приемопередатчику на самолете.
В ответ приемопередатчик от-
правляет обратный сигнал с указа-
нием высоты полета воздушного
- Исходящий
СИГНАЛ
Дисплей радиолокатора
На дисплее радиолокатора (см. рис. ниже) указывается
местоположение самолета в зоне действия радиолокаци-
онной станции, соотнесенное с картой местности. При
вращении антенны первичного радиолокатора на экране
высвечивается точка, соответствующая местонахожде-
нию воздушного судна. Кроме этого, компьютер отобра
жает информацию, полученную от вторичного радиоло-
катора: номер самолета (в данном случае TW754), пункт
его назначения (LL, или Лондон) и текущую высоту поле-
та (300, или 30 000 футов). Таким образом, на экране ото-
бражается вся информация, необходимая диспетчеру.
[30Ц
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ
ПРИЕМНАЯ
помощью той же технологии, которая помогает находить
спрятанные клады, можно проверять монеты в билетных ав-
томатах или автоматах самообслуживания, незаметно досматри-
вать пассажиров в аэропортах и регулировать работу светофоров.
Все эти устройства в основе своей — металлоискатели, и работа-
ют они на основе электромагнитной индукции (см. стр. 284-285).
Когда металлический предмет проходит через магнитное поле
(или магнитное поле проходит через предмет), оно создает вихре-
вые гоки, которые циркулируют в металле. В свою очередь вихре •
вые токи создают собственное магнитное поле, и металлоискате-
ли реагируют на эти поля.
Голове а ме галлоискателя
В головке металлоискателя одна
катушка излучает магнитное
поле, а втора i реагирует на маг-
нитное поле, создаваемое металли-
ческим предметом под металло-
искателем. Приемная катушка
посылает сигнал, который подает-
ся в наушники, на блок световой
индикации или измеритель, сигна-
лизируя о находке.
КАТУШК \
Передающая
катушка

Кату шки индук гивности
МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЯ
Передающая и принимающая
катушки накладываются друг
на друга таким образом, что каж-
дая из них индуцирует электриче-
ский ток в другой. Б обычном
состоянии эти токи компенсиру-
ют оруг друга, но магнитное
поле металлического объекта
нарушает imo равновесие,
и в приемной катушке
возникает слабый ток
[302]
ДАТЧИКИ
। ния метал
ленной силы.
Электрическая^^-
проверка
Через монету пропускают
электрический ток для опре-
деления содержа!
ла и размера. Подчинные
монеты проводят элект-
рический ток опреде-
Mixa-* \
низм от\ '
бра ковы- \
Световая проверка
Монета проходит через ряд
светодиодов (см. стр. 272)
и фотодиодов, которые измс
ряют скорость ее движения
и диаметр. У каждой монеты
определенного достоинства
своя скорость движения и диа-
метр, по которым монета
Магнитная проверка
Монета проходит между полюса-
ми з-агнита. Вихревые токи, воз-
никающие в монете, создают
противоположное магнитное
поле, замедляя движение монеты
Изменение скорости продвижения
— Элем Рич1
ский ток
Устройство для проверки монет
Магнит
Светодиоды
------------- Фото-
-------------диоды
киями отбраковываются
монеты зависит от ее размера. и определяется.
ВАНИЯ
НИЗМ от- ' К \
БРА Ковы-
ВАНИЯ	ч
Экстренные устройства в билет
пых автоматах и авт омазах самооб-
служивания моментально определяют
подлинность монеты. Когда монета попа-
дает в монетоприемник, сначала она про-
веряется на содержание металла и раз-
мер Фальшивые монеты не проходят эту
пр зверку и отбраковываются. На втором
этапе с помощью магнита и светочув-
ствительного датчика определяется
достоинство монеты. Монеты с отклоне-
Петля под дорожным полоз ном
ТОК
Пгтля НА ПОВ1 РХ
НОСТИ ДОРОГИ
ПОЛЕ ПЕТЛИ
МЕТ АЛЛОД! ТЬКТОР
В АЭРО! ЮР ГУ
В рамках мегаллодетекторов,
использующихся в а эропортах,
находятся катушки, действие кото-
рых аналогично раооте катушек
в металлоискателе. Металлические
предметы, находящиеся у человека,
пересекающего рамку, меняют маг-
нитное попе, и приемное устрой
Светофоры
Светофоры могут определять прибли-
жение транспортного средства Некоторые
из них работают как мета шоискатепи наобп
ро >. Петля провода на поверхности дорожно-
го полотна соединена с уст ройством контроля
сигнала светофора. По петле прюходит ток.
Когда проезжает автомобиль, в петле возника-
ет сигнал. Он поступает в управляющее
устройство для регистрирования приближе-
ния автомобиля. В других светофорах для
определения приближения автомобиля
используются радиолокационные датчики.
[303]
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
1
ТОМОГРАФ
Врачи могу! увидеть, что происходит внутри любой части
организма, с помощью специальных сканеров, которые
создают изображение внутреннего органа и определяют по-
раженные участки. Есть сканеры, которые используют рент-
геновское излучение или гамма-лучи. Самые чувствитель-
ные сканеры — магнитнорезонансные— используют эффект
особого поведения ядер атомов водорода в электромагнит-
ном поле на определенной частоте Когда пациент находит
ся внутри аппарата МРТ (магни гноре юнансной томогра-
фии), его тело сначала подвергается воздействию сильного
магнитного поля, а затем — импульсов радиоволн. В oi
личие от ренпеновского или гамма-излучения гго без-
вредно для opi анизма. Ядра атомов человеческого opi аниз-
ма генерируют магнитные сигналы, которые фиксируются
Катушка
ЭЛЕКТРОМА! НИ ГЫ
Подвиж
ный СТОЛ
Вращающееся пол!
111 PECEKAF Г КАГУШКУ
Сильное
магни г
HOF ПОЛЕ
Ядро
атома
В ОРГА-
Н1НМЕ
Радио
импульс
Изогнутая
панель
3. ГЕНЕРИРУЮТСЯ
СИГНАЛЫ ДЛЯ МРТ
1 СОЗДАЕТСЯ
МАГНИТНОЕ ПОЛ1
Полюс элек-
тромагнита
Поле
начинает
ВРАШТТЬСЯ
Как работает томограф
В ядре атома имеется слабое
магнитное поле. В сканере
используется сильное магнитное
поле (1), накладываемое на соб-
ственное поле ядра водорода
Катушки посыпают импульс
радиоволн (2), и они заставляют
ядра атомов на исследуемом
участке тела пациента изменить
расположение их магнитных
полей. При этом инду цируются
электрические сигналы в катуш-
ках сканера (3). Их характери-
стики соответствуют плотно- х
сти распределения атомов, .
отличающейся на раз /
личных участках тела / Шг'-у
пациента. А затем эти / Ж
сигналы с помощью
компьютера преобра- МИт
зуются в изображение ЙИЯн
внутренних органов.
детектором, а комп»ютер создает из этих
сигналов изображение.
2. ПОДАЮТСЯ
РАДИОИМПУЛЬСЫ
Полюс ЭЛЕК
ТРОМАГНИТА
Маши-
тию ЯДРА
Катушка
Внутри томографа
В аппарат МРТ, напоминающий
трубу пациент въезжает на подвиж-
ном столе. Радиоимпульсы, исходя-
щие из катушек за изогнутыми пане-
лями, просвечивают пациента и фик
сируются приемниками. За панелями
находятся также элек.ромагниты
которые при охлаждении их жидким
гелием становятся сверхпроводника
ми. Так создается сильное Mai нит-
ное поле. При сканировании
пациент ничего не чув
ствуст, даж. четкого
показы
[304]
ДАТЧИКИ
Современные охранные системы
Линз
Фотодиоды
Охранные системы могут зафиксировать малейшее движение взлом-
щика. Системы бывают двух типов; активные и пассивные. Обычно
их устанавливают высоко в углу комнаты, и они незаметно контролиру-
ют обет ановку.
Датчик активной сигнализации посылает невидимые микроволны или
ультразвук по всей комнате. Все обьекгы в комнате отражают лучи, при-
нимаемые датчиком. Частота пуча, отраженного от неподвижного об ьекта.
например мебели, не меняется. Такой же принцип действия используется
в радаре-скоростемере (см. стр. 300). Если объект движется, го эта частота
меняется. Датчик фиксирует изменение и актзевируст сигнализацию
Датчик пассивной сигнализации работает на основе инфракрасного
излучения. Все обьекты испускают невидимое инфракрасное (тепловое)
излучение в зависимое ги от их температуры. Получение от теплых объ-
ектов сильнее, чем от холодных. Датчик фиксирует любые изменения
в уровне инфракрасного излучения, полученного и з комнаты. Тепло
тела взломщика повышает этот уровень и активирует сигнализацию.
Пассивный инфракрасный
ДАТЧИК ДВИЖ1 НИЯ
Датчик содержит ряд линз, которые
фокусируют инфракрасное излучение
на группе фотогиодов (см. стр 272).
Каждый датчик принимает инфракрас-
ные лучи из ра 1ных частей комнаты.
Сигнализация активируется только
в случае, если уровень инфракрасного
излучения, полученный любым фотодио-
дом, изменяется на протяжении опреде-
ленного периода. Тепло тела взломщика,
передвигающегося по комнате, вызывает
на некоторых фотодиодах увеличение,
а затем уменьшение уровня инфракраи
него излучения.
Излучение
холодных
НЕПОДВИЖНЫХ
ПРЕДМЕТОВ
НОЕ ИЗЛУЧЕ
HI1F ТЕПЛОЮ
ДВИЖУЩЕЮ
СЯ ХВОСТА
у< гройчво	Система автоматического
ОТКРЫВАНИЯ ДВЕРИ
Предохра-
нительный
луч ЛАЗЕРА
Микровол-
новое излу-
чение
В момент приближения к автоматической двери
на вас падает невидимое и безвредное микро-
волновое излучение от специального устройства
над дверью. Так как вы двигаетесь по направле-
нию к двери, частота луча при его возвращении
к датчику увеличивается (как в активной охран-
ной системе). Датчик фиксирует это увеличение
и запускает механизм открывания двери.
Невидимый луч лазера и датчик внутри двери
фиксируют ваше движение и не позволяют двери
закрыться, пока вы не зашли внутрь.
[3051
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
Регулятор
Масляный насос
Клапан iifpi
КЛЮЧ! НИЯ
ПЕРЕДАЧИ
Канал к масля
ному НАСОСУ—
Поршень пони
ЖЕНИН ПЕР! 1АЧИ
Масло
от мас-
ляною
насоса
П1 даль аксеХ
ЛЕРАТОРА (ГАЗА)
И 'ДЕНЬ ПОВЫШЕ-
НИЯ ПЕРЕДАЧИ
Канал
к МАСЛЯНО
му НАСОСУ
Дроссельный клапан
Педаль акселератора приво-
дит в движение поршень, уве-
личивая давление масла
в клапане Пружина возвра-
щает пеоаль в исходное поло-
жение, уменьшая давление
масла.	•dta
Масло от дрос< ельного
клапана
Клапаны
выдвигаются
Масло поступает к клала/
переключения передачи па
давлением, зависящим от
скоро! ти движения автом
биля. ________
ПОНИЖЕНИЕ ПЕРЕДАЧ И	чвё—
Когда pei улятор вращается медленнее или педаль акселерато-
ра нажата, давление мгсла в дроссельном клапане превышает
давление в регуляторе Клапан переключения передачи пере-
ь двигается назад, и включается более низ-
ЛЯК кая передача, более высокая выключается.
Дроссельный
клапан
Цен гроьежный регуля гор
Вал коробки передач /трансмиссии), который приводит в дви-
жение колеса, вращает и регулятор. По мере ускорения движе-
ния авт мобиля увеличивается скорость врашения регулято-
ра. Центробежная сила выдвшает клапаны, посылая масло
из насоса к клапану переключения передачи При уменьшении
скорости клапаны передвигаются
заставляя масло двигаться в проти-	f J £ /
воположном направлении	I / / / / / /
а I
1306]
ДАТЧИКИ
АВТОМАТИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ
Автоматическая трансмиссия (автоматическая коробка
переключения передач) упрощает управление автомо-
билем, так как в этом случае не нужно работать педалью
сцепления и рычагом переключения передач. Механизм
автоматически переключается на более высокую или низ-
кую передачу в зависимости от скорости автомобиля.
Он также воспринимает положение педали газа.
Система управления работает за счет изменения уровня дав-
ления маоа. Каждое изменение передачи управляется кла
паном переключения передачи. Регулятор, соединенный
с колесами, и дроссельный клапан, управляемый педалью
акселератора, обеспечивают различное давление масла
на клапан перек ночения передачи. Клапан движется
и направляет масло в механизм переключения передачи.
Система поршней
Два поршня управляют фрик
цианами, или тормозными лен-
тами, изменяющими переда-
чи (см. следующую страницу/.
Для переключения передачи
масло под давлением насоса
от клапана перек зюче
ния переоачи смеща-
ет один из поршней.
Пружина (не показана
на рисунке' возвраща-
ет в исходное положе-
ние другой поршень,
отправляя масло
обратно к насосу под
низким давлением.
Поршеньперекпючения
НА БОЛЕЕ НИЗКУЮ IIFРЕ IA45
Поршень входит оля отключения
низкой
Масло
ОТ PEIУЛЯТОРА
Масло от мас-
ляною насоса -
Пружина—
Масло возвра-
щается в МАС- —
ЛЯНЫИ НАСОС
Клапан перек почг
ния ПЕРЕДАЧИ
В каждый клапан переключения
передача масло поступает сак
Масло из масляного насоса
(МАКСИМАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ)
МАСЛЯНЫЙ НАСОС
Насос (см. стр. 124)
заставляет масло цир-
кулировать по системе
гидравлического
управления.
го клапана. Когда давление, создавае-
мое регулятором, выш, (как в дан
ном снучас), клапан сдвигается,
чтобы отправить масло из масля-
ного насоса в поршень переключения
на более высокую передачу Масло
течес.с обратно от поршня переклю-
чения на более низкую пгреоачу и воз
вращается наак
Масло под высоким
давлением
Масло под низким
ДАВЛЕНИЕМ I
Масло, возвращающ! еся в мас-
ляный НАСОС (МИНИМАЛЬНОЕ
ДАВЛЕНИЕ'	е-
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И АВТОМАТИКА
АВТОМАТИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ
Автоматическая коробка переключения передач состоит
из планетарного редуктора, гидро  рансформатора и си-
стемы гидравлического управления (описанной на стр. Зиб
307). Гидротрансформатор передает вращение непосредствен-
но от двигателя к элементам автоматической коробки передач.
Это происходит плавно, так что начало движения и перек тю-
чение передач осуществляются без рывков, а функция гидро
трансформатора напоминает скорее функцию сцепления
в механической коробке передач (см. стр. 84). В автоматиче-
ской коробке передач расположены две ступени планетар-
ных рядов (см. стр 39), в которых зубчатые шестерни вращ<
ются с разной скоростью. В целом, за исключением самой
высокой передачи, скорость маховика уменьшена, так чтобы
колеса автомобиля вращались медленнее, но с большей
силой. Передача заднего хода меняет направление движения
колес на обратное.
Ведущий вал
Планетарная шестерня
В( щило
П1 ЧНЕТАРНАЯ ШЕСТЕРНЯ
Вал |
ТРАНС-
МИССИИ
’ КОЛЕСАМ
Плане-
тарная
шестерне.
ПЕРВОЙ
СТУПЕНИ
ВОДИЛО ПЛАНЕ
ТАРНОЮ РЯДА
ПЕРБОЙ СТУПЕНИ
ПЛАНЮ
ТАРНАЯ
ШЕСТЕР-
НЯ ВТО
РОЙ СТУ
ПЕНИ
Ц; НГРО
БЕЖНЫЙ
РЕГУЛЯТОР
Кольцевая
шестерня
первой
_ ступени
ВОДИЛО ПЛА
НЕТАРНОГО
РЯДА ВТОРОЙ
"-х СТУПЕНИ
Солнечная
ШЕСТ1 РНЯ
Кольцевая
шестерня
КОЛЬЦЕВАЯ ШЕСТЕРНЯ
ВТОРОЙ СТУПЕНИ
Солнечная шестерня
Тормозная
лента 2
Лента обеспечивает
блокировку водила
i планетарного ряда
| второй ступени.
Тормозная
лента 1
Лента обеспечивает
блокировку солнечной
шестерни.
Фрикцион 1-*
Дис ки сцепляются,
соединяя ведущий вал
с солнечной шестерней.
ПЛ АНЕ ГАРНЫЙ РЯД
Один из трех элементов фиксируется
неподвижно а два других служат
е качес тве ведущего и ведо.чого.
Фрик
S ЦНОН 2
{иски сцепляются,
соединяя ведущий
вал с кольцевой
шестерней первой
ступени.
Автоматическая коробка нередки
В данной коробке передач три передачи пере (него хода и одна — задне-
го. Различные >лементы контролир) ются множественными фрикцио-
нами, которые закрываются для передачи энергии, и тормозными лен-
тами, которые обеспечивают блокировку вращающихся элементов.
	Фрмкцло! 1	Фр [anno- 2	Тормизтм теята 1 Тормоша дентя 2
Пер|_я передаче	Открыт	Закр< т	Свободна	Бяокпроина
Вторая передача	Отары!	Закрп	Етокироина	Саободна
Третья передача	Закрыт	Закрыт	Свободна	Саободна
Передачазаднего хода	Закрыт	Открыт	Саободна	Fax проа. к.
[308]
ДАТЧИКИ
круиз-контроль
Корпус----: Масло—
г Маховик
РЕАКТОР
ДВИГАТЕЛЬ
Карбюратор
Поток масла - 
Турбина
Лопастное
колесо
Кнопка
круиз-
контрол я
Микро
процессор
Ст НАЛ
УПРАВЛЕНИЯ
ПОДАЧЕЙ
ТОПЛИВА
Сш НАЛ
О ВЕЛИЧИНЕ
СКОРОСТИ
Датчик кон  роля
скорости
ПЩРОТРШСФОРМАТОР I
Гидротрансформатор состоит из грех частей: лопастного колеса,
приводимого в движение маховиком двигателя; турбины, кото-
рая вращает ведущий вал автоматической коробки передач;
и стабилизатора между ними. Гидротрансформатор наполнен
маслом которое движется под действием лопастей колеса. Лопас-
ти стабилизатора отк тоняют направление масла, чтобы привести
движение лопасти турбины. По мере вращения лопастного
колеса скорость вращения турбины увеличивается, чтобы соот-
ветствовать скорости колеса. За счет жидкости происходит пере-
дача вращения между двигателем и коробкой передач что сгла
Многие автомобили оснащены системой автоматиче-
ского поддержания скорости — так называемым
круиз контролем, который при нажатии соответствующей
кнопки автоматически поддерживает заданную скорость
движения автомобиля. Таким образом, водитель может
ехать на максимально допустимой или на экономичной
скорости (при минимальном расходе топлива) Оез необхо
димости постоянно проверять показания спидометра.
Ч Автоматическая система, задействованная в этом слу-
X чае, — пример механизма с обратной связью.
X Специальный датчик измеряет скорость авюмоби-
\ ля и управляет карбюратором или топливными
Vk \ инжекторами (см. стр. 140). которые пропуска
\	\ ют топливо в цилиндры двигателя и регулиру-
'\ ют скорость движения. Он увеличивает поток
\'	\ топлива, если скорость движения автомобг
।	\ и | \ ля замедляется при подъеме, или, наоборот,
\	\	\ впрыскивает меньше топлива, если авто-
ц \ '	\ мобиль начинает разгоняться. В качестве
Д	\ такого датчика может служить электро-
Ъ \ |	\ магнит на вале коробки передач. Он соз-
vL I	\ дает электрический сигнал, интенсив
V	I ность которого связана со скоростью
I	вращения вала. Микропроцессор посто-
янно проверяет >тот сигнал и посылает
I \	сигнал управления подачей топлива
I I в карбюратор или топливные инжекто
т’1 Л	Ры’ Преимущество микропроцессора
I	заключается в том, что он может не толь
/	ко контролировать скорость движения
НА I автомобиля, но и определить пройденное
К* ' J расстояние. А этих данных достаточно
/ f для расчета оставшеюся топлива и подОо-
1	!	/ ра наиболее экономичного режима работы
Р /	/ двигателя.
живает разность скоростей, а также увеличивает силу вращения.
[309]
ЧАСТЬ 5
Цифровой
мир
ГЛАВА ПЕРВАЯ
Создание битов 310
ГЛАВА ВТОРАЯ
Хранение битов 327
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
Обработка битов 338
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
Отправка битов 346
ГЛАВА ПЯТАЯ
Использование битов 354
Цифровые системы 366
Эпилог 372
ПОСЛЕДНИЙ
МАМОНТ
ГЛАВА ПЕРВАЯ
Д yfiамонт стоял в воде и с удовольствием
J. VI. запихивал хоботом в рот пучки болотной
травы, размышляя о плюсах и минусах своей
новой жизни. С одной стороны, не нужно оыло
делиться пищей с другими мамонтами: их просто
не было. Но с другой — ему было ужасно одиноко.
Странно ощущать себя последним
представителем своего рода, и он никак не мог
взять в толк, куда же делись все остальные.
Мимо него проплыло огромное нефтяное пятно.
Мамонт по побова кя его радужными переливами
и отправился на поиски новой еды.
Дорога привела его к внушительной стене,
посередине которой оказался вход, а перед ним —
человек по имени Билл. За стеной находился
цифровой мир Билла, полный восхитительных
и удивительных вещей Они должны были сделать
жизнь лучше, но пока еще не прошли испытания
на практике Билл с энтузиазмом рассказывал
о будущем, но Мамонт не мог думать ни о чем,
кроме прошлого. Печальные мысли наполняли его
маленький мозг, а скатившаяся огромная слеза
моментально намочила теннисные туфли Билла.
Заметив печальное настроение Мамонта, Билл
предложил ему поработать вместе. И ему самому,
и его сотрудникам нужен был кто-то
(или что-то), чтобы начать работать.
А Мамонту отчаянно не хватало компании.
Поэтому он, несмотря на свое обычное недоверие
к высоким стенам, осторожно вошел.
[ЗЮ]
СОЗДАНИЕ БИТОВ
[ЗП]
ЦИФРОВОЙ МИР
1312]
СОЗДАНИЕ БИТОВ
Т?го тут же окружили полные энтузиазма люди
J_je белых халатах и начали записывать
параметры его внушительного тела. Мамонт
не ожидал, что сотрудничество будет выглядеть
именно так: одна группа измерила его сверху
донизу, а вторая — от головы до хвоста. Гретья
группа занялась взвешиванием. Они ухитрились
даже зафиксировать голос и запах Мамонта —
параметры, которые не так-то легко измерить.
Через несколько часов все параметры
последнего мамонта были сведены к ряду
цифр, которые Билл скопировал
на большие белые карточки. Он сказал
Мамонту, что все эти цифры весьма
хороши- но не совсем подходят для
дальнейшей раооты. Их нужно изменить,
чтобы сдвинуться с мертвой точки в деле
поиска новых товарищей для Мамонта.
[3131
ЦИФРОВОЙ МИР
Ридом с огромным почем, на котором росли
тыквы, стояли восемь рядов ящиков. Длина
каждого следующего ряда была ровно в два рш>а
меньше предыдущего В первом и самом длинном
ряду было 128 ящиков, во втором — 64 и так
далее Как только Билл показал карточку
с цифрой 237 (высота Мамонта в сантиметрах),
команда фермеров быстрос обрала с поля ровно
237 тыкв.
Затем, двигаясь от самого длинного ряоа к самому
короткому, они положили по тыкве в каждый ящик
Если они не могли заполнить какой-то ряд
полное тью, то просто пропускали его. Как только
все тыквы оказались в ящиках, Билл обратил
внимание Мамонта на то, как располагались тыквы
в самом низу каждого из рядов.
[314]
СОЗДАНИЕ БИТОВ
Он объяснил, что на языке цифрового мира
сравнительно простое число 237 выглядит
как «тыква, тыква, тыква, нет тыквы, тыква,
тыква, нет тыквы, тыква». «Это называет^ я
прогресс», — гордо добавил Билл. Мамонту все это
показалось сложным. А когда Билл сказал, что
•тыква» и •отсутствие тыквы» одинаково
важны, он несогласно покачал головой. Для
Мамонта это было все равно что считать, будто
полотная трава и ее отсутствие могут одинаково
утолить его голод.
Билл внимательно наблюдал за тем, как его
сотрудники развешивали тыквы из первого ящика
в каждом ряду на длинную бельевую веревку Они
строго следовали заданному порядку: для каждого
случая «нет тыквы» оставляли ни веревке
свободные места. Но так как в этот день была
стирка, эти места заполнялись только что
выстиранным бельем. После того как на веревке
оказались подвешенными тыква тыква, тыква,
носок, тыква, тыква, трусы, тыква, веревка начала
медленно двигаться вдаль.
— Давай, Мамонт! — закричал Билл. —
За работу!
СОЗДАНИЕ БИТОВ
Как и мамон г, в начале нового тысячелетия мы
оказа тись в новом, цифровом мире. Наши воз-
можности многократно возросли. Цифровые маши-
ны и системы работают лучше привычных, по
скольку делают это совершенно иначе — с помощью
цифр. Мамонт увидел, что его физические параме-
тры, образ и голос записаны цифрами. Все цифро-
вые машины начинают работу с оцифровки — пере
вода на язык цифр. В цифровом мире используется
не десятичное, а двоичное счисление: любое число
можно выразить не десятью, а всего двумя цифра-
ми — 0 и 1 (так удобнее для работы машин). Эти
цифры называются битами — от английского со-
кращения hit — binary digits («двоичное число»).
Рост Мамонта в сантиметрах (237) превратился
в цифровом мире в 8 ящиков: в одних были тыквы,
а в других — нет. Последовательность полных
и пустых ящиков представляет собой двоичное
число из 8 знаков, или битог. Число 237 — то же
самое, что полный — полный — полный — пустой —
полный — полный — пустой — полный. Для напи-
сания двоичных чисел мы используем две цифры:
1 и U, где 1 значит «полный», или «да», а 0 — «пустой»,
или «нет». Так десятичное число 237 превращается
в 11101101. Внутри цифровой машины биты прини-
мают физическую форму (как наши тыквы). Чаще
всего они превращаются в электрические импульсы
(электричество либо включается — 1, либо выклю-
чается — 0), Поэтому 237 превращается в последо-
вательность «вкл. — вкл. — вкл. — выкл. — вкл —
вкл. — выкл. — вкл.». Создавая биты, машина,
по сути, создает последовательности включений
и выключений электрического заряда, то есть биты
в двоичной форме. Затем биты движу тся по цифре
вому миру внутри машины или системы — хранят-
ся, обрабатываются, пересылаются и, наконец, обре-
тают форму, которую мы можем поня гь и использо-
вать: текст, звуки и даже банкноты.
Числа, выраженные с помощью электрических
и световых сигналов включения вык почения, пере-
мещаются внутри цифровых машин в огромных
объемах и с большой скоростью. Бесчисленные
варианты их расположения позволяют быстро
выполнять множество различных и сложных задач.
Кроме того, биты очень надежны: двигаясь по циф
ровой области, они практически не повреж даются
Это позволяет цифровым машинам работать с высо-
чайшим уровнем качества.
[315]
цифровой мир
РУЧНОЙ ввод
Часть цифровой машины или системы, создаю-
щая биты, называется устройством ввода.
Именно с его помощью вы попадаете в цифровой
мир, и именно оно заставляет цифровую машину
или систему работать на вас. Некоторые устрой-
ства ввода управляются вручную: вы нажимаете
на кнопки или клавиши. Так вводится код для
открывания электронного замка или ПИН-код
в банкомате (см. стр. 330). Можно вводить цифры
для обозначения нужной вам суммы денег, буквы,
образующие текст, и даже ноты в музыкальных
программах. Дверной замок или банкомат срав-
нивает введенный вами код с правильным кодом
или ПИН и убеждается в том, что они одинаковы
Банкомат
И ЭЛЕКТРОННЫЙ ЗАМОК
Чтобы получить деньги из банкомата, доста-
точно набрать на клавиатуре свой ПИН код
и нужную сумму. Зак же вы вводите кодовое
число на клавиатуре, чтобы открыть элек-
тронный замок. Клавиши выступают в роли
переключателей, которое формиру ют после-
довательность электрических импульсов
включения-вык лючения, а те создают биты
чисел. Из банкомата эти биты попадают в цен-
тральный компьютер банка, который прове-
ряет номер ПИН, списывает деньги с вашего
счета, а затем дает банкомату команду о выда-
че наличных (см. стр. Зб5). А в дверном замке
биты направляются в чип, проверяющий
число. Если два числа совпадают, чип даеч
электрический сигнал, открывающий замок
КЛАВИАТУРА
Кнопка CANCEL по'во 1яет уда-
лите неправильно введенные сим-
волы и начать работу сначала.
6
0
Cancel
Электронная клавиатура
Электронные музыкальные клавишные ин«.тр\ менты
и синтезаторы работают по стандарту MIDI (Musical
Instrument Digital Interfaced MIDI-клавиатура работает
по тому же принципу, что и компьютерная: она отправляет
цифровой код для каждой клавиши Каждый код содержит
7 бит. Нота до первой октавы выглядит как 0111100 (деся-
тичное 60), до-диез — как 0111101 (61) и так далее. Еще один
' цифровой код из 7 бит обозначает силу, с которой вы нажи-
маете на клавишу. Биты поступают в синтезатор внутри
клавиатуры или отдельный синте-
затор (см стр. 360), и вы
слышите звук — гром-
кий или тихий.
Моментален \я
запись нот
Биты MID] могут поступать
в компьютер, и ни его экране
'тооражаютгя ноты,
которые вы играет:
Управление
Мочено контропиро
вать силу звука одной
рукой, продолжая
играть
другой.
[316]
СОЗДАНИЕ БИТОВ
КЛАВИАТУРА КОМПЬЮТЕРА
Резиновый купол
ВОЗВРАЩАЕТ
НАЖ \ТУЮ КЛАВИШУ
НА МЕСТО
ПЛАТЫ КЛАВИАТУ ры
Купол
И МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ
КОНТАКТ
На компьютерной клавиатуре примерно сотня
клавиш, но буквы, знаки и цифры создаются
лишь половиной из них Нажатие других клавиш за-
ставляет компьютер выполнить какое-то действие,
а если одновременно нажать две или три клавиши,
то можно произвести еще больше действий. Дело
в том, чго нажатие клавиши заставляет клавиатуру
создавать электрический сигнал с кодом, соответ-
ствующим этой клавише. Кодовое тис ло имеет форму
битов, созданных электрическими импульсами
включения-выключения. Этот цифровой сигнал идет
по кабелю от клавиатуры к компьютеру, и компью-
>ер воспринимает его как команду для показа сим-
вола или совершения действия.
3 Чип Е ЛАВИАТУРЫ
Чип (см. стр 343) отправ-
ляет сигнал по парам
пинии дорожек на все
сажные контакты.
При изменена:/ сиг-
нала в о )ной паре
чип оздает код для
к швиши соединен-
ной с зтой парой
линий Клавиша В имеет
код 00110000 (число 48
в десятичной кодировке
1
4 ВОЗНИКАЕТ БУ К ВА В
Биты для клавиши номер 48
шравляются в компьютер,
где чип превращает их в код
01100010(98) то есть
код для строчн. ч
оуквы Ь.
ЛИСТ РЕЗИНЫ
ПОД КЛАВИШАМИ
ЗАЩИЩАЕТ КОНТАК-
ТЫ И ЧИПЫ ВНУ1 РИ
1 Нажатие, клавиши В
Металлический контакт внутри
резинс^ого купола под клавишей В
касается двух контактов на кон-
цах пары дорожек печатной
плате клавиатуры
2 Сигнал со сканера
После замыкания контактов сиг
нал со сканера, идущий по дорож-
кам печатной платы клавиатуры,
меняет свою силу.
[317]
Прорези
Светодиод
Кнопка
Шарик
Светодиод
Сое. шнительныи
КАБЕЛЬ
Фотодиод _____
ГОРИЗОНТАЛЬНО!
КОЛЕСИКО
Вертикальное
колесико
Фотодиод
ВНУ ТРИ мыши
Внутри механической мыши есть шарик, который поворачи-
вает два колесика с прорезями, смонтированные под пря-
мым углом. Каждое колесико имеет одну или две пары свето-
диодов (см. стр. 273) и фотодиодов (см стр. 272). Когда коле-
сико крутится, луч света проходит через прорези и создает
в фото (иодах электрический си> нал, который позволяет
определить изменение положения мыши.
[318]
СОЗДАНИЕ БИТОВ
МЫШЬ
правлягь компьютером проще с помощью
так называемо!) мышки, контролирующей
положение ку рсора на эк мне  курсор часто имеет
форму стрелки). Когда вы двигаете мышку, кур
ИКОНКИ И «1ОРЯЧИЬ» ОБЛАСТИ
11а экране можно увидеть множен во ико-
нок. Это небольшие картинки, которые обо-
значают программы или функции.
«Горячими», то есть реагирующими
на нажатия мышки, могут быть и другие
ьоласти экрана. Каждый фрагмент экрана
имеет две координаты задающие его гори
зонта 1ьное '.слева направо) и вертикальное
(сверху вниз) положение. С самого начала
компьютер задает курсору две координаты,
и тот возникает в точке с этими координата
ми. Движение мышки посылает компьютеру
сигнал изменить координаты, и курсор
перемещайся.
НАЖАТИГ КНОПОК МЫШИ
Когда курсор приближается к иконке, его
координаты оказываются такими же, как
у нее. На катие кнопки мыши заставляет
компьютер сравнить координаты курсо-
ра и иконки (на стр. 341 рассказывается,
как компьютер это делает). После этого
компьютер совершает действия зафикси-
рованные в его памяти для иконки, име-
ющей те же координаты, что и курсор.
Вертикальное
движение
Кнопки
У мышки обычно есть
две кнопки, позволя-
ющие совершать	' Ы,1|КА
различные действия.
Реальное
движение
мышки
_ Горизонтальное
ДВИЖЕНИЕ
Время на жидкое ристалличес ком
ДИСПЛЕЕ (СМ. СТР. 359)
вает
Таймер
покат-
Кнопка Кнопка Кнопка
ЧАСОВ МИНУТ СТАРТА
время
с помощью
кварцевого
генератора
(см стр. 265)
Цифровом taiimi р
Нажатие кнопок цифрового
таймера позволяет задать
ну жное время. Затем чип
начинает отсчет и, достиг-
нув нуля, подает сигнал.
Таким же образом работает
электронный парковочный
аппарат: бросая в него
монеты, вы запускаете рабо
ту устройства ввода кото-
рое передает в сис гему
биты означающие время.
Коврик
для мыши
сор на экране повторяет ее движение. Наведите
курсор на иконку или другое изображение, обо-
значающее действие, и нажмите кнопку мыши.
Компьютер тут же выпо шит нужную команду.
КУРСОРА
1319)
ЦИФРОВОЙ МИР
ВВОД СИГНАЛА
Во многих цифровых машинах и системах не тре
буется вводить информацию вручную. Они
могут создавать биты сами, с минимальным кон-
тролем со стороны человека. Цифровые термометры
и электронные весы измеряют температуру и вес.
Многие цифровые машины реагируют на звуковые
волны или лучи света, превращая их в последова
тельности двоичных чисел, что позволяет оцифро
вать речь или музыку или сделать цифровые фото-
графии. После того как звук и свет записаны
в цифровой форме, машины обрабатывают инфор-
мацию и делают потрясающие вещи. Это происхо
дит благодаря уди вител ьному устройству—а налого-
цифровому преооразователю, своего рода воротам
из нашего аналогового мира в мир цифровой. Наш
мир — это мир движения и сил. тепла, света и зву-
ков. Все эти аналоговые характеристики, пос гоянно
и.,меняющиеся. В цифровой машине эти изменения
превращаются в последовательности цифр, или на-
боры битов. Детектор или датчик превращают из
меняющиеся уровни гепла, веса, твука или света
в электрические сигналы. Потом чип аналого-циф-
рового преобразователя с определенными интерва-
лами измеряет напряжение сигнала в вольтах и за-
меняет каждое значение на двоичное число,
созданное из битов в форме электрических импуль-
сов включения-выключения Затем эти биты начи-
нают путешествие по цифровому миру.
Аналого-цифровой преобразователь (ацп)
1 Аналоговый вход
Предположим, что преобразователь
создаст три бита На практике АЦП
создает двоичные числа с 8, 16 или
БИТ
2 ПИ'ВЫИ БИТ
Второй (
бит ’
Аналоговый сигнал в5 В подается на АЦП, который превра-
щает его в 3-битное число 101 (двоичная форма числа 5).
АЦП состоит из двух частей. Сигна i поступает в прибор
для сравнения и регш трацич (ПСР), связанный с цифро-
аналоговым преобразователем (Цг 1П) тремя линиями.
как входной t-
сигнал в 5 В
меньш! чем сиг-
нал ЦАП с напря-
жением 6 В. ПСР
отправляем,
на выход бит
выключения (01
ПСР отправляет электрический сигнал по линии 1 в ЦАП.
который получает двоичное число 100 (число 4 в двоичном
формате) и создает сигнал с напряжением 6 В. Этот сиг-
нал возвращается обратно в ПСР для сравнения сигнала
ЦАП со входным.
Так как второй дит был битом выключения (0), ПСР закры-
вает линию 2 и открывает линию 3. ЦАП получает двоич-
ное число 101 (число 5 в Овоичном виде) и превращает
его в 5 В.
3 ВТОРОЙ БИТ
Теперь ПСР открывает вторую линию связи с ЦАП,
который получает двоичное число НО (число 6 в двоичном
формате/ и превращает его в сигнал 6 В, который вновь
возвращается в ПСР.
[320]
СОЗДАНИЕ БИТОВ
ЦИФРОВОМ ТЕРМОМЕТР
В щупе цифрового термометра имеется терморе
зисгор. или термистор (см стр. 270). создающий
электрический сигнал, напряжение которого повы-
шается или понижается при изменении
температуры. Сигнал поступает
в аналоге цифровом прсобразо
ватель, который превращает ре
зультаты измерений в биты.
Термометр показывает тем-
первтуру в виде числа с по- |Г<
мощью гаких же чипов как I •
в электронных весах.	л
III) II
Напряже ние
Дисплей
(СМ. СТР. 359)
Измерением
напряжения
Кнопка CJF позволяет увидеть тсмпсратуру^Яю
в градусах по шкале Цельсия или Фаренгейта
Кнопки HI и LO показывают самые высокие и низ- ”
кие значения предыдущих измерений Они хранятся
в виде битов в памяти термометра.
Напряз сение
аналогового
электриче----
с кого сигнала
с термисто
ра меняется
номере
повышения,
стаби iUM
ции и паде-
ния темпе
ратуры.
Время
ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЕСЫ
>./7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕСА	НАПРЯЖЕНИЕ
>/ loe.ip своим весом сжимает или растягивает
у проволоку в датчиках балансира. В результате
изменяется электричек кое сопротивление
в проводах, а затем и напряжение тока в них.
Тзоме ГР
Х)Д| РЖИ1 ДВЕ ПЕТЛИ
ИЗ ПРОВОЛОКИ
Второй датчик — - -	-	уТШНПГПтж/
ПОД БАЛАНСИРОМ АНАЛСЯ'О ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
Измерение
напряжения
Сигнал
датчика
Время
Вес
подложки
И ПОЮ ПКИ
Вес
подложки
Чип ПРОЦЕ< < ОРА
Электронные весы
этих вы видите в
Чип дисплея
/Л 7 Чип
"|г /Г ПАМЯТИ
Чип кон
ТРОЛЛЕРА
кнопок
Кнопка -выкл.'
I I I
Дисплей Унпии/граммы Кнопка Кнопка «вкл»
(СМ. СТР. 359)	ПЕРЕЗАГРУЗКИ
наподобие
магазинах.
Их датчики определяют вес покуп-
ки и превращают его в аналоговый
электрически!! сигнал, напряже-
ние которого меняется с измене-
нием веса. Аналого-цифровой пре-
образователь превращает значение
напряжения в двоичное число, со-
стоящее из электрических импуль-
сов включения-выключения. Эти
биты поступают в процессор весов,
который определяет вес. вычитает
вес подложки (хранящийся в па-
мяти) и вычисляет цену. Результат
поступает на дисплей.
[321]
ЦИФРОВОЙ МИР
ПРЕВРАЩЕНИЕ ЗВУКА В БИТЫ
Процесс превращения звука голоса или музыки в биты начинается
г микрофоне. Звуковые волны, поступающие в микрофон, застав-
ляют воздух колебаться, подобно кругам на воде, только намного бы-
стрее. Колебания в давлении воздуха заставляют микрофон (см. стр. 224)
создавать электрический звуковой сигнал, в котором напряжение меня-
ется с той же скоростью. Затем звуковой сигнал поступает в аналого-
цифровой преобразователь (см. стр. 320), который измеряет напряже-
ние звукового сигнала и превращает данные в двоичные числа в форме
электрических импульсов включения-выключения
Для воспроизведения звука с компакт-диска преоб-
разователь совершает 44 000 измерений в секунду.
Каждое значение меняется на 16-битное число, что
дает 65 536 уровней напряжения. В итоге цифровой
сигнал достаточно точно имитирует звуковую волну,
поэтому такой способ воспроизведения обеспечивает
высокое качество звучания
Звуковой
сигнал
Звуковой сигна.I
от микрофона быстро
меняет напряжение
и длится примерно
1/2000 секунды.
ЗВ} КОВА Я
КАРТА ВНУТРИ
КОМПЬЮТЕРА
БИТЫ В ЦИФРОВОМ
ЗВУКОВОМ СИГНАЛЕ
Входной
РАЗЪЕМ -

Микрофон
Запись цифровог о звука
С помощью битов можно записать
речь или музыку. Они отправляются
на жесткий диск компьютера
(см. стр. 333), цифровую пленку или
компакт-диск (см стр. 334-337).
Видеоустройства NICAM записывают
цифровой звук на видеопленку.
ЦИФРОВОЕ РАДИО
Звуковые биты превращаются
в радиоволны и транслируются
с передатчика радиостанции на циф-
ровые радиоприемники в машинах
и домах (см, ст р. 352).
Мобильный телефон
Многие мобильные телефоны —
это цифровые устройства, которые
содержат звуковой контур, превра-
щающий звуковой сигнал с микро-
фона в биты Затем эти биты пере
даются по радиоканалу на базову ю
станцию (см. стр. 236 и 352).
ЗВУКОВАЯ КАИРА
Компьютеры и цифровые машины, использующие
звук, имеют звуковую карту Микрофон или другое
оборудование, создающее звуковой сигнал (напр
мер, проигрыватель CD и магнич офонных кассет,
радио!, подключается к входному разъему
карты. Один из чипов на звуковой карте —
это аналоге цифроаои преобразователь
Он превращает входящий звуковой сигнал
в биты, которые можно хранить, обраба-
тывать или отправлять куда-либо
ЛНАЛО!О-ЦИФРОВОЙ ЯРЕОГ РАЗОВАТЕЛЬ
Распознавание голоса
Компьютер может выполнять произнесенные вами
команды. В его памяти содержится словарь нужных
слов в виде наборов битов, и он распознает произнесен
ное слово, преобразуя его в биты и сравнивая с иден-
тичным или аналогичным набором в своей памяти.
Он также может преобразовывать речь в сигналы и оце-
нить силу акпента при разговоре на других языках.
[322]
СОЗДАНИЕ БИТОВ
ПРЕВРАЩЕНИЕ СВЕТА В БИТЫ
Компьютеры и другие цифровые машины способны улавли-
вать свет и превращать его в оиты. Сначала машина скани-
рует оригинал. Изображение проецируется на светочувстви-
тельную матрицу, которая содержит множество крошечных
тетекторов, чувствительных к свету (см стр. 243) Каждый детек
тор обрабатывает крошечный кусочек картинки и создает на
пряжение, пропорциона тьное яркости этого кусочка. Затем
ряды детекторов одну за другой считывают последовательности
напряжений. Есть и дру гои способ: изображение движется мимо
светочувствительной матрицы, содержащей один ряд детекто-
ров. Они последовательно считывают информацию с полосок
изображения, а напряжение меняется от полоски к полоске
В конце концов картинка превращается в электрический сигнал,
меняющееся напряжение которого ^оответ» гвует изменению
яркости изображения в последовательности полосок. Далее по-
ступающее напряжение измеряется и превращается в биты с по-
мощью аналоге цифровою преобра юватсля (см. стр. 320).
Измерение напряжения —
полоски и обращения,
контактирующей
с центра чьным рядом
светочувствительной
матрицы Чем ярче
участок, тем выше
напряжение.
Светочувстви-
тельная матрица
С НАБОРОМ ДЕТЕК
ТОРОВ СВ'ГА —
Изображение
ГЛАЗА, СЧИТЫВАЕ- —
МОЕ СВЕТОЧУВСТВИ
ТЕЛЬНОЙ МА ГРИЦЕИ
РАСПОЗНАВАНИЕ ТЕКСТА
Ваш компьютер может даже читать. Для этого ему
ну* ны программы автоматического распознавания
С помощью сканера (см. стр. 324-325) он снача ла про-
сматривает документ и превращает найденные изобра-
жения (в том числе текст) в биты. Затем специальная
программа распознает формы отдельных букв, а также
цифры и знаки пунктуации (как если бы вы ввели их
с клавиатуры). Таким образом, вы можете отправлять
документ в компьютер целиком, не набирая вруч-
ну ю. а затем отсылать файл — к примеру, по элек-
тронной почте (см. стр 350-351). Более того, ком-
пьютер может читать тексты вслух слепым людям!
Он сканирует слова на каждой странице, а затем
превращает последовательности битов написанных
слов в звуковые биты и отправляет их в цифро-ана-
логовый преобразователь и динамики (см. стр. 360).
1. Сканирова-
ние буквы D
Написанная буква
D превращается
в последователь-
ность битов.
2. Сравнение d
Компьютер сравни-
вает биты с после-
довательностями
битов всех возмож-
ных символов.
3. СООТВЕТ-
СТЕ ИЕ D
Биты последова-
тельности симво-
лов D больше всего
похожи на биты
4. Отображение d
Биты символов D отображаются
на экране компьютера в виде буквы.
Распознавание
CILA1BO юв
К», иные гер канирует каждый
написанный символ, превращая
его форму в последовательность
единичных и нулевых битов.
Затем сопоставляет эту последо-
вательность с идентичной или
аналогичной в своей памяти
написанной буквы.
Ручной
СКАНЕР ПЕРЕ ВОДЧИК
Если передвигать это
устройство по строкам
текста на чужом языке,
каждое иностранное слово
и его перевод на ваш язык
появляются на дисплее.
Переводчик сканирует
текст и использует про-
грамму для оптического
распознавания ино<гран
ных слов. Его память
содержит слова обоих
языков в ферме битов
поэтому он может >егко
найти перево I нового
из них.
[323]
ЦИФРОВОЙ МИР
СКАНЕР
3. ПЕРВОЕ ЗЕР" АЛО
Вместе с источником
света движется
зеркало, которое
отражает -----
каждую полоску
картинки
в процессе
перехода ко
второму
зеркалу.
2. ИСТОМИНI СВЕТА
Источник яркого света,
расположенный под сте-
клом, движется вдоль
асартинки и освещает ее
полоски
КАБЕЛЬ.
СОЕДИНЯЮЩИЙ
СКАНЕР
С КОМПЬЮТЕРОМ
Сканер используется для переноса фотографий,
рисунков, картине» и документов в компьютер.
После того как картинка переведена в цифровую
форму, ее можно изменить, сохранить, добавить
в документ, отправить на другой компьютер распе-
чатать или же разместить на сайте. Сканер может
быть отдельным устройством, подключенным к ком-
пьютеру (планшетный сканер), или же частью мно-
гофункционального устройства (МФУ), включаю-
щего в себя факс, принтер и копировальный аппарат.
Сканер разбивает карги г у на множество пиксе-
лей — крошечных элементов, у каждого из которых
свои цвет. Далее он превращает каждый пиксель
в биты ^двоичное число обозначающее определен
ный цвет) — и картинка превращается в длинную
последовательность двоичных чисел.
1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СКАНЕРА
Картинка кладется на стекло
сканера изображением в
[324]
СОЗДАНИЕ БИТОВ
Картинка
Сп кло
СКАНЕРА
И БИ ГНОЕ ЧИСЛО ДЛЯ ЖЕЛ-
ТОГО ПИКСЕЛЯ В ИЗОБРАЖЕ-
НИИ СОЛНЦА
8 БИТНОЕ ЧИСЛО
ДЛЯ СИНЕЮ
8-БИТНОЕ ЧИСЛО
ДЛЯ ЗЕЛЕНОГО
II---------------
8 БИТНОЕ ЧИСЛО
ДЛЯ КРАСНОГО
ВТОРОЕ ЗЕРКАЛО
Второе зеркало, зафик-
сированное на месте, У
отражает каждую 
проходящую полоску g
артинки на линзу 1
Аналог» > цифровой
ПРЕОБРАЗОВАН ль
Al ПТЫЙ ПИКСЕЛЬ В И ЗОБЕ V
ЖК1. ' ______
8 Выход ЦИФРОВОГО < игнала ЦВЕТА г
Аналого-цифровой преооразс^атель
меняет три уровня напря-
jfu жения для каждого пикселя
/Лн на три 8-битных числа.
МЯи Получившаяся последова-
тельность 24-битных
’—чисел поступает в компью-
г"^ тер для хринсния или обра-
ботки, а далее — на зкрак для
показа картинки (см. стр. 361).
7 Аналогобыи цветовой сигнал
Три линии переносят напряжение
с красного, зеленого и синего рядов
I светочувствительной матрицы
Ip ------- на аналого-цифровой преоб-
U _ разователь (см. стр. 320).
Е	Желтый пиксель в изо
П	- БРАЖЕНИИ СОЛНЦА

5 Линза
анза проеци-
рует изображе
кие каждой
проходящей
полоски на све /
точувстви-
тельную
матрицу
I Часть картинки, где
желтое солнце грани-
[ чит с синим небом,
проходит через све-
точувствительную
матрицу и разбива-
ется на группы
по 11 рядов, в каждом
из которых
\П пикселей.
Красная группа
ЗЕЛЕНАЯГРУППА
Желтый пиксель в изо-
-БРАЖЕКИИ СОЛНЦА
Синий аналоговый сигнал-
Красный аналоговый сигнал
Зеленый аналоговый сигнал
/Л 6 Светочувствительная матрица
К |у> В светочувствительной матрице (см. стр. 243) нахо-
дятся три ряда крошечных детекторов света с филь-
I/ тром красного, зеленого и синего. При прохождении картин-
ки каждый детектор создает аналоговый электрический
сигнал переменного напряжения в зависимости от яркости
падающего на hi го света. Каждая группа из трех детекторов
(красного, зеленого и синего) создает один пиксель.
Синяя ГРУППА
ЦИФРОВОЙ ЦВЕТ
Цвета воспроизводятся смешива-
нием красного, зеленого и синего
света с различными уровнями
яркости. Красный и зеленый, сме-
шиваясь, образуют желтый.
Многие сканеры используют
8-битные числа для измерения
ках.дого из трех уровней яркости.
Это позволяет получить
256 оттенков каждого из цветов
(красного, зеленого и синего), кото-
рые вместе дают свыше 16 милли-
оное оттенков.
[325]
ЦИФРОВОЙ МИР
Документ прохо-
дит через свею
чувствительную
МАТРИЦУ
Аналоговый
сигнал
Светочув-
ствительная
матрица
Факс
В процессе отправления факса страница
документа постепенно проходит через све-
точувствительную матрицу. tO.-.ержащую
ряд детек горов света (см. стр. 2431. Она соз-
даст электрический сигнал с переменным
напряжением, представляющий темные
и светлые участ ки страницы. Затем этот
аналоговый сигнал с помощью аналого-
цифрового преобразователя превращается
в биты (см. сгр. 320), а те отправляются
по телефонной линии принимающей
факс машине (см. стр. 352).
Цифровой < hi нал поступает на те еефонную линию
к
 »L I Я ПК Р
L'1'фро ан ало
Линза
объек
тира
Цифрове^
СПГЦАгТ'
говый преоб-
разователь
СМ СТР. 360) _
Разъе м
для ТВ
---ЭКРАН
•	Ч1-4	На задней стороне камеры
расположен жидкокристалли-
ческий экран (см. стр. 361), отобра
)Н!< жающий только что сделанную фото-
।	графию (или любую другую из памяти
камеры). Он получает аналоговый сигнал
картинки напрямую со светочувствительной
матрицы или с цифро-ана югового преобразователя.
ГНЕЗДСЙСАРГЫ
ПАМЯТИ --К
IЦ1ФРОВАЯ ФОТОКАМЕРА
В цифровом мире фото) рафиру ют с помощью цифровой фотокамеры, без плен) и, Эти
К .	фотографии можно просматривать на дисплеях камер, экране компьютера или телеви-
зора, а также распечатывать на принтере Камера имеет обычный объектив, вспышку
и видоискатель. Созданное линзой объектива изображение попадает на светочу нстви-
тельну ю матрицу, содержащую примерно миллион детекторов света, и превращается
е аналоговый цветовой сигнал, а тот — в 24 битный цифровой цветовой сигнал
f ».	) (см. стр. 325). После нажатия кнопки биты картинки сохраняются в памяти камеры.
Й^^"““*Аналого циф процессор
ровен преоь
Г ~ РАЗОВАТЕЛЬ
Светочув- \	--
СТВИТЕЛЬНАЯ
Матрица
ЧИП ПАМЯТИ
Чип флеи.- памяти (см. стр. 332) хранит опреде
ж. ленное количество картинок. Вы можете tme-
реть или заменить ,новую из них, фотогра-
фируя, пока не понравится результат.
Карта памяти
Флеш-чип в каждой карте
памяти хранит копию сде-
ланных фотографий столь-
ко времени, сколько нужно.
Компьютерный к к бе ль
Д i	КОМПЬЮТЕРНЫЙ РАЗЪЕМ
L I 1 Биты картинки можно переместить с процес-
сора камеры в компьютер, а затем хранить их
1Г*ОВОЙ нй жестком диске изменять с помощью специ-
альных программ отправлять по электронной
почте размещать на сайте и распечатывать.
Ц11ФРОВОЕ ТЕЛЕ BI1ДЕН1 IE
Телевизионная камера содержит такую же светочув-
ствигельну ю матрицу как и цифровая фотокамера.
Аналоговый сигнал картинки передастся на телеви-
зионные приемники (см. стр. 242-243) и там аналого-
цифровым преобразовать пем превращается в биты,
которые передаются дальше (см. стр. 352). Такая
система обеспечивает высококачественный сигнал
и возможность просмотра множества каналов,
(326]
ХРАНЕНИЕ БИТОВ
ГЛАВА ВТОРАЯ
Другой конец веревки был
присоединен к лестнице, за которой
стояли длинные и высокие ряды полок.
У каждой полки имелся свой
собственный номер, и она была
разделена на восемь отсеков. Работник
помещал каждую поступавшую тыкву
в свой отсек, придерживаясь порядка.
Если вместо тыквы было пустое место
или к веревке было прицеплено белье,
соответствующий отсек оставался
пустым. Для мамонта зто оказалось
слишком сложным способов сушки
белья, но он подумал, что это еще одно
проявление странного «прогресса».
1327]
ЦИФРОВОЙ МИР

Повернув за угол, Мамонт остолбенел
от удивления. Повсюду стояли бесконечные ряды
полок — как пустых, так и заполненных тыквами.
Впервые в жизни он почувствовал себя маленьким.
Внезапно по его телу прошла крупная дрожь
Он вошел в цифровой мир и даже позволил
оцифровать самого себя в надежде найти товарищей. •
Но сейчас, глядя на лежавшие перед ним тыквы,
он чувствова 1 себя совершенно незначительным,
а свои мечты — безнадежными.
[328]
ХРАНЕНИЕ БИТОВ
у каждой полки был свой номер, Мамонт
.Уъ-никак не мог понять, каким образом Билл и его
работники могут отслеживать все эти тыквы,
не говоря уж о пустых местах. Оглядевшись
по сторонам в поисках ответа. Мамонт заметил
огромную лестницу Когда Билл выкрикивал номер
определенной полки, работники подкатывали к ней
лестницу, брали тыквы и крепили их к одной из двух
веревок, уходивших вдаль.
ХРАНЕНИЕ БИТОВ
Мамонт внимательно наблюдал, как сохраняются
его личные данные. Восьмибитные последова-
тельности тыкв легко найти на пронумерованных
полках и отправить дальше.
Биты поступают в мести хранения и покидают его
(Ьорме электрических импульсов включения-
выключения. Однако в памяти цифровой машины
или системы биты хранятся в других формах. Они
могут оставаться в памяти и на короткое время,
и надолго или даже постоянно.
Цифровые машины хранят два класса битов: про-
граммы и данные. Программа — это набор инструк-
ций, по которым машина выполняет определенные
задачи: обраоотать текст, сделать фотографию или
сыграть в игру. Эти инструкции состоят из битов,
формирующих программные коды для необходимых
действий, а данные — из битов, ооразующих инфор-
мацию для программ или создающихся в процессе
работы команды (например, слова, изображения или
набранные за игру баллы).
ТИПЫ ПАМЯТИ
Чипы
Биты хранятся в виде нали-
чия или отсутс твия электри-
ческого заряда.
Магнитные накопи гели
Биты хранятся в виде маг-
нитных полей, направленных
в противоположные стороны
Штрихкоды
Прооепы и черные полоски
представляют собой нулевые
и единичные биты.
ЦИФРОВОЙ ЗВУК В ФИЛЬМАХ
Биты хранятся в форме про-
зрачных точек на кинопленке.
Компакт диски (CD)
Биты хранятся в виде кро-
шечных ямок на поверхности
диска
ЗАПИСЫВАЕМЫЕ КОМ
ПАКТ-ДИСКИ (CD-RW)
Биты хранятся в виде тем
ных отметок (или их отсут-
ствия) на поверхности диска
1329]
ЦИФРОВОЙ МИР
БИТЫ И БАЙТЫ
Каждое устройство памяти имеет определенную ем-
кость хранения, измеряемую в байтах Байт (состоит
из 8 битов) позволяет хранить в двоичной форме любое
десятичное число от 0 до 255; для больших чисел нужно
2 байта и более. Емкость памяти измеряется в более
крупных единицах, чем отдельные байты. 1 килобайт
(1 Кб) = 1024 байт; 1 мегабайт (1 Мб) = 1 048 576 байт.
1 гигабайт (1 Гб) = 1 073 741 824 байт. У каждого байта
есть собственное место в памяти, определяемое адре-
сом. Цифровая машина запоминает, где хранится каж-
дый байт, и использует список адресов для поиска нуж-
ных битов в наборе байтов.
CD-ROM
Емкость памяти
CD-ROM — 650 мегабайт
(то есть содержание
нескольких сотен книг).
На CD-ROM могут
также размещаться кар-
тинки, для которых
нужно дольше памяти.
О 1ИН БАЙТ
8 бит составляют 1 байт. Буквы,
цифры и знаки представлены
8-битными кодами. Так, буква а —
сто 01100001, десятичное 97).
Таким образом. 1 байт содержит
одну букву (правда, в кодировке
Unicodt один символ может зани-
мать до 4 байт).
ОДИН КИЛОБАЙТ
1 килобайт равен 1024 байт
Такой объем памяти может хра-
нить буквы, составляющие при-
мерно 150 слов, или половину
книжной стра-
ницы.
Гибкий диск
Объем хранения на гибком
диске оставляет более 1 мега-
байта (то есть чуть боле!
миллиона байтов/. Этого
достаточно для хранения
примерно 150 000 слов (то
есть романа среднего размера).
чем для текста. На одном	•
CD ROM может хра-	.
питься содержимое энци-	И',. ,
клопедии с несколькими	II', ,ь
тысячами иллюстраций  III I'lJ
Жбсткий диск
Память жесткого диска \
домашнего компьютера измеря-
ется гигабайтами и терабайтами.
На жестком диске помещаются тыс.
чи произведе-
ний — целый	)
книжный	/
мага зин!	/.

я

Д.
СЖАТИЕ БИТОВ
Объем данных, хранящихся в памяти устройства,
можно значительно увеличить с помощью маге
матического процесса, называемого сжатием дан-
ных. К примеру, вместо того чтобы хранить все
цифры, созданные устройством ввода, машина
сохраняет первую, а затем рассчитывает и сохра-
няет лишь разницу между ней и следующими
цифрами. Эта разница может быть небольшой,
а то и вовсе равной нулю (например, в прилелаю-
щих друг к другу областях картинки, имеющих
одинаковый цвет).
Процесс сжатия значительно снижает количе-
ство битов для хранения: например, видео можно
сжать почти в 200 раз. При извлечении сжатых
бигов из памяти цифровая машина восстанавли-
вает изначальный набор битов с помощью обрат-
ного математического процесса.
ПИН И ПАРОЛИ
Цифровые машины и сервисы с системой безопасности,
такие как банкоматы и ящики электронной почты, про< ят вас
ввести НИН (персональный идентификационный номер) или
пароль. Значения ПИН или пароля хранятся в памяти маши-
ны или системы в виде набора битов. Машина сравнивает
введенные вами значения с теми, которые есть у нее, и, если
они совпадают, позволяет вам действовать дальше.
[330]
ХРАНЕНИЕ БИТОВ
ЭЛЕКТРОННАЯ ПАМЯТЬ
Микрочипы содержат биты в электронной форме. Чип памяти состо-
ит из массива электронных клеток памяти, каждая из них хранит
1 бит. Клетки объединены в группы по 8, называемые байтами. У каж-
дой группы байта есть адрес, а декодер адреса открывает определенные
линии для групп клеток, что позволяет сохранять или извлекать их
из памяти Набор клеток напоминает огромный город с длинными
дорогами и нумерованными домами, по 8 комнат в каждом. Наборы
из 8 битов путешествуют по дорогам, чтобы занять свободный дом.
Оперативная память (ОЗУ, RAM)
Основная рабочая память цифровой машины состоит
из чипов RAM. В них хранятся данные и программы, но толь-
ко пока они нужны. В процессе работы машины они постоян-
но заменяются новыми наборами битов. Биты могут хранить-
ся в любых доступных группах ячеек памят и, отсюда и назва-
ние «оперативная память». Чем больше объем оперативной
памяти у машины, тем быстрее она работает.
<о
АДРЕС
Декодер
адреса
1
Биты, хра-
нящиеся
по АДРЕСУ 1
Четыре ячей-
ки ПАМЯТИ
(справа —
СУВЕ
ЛИЧЕНИЕМ)
Чип
ПАМЯТИ
Линия ___
данных вкл.
Транзистор вкл
Конденсатор сохра- |
няьт ИМПУЛЬС (1)
Транзистор вы кт//г
ЛИНИЯ ДАННЫХ О ”М";хЛрЬдС
ВЫКЛ	НЯЕТСЯ(О)
Ц Адресная линия о
ЗАКРЫТА
Транзистор
выкл.
Транзистор
вк.ч.
Адресная линия i
откры
4
5
Постоянное запоминаю-
щее устройство (ПЗУ, ROM)
Биты, хранящиеся в ПЗУ, не могут
быть изменены. Микросхема BIOS
(базовой системы ввода вывода) со-
держит запись набора действий, ко-
торые компьютер начинает выпол-
нять после вк 1ючения. Чип ROM со-
держит набор ячеек памяти, состоя-
щих из транзисторов, связанных
с адресными линиями и линиями
данных так же, как и в чипе RAM.
Некоторые из связей в адресной
линии специально прерываются при
изготовлении чипа. Для извлечения
битов питание подается на все клет-
ки. Оно проходит только по опреде-
ленному адресу через связанные
между собой транзисторы, которые
включаются, чтобы дать импульс
битам, хранящимся в ПЗУ. Там, где
связи прерваны, транзисторы
по этому адресу создают импульс
на отключение.
Внутри чипа озу (ram)
crop (см. стр. 341) и конденсатор. Она под-
ключена к адресной линии и линии дан-
ных. Для хранения би гов декодер адреса
открывает адресную линию, включая все
принадлежащие адресу транзисторы После
этого но открытой линии проходят элек-
трические импульсы включения-выключения,
образующие биты. Каждый единичный бит (1)
проходит через транзистор ячейки и заряжает
ее конденсатор Для извлечения би гов ячейки
разряжаются и отправляют электрические
импульсы аключения-выключения обратно
по линиям данных.
Прерывание -
связи
Питание
ЧДРЕСНАЯ
линияо
ЗАКРЫТА
Транзистор
выкл.
Линия дан-
ных выкл.
। Адресная линия i
открыта
Прерванная
связь
Транзистор
выкл.
Транзистор
выкл. __
Транзистор
вкл
Линия данных
вкл.
13311
ЦИФРОВОЙ МИР
ФЛЕШ-ПАМЯТЬ
Чипы ОЗУ (RAM) (см, стр. 33D требуют постоянного
питания от источника электричества. Если у них нет
специальной батареи они теряют информацию после
выключения машины. По мере того как цифровые
устройства становятся все меньше, им все чаще требует-
ся компактная форма постоянной памяти. Чип флеш-
памяти хранит биты даже при отсу гствии питания и при
этом в любой момент может заменять хранящиеся биты
новыми. Специальные транзисторы вну три него vохранп
ют свое состояние после включения или выключения.
Цифровые деньп i
Банковские компьютеры
хранят деньги в виде битов.
Вы можете тратить такие
деньги, пользуясь картой.
Биты обозначающие сумму
денег, в форме электриче-
ских импульсов вктюче
ния-выключения отправля-
ются на вашу карту и хра-
ЗАЧИСЛЕНИЕ ДЕНЕГ
Вставьте карту в банкомат
Расходование денег
При оплате покупок в магазине
Проверка баланса
Считывающее устройство
нятся на ней во флеш чипе.
Когда вы оп тачиваете
покупку, терминал в ма.ази-
и внесите нужную сумму
их стоимость вводится в терми-
показывает, сколько циф-
в купюроприемник. Машина
не списывает с чипа карты
нал. Вы вставляете карту, и нуж-
ровых денег хранится
зачислит зту сумму на карту.
соотве 1 сгвующую сумму.
ная сумма спись.вается с карты.
на карте.
Контакты карты
А онтакты карты пом оляют флеш чипу соеди-
няться с контактами. банкоматах
лах и считывающих устрой
ствах и предоставлять им
доступ к ячейкам памяти
флеш
Память на карте
Пгд кинпич.тами >.ла-
стикоой „арты находится
флеш-чип Сумма денег, хри
нящих.я я вид, битов
чип, увеличивается
и уменьшается,
по одно чш gy
купюр в кошель-
ке Ко  и cyl ми
достигает нуля, вы
може те ъ грузить
на карту больше цифревы с
денег. >неся их в специальный
банкомат
ЦИФРОВАЯ КАМЕРА
Биты изображений хра-
нятся на флеш-чипе
камеры и на съемных
। артах памяти с флеш-
чипами (см. стр. 326)
МОБИЛЬНЫ Й ТЕЛЕФОН
Флеш-чип в телефоне хранит
список вводимых вами теле-
фонных номеров, на которые
вы можете позвонить, нажав
несколько клавиш.
Противоугонный иммобилайзер
Внутри ключей от машины или устройс гв i открыванья
дверей находится флеш-чип со специальным кодом. .Этот
же код хранится в компью.ере автомобиля. Код поступавт
в компьютер, контро шр* ющий иммобилайзер, и двига-
тель запускается только при наличии правильною кода.
[332]
ХРАНЕНИЕ БИТОВ
МАГНИТНЫЙ НАКОПИТЕЛЬ
ДИСК
Чипы памяти не способны хранить миллиарды битов,
формирующих компьютерные программы, данные,
цифровые звуки и изображения, в ф^рме электрических
импульсов включения-выключения Вместо этою биты
ревращаются в магнитные поля, которые хранятся на маг
нитных накопителях: дисках, пленках и т. п. Ненужные
биты стираются, и на их место записываются другие.
ГИЬК] 1Й ДИСК (ДИСКЕТА)
Вн, 1ри пластикового корпуса ушедших уже в прошлое дискет
находится гибкий диск с магнитным покрытием. Биты записы-
ваются иа юрожках, расположенных на концентрических кру
гах, которые разде тены на секторы. Каждый с« гор пронумеро
ван. поэтому найти нужный набор битов несложно. Гологка
“тени , записи диска (см. стр 283) движется к центру и от него
и находит нужную дорожку на диске.
В CFKTOPE
Корпус
Гибкий маг-
нитный диск
ДО( ТУП
Окошки внутри ош ка
открываются и предостав-
ит го т к доступ к нему.
Жесткий диск
Гибкие диски были нужны для переноса про: рамм и данных
с одною компьютера на другой. Их вы теснили CD ROM,
флеш память, пересылка файлов по сети (см стр. 351). Внутри
компьютера имеется жесткий диск с огромным количеством
битов. Он состоит из нескольких магнитных дисков, которые
запечатываются, чтобы вну грь не попала пыль. Головки
чтения-записи закреплены на специальных держателях, кото-
рые движутся взад-вперед по обеим „торонам каждого писка.
Головка
ТЕЛИ
Жесткие
диски
Магнитное
ПОКРЫТИЕ
Сердечник
СОХРАНГ HHF ОДНОГО БИ1А
В головке чтения-записи есть желез-
ный сердечник и обмотка вокрзг него.
Бит превращается в пару импульсов,
которые проходят через обмотку,
намагничивающую поверхность дис-
ков. Каждый импульс хранится в виде
магнитной полосы.
Обмотка
Импульс
Первый бит (1) Второй бит (о)
Сохранение двух битов
После сохранения первого Оита первая
полоса всегда меняет направление намаг
ничивания предыдущей полосы, показы
вая начало нового бита Вторая полоса
имеет то же направ темне, если бит
равен 0, или обратное, если он равен 1.
надиске
Сохранение трех битов
Три би га — 101— сохранены в шести
полосах. Полосы создают круговую
дорожку на поверхности диска.
Некоторые биты хранятся в директо-
рии и задают имена файлов
Третий битв)
Четвертый бит(1)
СОХРАНЕНИЕ ЧЕТЫРЕХ БИТОВ
Мы сохранили четыре бита: 1011. Для
изи.еченкя битов диск раскручивается,
сиздавая г обмо, ке головки электриче
ский сигнал, который формирует биты
в виде пары электрических импульсов.
[333]
ЦИФРОВОЙ МИР
МАГНИТНЫЙ НАКОПИТЕЛЬ
ЬАНКОВСК ая карта
На кредитной или дебетовой карте имеется маг-
Цифровая пленка
нитная полоса, содержащая биты. Она работает
примерно так же как магнитный диск (см. стр. 333).
Биты хранят информацию о номере карты,
имени ее владельца и дате окончания
срока действия.
Двигая карту, мы
проводим магнитной
полосой мимо головки
в считывателе карт
Магнитная
полоса
Биты хранятся на магнитной пленке в специальном устрой
стве. Принцип работы — как в видеомагнитофоне
(см. с гр. 244). Для цифровой записи звука, при которой биты
поступают из микрофона и аналоге- цифрового преобразо-
вателя, часто использовались кассеты DAT (digital audio
tape). В кассетах DDS (digital data storage) применялась циф-
ровая пленка для резервного копирования данных жесткого
диска компьютера. Таким же образом цифровые видеомаг-
нитофоны используют пленку для записи битов, из когор) :х
состоит программа цифрового телевидения
ОПТИЧЕСКАЯ ПАМЯТЬ
ШТРИХКОД
Набор черных полосок и белых
пробелов в штрихкоде на про- /
дс кте хранит биты, образую-	I
щие его код. В зависимое! и \
от ширины каждая черная поло 1
са представляет собой одну или \
несколько двоичных единиц (1),	\
а каждый пробел — один или I
несколько двоичных нулей (0).	I
Когда продавец подносит сканер	I
к штрихкоду, лазерный луч дви-	I
жетсяпонем) Детекторулавлива-	I
ет отраженный свет который	'
включается и выключается при
прохождении луча через полосы - **
и пробелы. Точно так.ж«тетектор
проигрыватсдя«бмпакт дисков
(см.-Стр.’ЗЗб) превращает све товой
'Сигнал в электрические импульсы
включения-выключения. Кодовый
сигнат поступает на компьютер, а тот
идентифицирует продукт и его цену.
Затем название и цена появляются
на экране и moi ут быть распечатаны
(см. стр. 368).
КОД КНИГИ
Этот штрихкод содержит две. руппы из шести деся-
тичных чисел, разделенных зафиксированным в цен
тре кодом 01010. В начале и в конце штрихкода нахо-
дится последовательность 101 (старт/стоп),
называемая защитной полосой.
ЦЕНТРАЛЬНЫЙ
КОД
ЗАЩИТНАЯ
ПОЛОСА

1наэг1ПЕ1ыииываээтц|
1 S
Семибитный штрихкод
В большинстве штрихкодов каждая из десятичных цифр от Одо 9
состоит из 7 бит. Они разделены на 4 группы перемежающихся
полосок и пробелов, каждая из которых содержит от I до 4 бит.
Защитная
ПОЛОСА
[334]
(S£d
НУЧИ1\
-VHiil' инязз/ я
/чимуниН
Awonqi/vdj.nili я
ЛМИМУНИКЛКОН
-J.OlJVhONVИН Я
1ЧУЧИ1Ч|
унии wiqavdu я
Х1ЧЯОяАя£ 13ЭЭП1 Я ИВНЗИЗ иоя
-<х1фиП 10 it' jorernedaadu имин
-ВНИИ И И1/ЭЗ.И1/ИЛА doj39tiod]j
'кинэьошяшя-кинэьошяя
ЯОЭЧьАиМИ ХИЧЭЭЬиЗзЧЭИЕ £И
ЭИГПИОГ'ОЗ ‘1Ч1ИО Я МЭЬОЗ. изо
-ОНЧЮЗЕЯОГГЭ! ЭОН IcMAtpdocvdu
гчЗозчэхэ! 33 '(£t-Z'd-0 ю) Ah
-Hdj.BW <ЯЛНЧ1/Э1ИЯ1ЭяАьО1ЭЯ* PH
чэьох ихэончиэхвяоГэ oou си Arnot
-AdHtldodu *<£HHU И ‘IPdrpflM И1ЧИ
-жея хэеГпэяэо игккиоя ‘иэьАп
ХНН IBdxedcflHH - иньохэи radar
iHtroxodu еянэи jj яэьоз xгн/эд и
XNHddh ИЫО1ЧХ XHtnBMcdalftn
•яочихеЗГГеяя at/ия я иянаии
XKBdx EH lOXKHedx *(UTlV) Ч1/Э1
c-’OEEdoOodd HOflodtflMYl-OJOUBHB
£adah эиГпиИохоЛп и еноф
odMHW OJOHOJOIZEHE ЯО1/ЕНЗИЭ IG
аиПкяви Ai x>u "H j ио эняо» Ая£
УЯ31/Э
ичишуниН
ИЛЯЬ И1ЧНЧ1ГУН¥МИ±ЭЗП]
dOJ ГЗПОЛЦ
ИПИЛУМ
ИОНЧКЗЗИЯХЭЯЛЬ
•О13ЯЭ <Ю1ЧЗХIt
____________-
КИН' SOI <d<»O
СлЮ КМФИП яч
eodj у нонич К1Л/
V4C8EO3d33-3
оюяокжуну
- - умжоаоИ1
цифровой звук в фильмах
Когда вы смотрите фильм в кинотеатре, то не
можете не заметить, что звук атакует вас
со всех сторон. Звуковая дорожка большин-
ства фильмов записана в цифровой ферме.
Это не только обеспечивав г очень высокое
качество звука, но и позволяет разделить его
на несколько каналов, сигналы от которых
поступают в динамики, расположенные
за экраном и вокру г вас.
I— УЛОХЯ3131/Э
1/УНЗИЭ ИОЯСМФИП
язьоз \1
ЧХЭОНЧ1/31У8О1Г31ГХ>Ц >
УЕНИ1/
ЧИНЬОХЭИ ИПНТУЛЧУЗФНИ --*
XKVdM УН
ИНКИ!>1383.0 ЛГГЖЗМ ИЭ-13VIVl/OUDVd
VMX/Odor КУ8ОЧ С8Е КУЯОЗФИП
ЦИФРОВОЙ ЗВУК В ФИЛЬМАХ
.'когда вы смотрите фильм в кинотеатре, то не
можете не заметить, что звук атакует вас
со всех сторон. Звуковая лорожка бол ып и нс гва
фильмов записана в цифровой форме. Это
не только обеспечивает очень высокое качество
звука, но и позволяет разделить его на несколь-
ко каналов, сигналы от которых поступают
в динамики, расположенные за экраном
и вокру! вас.
1H3HV3X
ЦИФРОВОЙ МИР
ПРОИГРЫВАТЕЛЬ КОМПАКТ-ДИСКОВ
На компакт-диске можно записать до 70 минут му-
зыки в цифровой форме. На блестящей нижней
поверхности располагаются спиральные дорожки
битов в виде последовательности крошечных
ямок. Дорожки эти тоньше человеческого во-
лоса, а их длина — несколько километров.
Диск вращается со скоростью от 500 обо-
ротов в минуту в центре, где начинает-
ся дорожка, до 200 оборотов в минуту
на краях. Система считывания пре
образует биты в электрический
стереозвуковой сигнал. Он по-
ступает на усилитель и пару
динамиков или наушников
для воспроизведения му-
зыки.
Спиральная
ДОНЭЖ! а из ямок
ОПТ ИЧЕСКАЯ СИС1FMA
СЧИТЫВАНИЯ
Система зеркал и линз направ-
ляет . шзерный луч на ямки вра-
щающее ся диска. Луч движет-
ся от центра к краям
Чувствительный к свету фото-
диод (см. стр. 2~2) ловит отра
женный луч и создает биты
в форме электрических имп\ ль-
сов разной интенсивное.и
Цифре аналоговые преобраз
ватель (см. стр ЗьО) превращает
их в зву ковои сигнал.
»\
1336]
ХРАНЕНИЕ БИТОВ
Нижняя
ПОВЕРХ
ность
ДИСКА
КО 1Ы ДОРОЖЕК
I locnedoi ательносто ямок на дорожк, компакт due ка содер-
жит несколько видов кода Чевая и правая звуковые
дорожки записывают! я по-разному,
а последовательность
также содержит коды,
контролирующие
скорость мотора
и 1нхр зниза
цию.
Изменение
ШАЧЕНИЯ
В оптической
памяти единич-
ный бит может
быть двоичным нулем,
а нулевой бит — двоич-
ной единицей. При необхо-
оимости биты проходят
через вентиль логического отри-
цания (см. стр 341), после чего каж-
дый единичный бит изменится обратно
в ну чевой, и наоборот Эта ячейка называете г
•логическим отрицанием», поскольку меняет значе-
ние бита на противоположное двоичная единица меняет! я
на двоичный ноль, а двоичный ноль — на двоичную единицу
Считывание двоичной
СЧИ1ЫВАНИ1
воичиого НУЛЯ
единицы
Поверхность duct а
Лазерный луч входит в ямку
на дорожке и не отражает-
ся поэтому фотодиод не
отражает пучок света
на фотодиод, создающий
CD-ROM
CD-ROM — это компакт-диск, где хранятся биты фор
мирующие компьютерные программы, звуки и кар-
тинки, которые часто используются в мультимедий-
ных презентациях и компьютерных играх. Диск вос-
производится на высокоскорос iHom устройстве, под-
ключенном к компьютеру, или на игровой консоли,
присоединенной к телевизору. Звуковой сигнал с детек-
тора поступает в процессор компьютера или консоли.
ЗА11ИСЫВ АЕМЫЕ КОМ ПАКТ-Д11СКИ
При создании мастер диска (компакт-диска или
CD-ROM) лазерный луч прожигает на его поверхно-
сти последовательность ямок Но есть и диски друго-
го типа Лазер не прожигает их а лишь создает на их
поверхности темные отметки Детектор системы чте-
ния читает эти от метки точно так же, как ямки
Диски формата CD R (compact disk recordable) исполь-
зуются для записи один раз, а на дисках формата
CD RW (compact disk rewritable) темные отметки
могут быть стерты и вместо них записываются новые
биты.
ПОВЕ РХНОСТЬДИСКА
CD-R СОД( РЖИТ ЗЕЛЕ-
НУЮ ТЕМ
КРАСКУ
— Яркое позо-
лоченное
ПОКРЫТИЕ
ДАННЫЕ
И МУЗЫКА
Записываемые CD
используются для
хранения компьютер-
ных данных и программ, а также для
записи музыки в цифровой форме.
Темные
отметки
на до
РОЖКЕ
Бороздки
НА ПОВ1 рхно-
сти ДИСКА
НАПРАВЛЯЮТ
ЛАЗЕРНЫЙ ЛУЧ
DVD
Тысячи картинок, из которых состоит фильм, после
конвертации в цифровую форму превращаются
в миллиарды битов. Благодаря сжатию данных
(см. стр. 330) целый фильм можно уместить на разно-
видности компакт-дисков — цифровом видеодиске
(digital video disk, DVD' Для его воспроизведения
нужно подключить проигрыватель DVD к телевизо-
ру. Цифровая форма обеспечивает высокое качество
картинки и звука, поэтому DVD может заменить
видеопленку.
[337]
ЦИФРОВОЙ МИР
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
Д Тамонту казалось, что сложнее
± УЕуже ничего быть не может, но он
ошибался! Теперь Билл принялся
выкрикивать указания рабочим,
стоявшим вокруг огромной машины.
Следуя какому-то хитрому плану, они
снимали тыквы с веревок и бросали их
в отверстия огромных труб.
[338]
ОБРАБОТКА БИТОВ
Сколь бы сложной ни была конструкция труб
и сколько бы тыкв в нес ни поступало сверху,
вни зу вновь и вновь появлялась комбинация из восьми
«тыкв» и «не-тыкв» (пустых мест). Эти изрядно
помятые тыквы помещались на липкую конвейерную
ленту. Когда все восемь мест на ленте заполнялись,
она приходила в движение и увозила тыквы прочь.
[3391
ЦИФРОВОЙ МИР
Билл объяснил Мамонту, что тыквы, которые
путешествовали по огромной машине,
проходили через сложную систему ворот.
Открытие и закрытие ворот определяло точный
рисунок, согласно которому тыквы в итоге
оказывались на конвейерной ленте. Возле макета
ворот в тестовой зоне Биллу показалось, что его
огромный компаньон наконец-то оиенил
изобретательность и техническое совершенство
созданной конструкции. Однако затем он понял, чпю
на самом деле Мамонт всего лишь увидел что-то
знакомое в переплетении труб, напоминавших
хоботы, и впервые за долгое время почувствовал себя
не так одиноко.
ОБРАБОТКА БИТОВ
Мамонт изучает, каким образом биты, описы-
вающие его самого, поступают со склада и об-
рабатываются. Группы тыкв падают в огромную
сложную машину, а затем приближаются к воро-
там, которые открываются, чтобы их пропустить,
или закрываются, что позволяет создавать новые
последовательности тыкв и пускать их в дальней-
шее путешествие по цифровому миру. Воротами
управляют другие комбинации тыкв, прибываю-
щих с других полок.
Каждая цифровая машина и система содержит цен-
тральный процессор, или CPU (central processing unit), то
есть микрочип, имеющий тысячи миниатюрных элек-
тронных ворот, называемых логическими вентилями.
Вентили пропускают или останавливают биты, посту
пающие из памяти и флеш-памяти в ви де электрических
импульсов вк почения-выключения, ф >рмируют новые
наборы битов — результат задачи, заданной програм
мой, — и направляют их либо обратно в память, либо
вперед, к следующей части цифровой машины
[340]
ОБРАБО1КА БИТОВ
Л( )ГИЧ ЕСКИЕ ВЕНТИЛИ
Процессор в цифровом машине или системе пред-
ставляет собой миниатюрный электронный мозг,
помещенный в мощный ммкрочип. Он получает из па-
мяти машины две гру пиы битов: программные, при-
казывающие процессору выполнить «адание, и биты
данных, которые обраоатываются для получения ре-
зультата. Каждый шаг состоит из простых электриче-
ских импульсов включения-выключения с высоким
напряжением (включение, двоичная 1) или низким на-
пряжением (выключение, двоичный 0). Чип процессора
содержит больше миллиона крошечных транзисторов
(см. стр. 343). В результате их соединения возникают
тысячи логических вентилей. Транзисторы быстро
включаются и выключаются, чтооы пропустить или
блокировать биты для проведения двоичных арифмети-
ческих действий.
Высокое. наиРЯЖе РАРтранзистор выключай!
НИЕ (ДВОИЧНАЯ 1)
ВХОДИТ В BE H I иль
--------Исходящий
/Вы< OKOF НАПРЯЖЕ-
НИЕ (ДВОИЧНАЯ 1)
ВХОД'.'Т в вентиль
ТОК
Сток
Затвор закрыт (высокое
сопротивление)
NPN-транзисюр ВКЛЮ1
Входящий гок
Ис юк
Затвор открыт (низкое
СОПРОТИВЛЕНИЕ)
Низкое или
Исток
Низкое или НУЛЕ-
ВОЕ НАПРЯЖЕНИЕ
ТРАНЗИСТОРЫ ПРОЦЕССОРА
Транзистор — это трехслойный 'бутерброд» из двух типов полу-
проводников (л-типа и p-типа) с противоположными электриче-
скими свойствами. Он состоит из трех частей: истока, затвора
и стока, расположенных в виде чп-р-п* или «р-и-р». Электрический
ток подается на исток, и на затвор поступает контрольный бит (им-
пульс включения или вык почения). Электрические сопротивление
затв >ра снижается, транзистор включается и пропускает ток
Возможно и обратное: сопротивление в затворе повышается, тран-
шетор выключается и блокирует ток.
ИНВЕРТОР
Когда цифровая машина должна срав-
нить два числа, например при нажат ии
мышью на иконку (см. стр. 319), процес-
сор вычитает одно число из другого.
Если результат равен нулю, то числа счи-
таются одинаковыми. Такой вид арифме-
тических вычислений позволяет маши-
нам принимать решения. Инвертор —
простейший из логических элементов,
 производящих вычисления вну три про-
цессора. Он меняет единичный бит
двоичную 1) на нулевой (двоичный 0)
и наоб трот и содержит NPN-транзистор
с низким напряжением и PNP-
гранзистор с высоким напряжением. Это
электронная версия механических ворот,
которые Мамонт видел чуть раньше
(ругие логические вентили имеют более
сложные группы транзисторов, исполь-
зт ющих два или больше битов, но рибо-
тающих так же пропуская либо боль-
шое, шбо малое напряжение.
Выход П1 PBOI о
БИТА(НИЗКОЕ
НАПРЯЖЕНИЕ)
Низкое напряжение -----------—г
на входе
Смена о наi
Вход ВТОРОГО БИТА
(НИ ЕКОЕ НАПРЯЖ1 НИЕ)
Высокое НАПРЯ-
ЖЕНИЕ Е^\ ВХОД1
PNP ТРАНЗИСТОР ььл
NPN ТРАНЗИТ ГОР вкл.
ГП РВЫЙ ЬЕП НА ВЫХОДЕ
 оРОГч
БИТА
ВЫСОКОЕ
НАПРЯЖЕНИЕ1
13411
ЦИФРОВОЙ МИР
МИКРОЧИП
Микрочип, или интегрированный контур, со-
держит тысячи электронных компонентов,
сжатых в тонком кусочке кремния площадью
менее 1 квадратного сантиметра. Эти компонен-
ты ооразуют устройства типа логических венти-
лей (см. стр. 341) и ячеек памяти (см. стр. 331).
Миниатюрные 1 омпоненты внутри чипа и их
соединительные линии-дорожки сделаны из слоев
материала с очень сложным у юром путем фотогра -
фическоюуменьшениябо.тыиихпрототипов-масок.
На этих дву х страницах показан процесс создания
одного микрочипа как компонента транзистора.
СОЗДАНИЕ ТРАНЗИСТОРА
Кремниевый цилиндр
Микрочип обычно делают из кремния р- гипа (см. стр. 271).
Из кремния создается цилиндр, который затем нарезак>1 на пла-
стинки толщиной около0,25 миллиметра Каждая пластинка
используется для создания неско. 1ьких сотен микрочипов. После
этого пластинки тестируются и разделяются на отдельные чипы.
Чипы проходят проверку под микроскопом и упаковываются.
1.	Создание маски
Кремниевая подложка покрывается
диокс идом кремния, не пропускающим
электричество а затем — так называ
емым фоторезистом. После этого ос но-
ва облучается ультрафиолетовым све-
том. Фоторезист под маской остается
2.	ПтРВОГ ТРАВЛЕНИЕ
Рас творите пь помогает убрать мягкий
слой фоторезиста, обнажая слой диоксида
кремния. Этот слой подвергается травле-
нию, снижающем) твердость. Затем рас-
творяется затвердевший фоторезист,
3.	Вторая маска
На конс трукцию наносятся слои поли-
кремния, проводящего электричество,
и фоторезиста, после этого создается
вторая маска.
Растворитель-1	•- Растворение мягкою фоторезиста
4	ВГОРОЕТРАВЛЕНИЕ
Послерастьорения мягкого фоторезиста
производится травление, что позволяет
убрать поликремний и слой диокс ида
кремния под ним. В результате обнажа-
ют) я Ове полоски кремния р типа.
5.	Допирование
После удаления затвердевшего фото-
резиста слои материала подвергают, я
допированию: появившиеся слои крем-
ния р-типа превращаются в кремний
п типа.
6.	Третья маска и травление
Добавляются слои диоксида кремния
и фоторезиста. Маска и травление созда-
ют сквозные отверс тия до слоя кремния,
подвергшегося допированию, и централь-
ной полосы из поликремния.
!342]
ОБРАБОТКА БИТОВ
— Соединения
с РАЗЪЕМАМИ
Микрочип
Разъемы
Кремниевая
ПЛАС ТИНКА
Пластинка
с чипами
С *
О
Алюминий
Алюминии
Электроны
Кремний р-тпла
НАБОР РАЗЪЕМОВ
Готовый микрочин снабжается кон-
тактами, необходимыми для его под-
ключения к печатной плате компью-
тера. Чип помещается на пластиковое
основание и присоединяется к двум
рядам разъемов, проводящих элек
трические сигналы
7. Заве мнение раьоты
Фоторезист растворяется, после чего с помощью последней маски
добавляются три полосы из алюминия, создающие контакты
в отверстиях.
В ’том транзисторе высокий положительный заряд, подающий-
ся на затвор, притягивает электроны к кремниевой основе
р типа. Ток проходит между истоком и стоком, включая транзи-
стор. Низкий или нулевой заряд в вентиле останавливает элек-
троны и выключает транзистор
Если бы транзисторы в чипе были действительно
такими большими, то чип был бы размера.'‘ с город!
Алюминии
диоксид КРЕМНИЯ
1ЫИМ-1 Vll.h
Ис юк
мнийн гип,.
Сток
Кргмнии п гипа
1343]
ЦИФРОВОЙ МНР
ПРОЦЕССОР
Телефон-
ная линия,
НЕСУЩАЯ
ьить: —
/ОЗУ (RAM)
/ блок памяти, коп
I >ьи хранит биты
I на пути к процес-
' сору и от него
(см стр. 331)	]
Печатная
плата
Контрольная шина
Биты, формирующие контроль-
ные сигналы, проходят
по дорожке между процессором
и другими узлами.
Клавиатура
У< трои тво ввода создает бить,
данных, нужные для работы про-
цессора (см. стр. 317).
Модем
Это устрой-
ство помогает
процессору свя-
зываться с дру-
гой машиной
(см. стр. 349). |
Жесткий диск
Основное хранилище ,
битов данных и про- i
граммных битов I
в машине	I
(см. стр. 333).	I
Монитор
)то устройство
вывода получает
итоговые биты
от процессора и ото-
бражает результат
(см. стр. 361).
ПЗУ (ROM)
Этот блок памяти по-
rmcjHHO хранит биты
винных и прозрим ч,
необходимых Лая про 1
цессора(см стр. .MIL /
Шинаданных
Процессор обрабатывает биты
данных и программ, а затем
отправляет биты результата
по определенной дорожке.
БИТЫ И III1 [НЫ
Шины и процессор управляют
группами битов по 8. 16. 32, 64
и т. д. Чем больше битов обра-
батывается, тем быстрее
ПРОШ ССОР
Процессор — это
микрочип, также
называемый цен-
тральным вычисли-
тельным блоком (CPU\
Его бы< тродсйствие
зависит от сигналов,
подаваемых его часа-
ми (скорость работы
современного процес-
сора измеряется
в гигагерцах, ГГц).
Внутри каждой пифроьоп машины находится печатная плата с микро
чипами и другими компонентами Все они связаны между собой
токопроводящимч дорожками — шинами. Плата подключена
к внешним устройствам, например клавиатуре На плате разме /
щакпея некоторые основные элементы такие как элементы па- /*"
мяти, а в центре расположен процессор, подключенный ко всем ——
другим устройствам. По указаниям запущенных программ про- /7
цессор принимает биты в виде электрических импульсов
включения-выключения и обрабатывает их для получения ре-
зультата (тоже в виде битов). Процессор также контролирует
устройства, чтобы они делали свою работу в нужное время и вме- 1
сте работали на» выполнением задачи.	। _
Адресная шина
Биты, задающие адреса для различных элементов
в составе памяти, движутся по этой дорожке
и открывают оосгтп к блокам памяти, позволяя
процессору хранить и извлекать биты.
работает машина.
13441
ОБРАБОТКА БИТОВ
ПРОГРАММЫ
Без программного обеспечения цифровая ма-
шина превращается в бесполезную груду же-
леза. Словом «про!раммы» называют все ин-
струкции, обучающие машину выполнять
определенные задания. Программы — их создают
на компьютерах специально обученные програм-
мисты — состоят из довольно сложных инструк-
ций в виде битов. Программы записываются
на мгкрочипы в составе машин, на CD-ROM.
флеш-память, а также могут пересылаться через
интернет (см. стр. 350). Программы могут быть
встроенными — такие дают машине одно задание
(например, банкомат только выдает деньги, а циф-
ровая камера делает снимки). Программы можно
записать на я есткий диск компьютера и хранить
там. Они позволяют делать многие вещи: можно
работать с текстами, играть в игры, записывать му-
тыку, рисовать, готовить финансовую отчетность
или хранит ь данные.
Операционная система
Каждой цифровой машине нужна операционная
система — программа, которая управляет общей
работой машины и позволяет ее использовать
(например, W indows). Операционная система хра
нится на жестком диске и при необходимости может
быть обновдена или улучшена.
РЕЗУЛЬТАТ
КНОПКА СТРУИ
Измьн НИЕУГЛА
Нажмите сюда, чтоо^ изме
нить угол подъема хобота
мамонта. Чем больше угол, тем
дальше мамонт может выпле-
скивать воду, но не всегда
СИЛА СТРУИ
Чем больше сила, тем дальше
летит вода. Слишком большая
сила заставит воду переле-
теть через тыкву'
Кнопка воды
Нажатие этой кнопки меняет
ооъем воды, который всасывает
и выплескивает .мамонт. При
недостатке воды тыквы засох
нут, при избытке — утонут.
КНОП' Л ОБРАТНОГО
ОТСЧЕТА
Компьютер считает время
игры и останавливает ее, когда
отсчет доходит до нуля.
КНОПКА ПОГОДЫ
Исполь ivemcx для контроля
объема солнечного света. Если
солнца слишком много, тыквы
засохнут, а если слишком мало,
то не смогут быстро расти
Здесь показан вес самой
большой тыквы. Верхнее
число — ваш счет, а ниж-
нее — достигнутый рекоро.
Направление
ДВИЖЕНИЯ ХОБОТА
ИГРА С ТЫКВАМИ
Нажмите на мамонта, чтобы
После нажатия ппой кнопки мамонт выпле-
скивает воду. Процессор компьютера хранит
все выбранные параметры в памяти.
Процессор рассчитывает траекторию струи
и темпы роста тыкв, на которые попала
вода. Затем отображает i артинку, и вы
видите, как мамонт выплес кивает воду
он начал двигать хоботом.
и ка» растут тыквы. После этого ваш счет
Цель этой игры — выраститьсамуюбольшую
тыкву за отведенное врем" Мамонт должен
поливать тыквы из хобоза. Нужно учесть
направление и угол подъема хобо*, а, а также
силу струи, чтобы вода попала на нужную
тыкву. А еще на рост тыквы влияют количе-
ство вылитой воды и погода.
меняется.
[345]
ЦИФРОВОЙ МИР
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
Д Ламонт с Биллом зашли в огромный зап где увидели
1 V Твосемь печей и восемь поваров стоявших перед ними.
«Привет Би