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BÜCHER UND ARTIKEL
FEPOL AUS DER GATTUNG DER VEPOLES
Bücher und Artikel / Und dann kam der Erfinder
Und jetzt eine der schwierigsten Aufgaben. Sie haben jedoch bereits mehr als einmal gesehen, dass eine schwierige Aufgabe nur dann schwierig ist, wenn wir die Entwicklungsgesetze technischer Systeme nicht kennen. Aufgabe 22. POLYGON-UNIVERSAL In der Fabrik, die landwirtschaftliche Maschinen herstellte, gab es ein kleines Übungsgelände – ein von einem Zaun umgebenes Grundstück. Auf dem Testgelände wurden neue Autodesigns getestet: wie sie starten, wie sie sich entwickeln. Und dann wurde bekannt, dass das Werk in naher Zukunft Autos für viele Länder produzieren muss und jedes dieser Länder Autos benötigt, die für unterschiedliche Böden ausgelegt sind. „Wir brauchen einhundertvierzig Polygone“, sagte der Direktor zu den in seinem Büro versammelten Ingenieuren. - Wo bekommen wir so viel Platz?! „Und so viel Geld“, fügte der Hauptbuchhalter hinzu. - Nein, es ist einfach unrealistisch, einhundertvierzig Polygone zu bauen! Die Lage ist aussichtslos... Und dann tauchte ein Erfinder auf. - Es gibt keine aussichtslosen Situationen! - er rief aus. - Ein universelles Testgelände kann einhundertvierzig ersetzen. Dazu benötigen Sie... Was braucht man dafür – was meint ihr? Ich hoffe, Sie schlagen nicht vor: - Teilen Sie ein Polygon in einhundertvierzig kleine Polygone (das Fabrikpolygon ist sehr klein); - Autos zum Testen in verschiedene Länder transportieren (jedes neue Auto muss Dutzende Male getestet werden; können Sie sich die Kosten vorstellen?); - den Boden auf dem Trainingsgelände auf die gleiche Weise verändern wie die Arena in einem Zirkus (einhundertvierzig mobile „Arenen“ sind ein gigantisches Bauwerk); - den Boden einfrieren und auftauen (das ist zu langsam); - Exportieren und importieren Sie verschiedene Arten von Erde (dies ist langsam und sehr teuer) ... Solche Ideen bringen in einer Sache einen Sieg. Aber sie führen auf andere Weise zu einem Verlust. Aber wir müssen den technischen Widerspruch überwinden: lernen, die Eigenschaften des Bodens auf der Deponie zu verändern, ohne dafür mit inakzeptablen Komplikationen, Kostensteigerungen oder einer Vergrößerung der Deponie zu bezahlen. Schreiben wir zunächst die Bedingungen des Problems auf. Was ist gegeben? Wir bezeichnen einen gegebenen Boden mit dem Buchstaben B1 (Substanz). Sie müssen lernen, die Eigenschaften von B1 zu steuern, indem Sie mit einigen Kräften auf B1 einwirken. Bezeichnen wir diese Kräfte mit dem Buchstaben P (Feld der Kräfte). Daraus ergibt sich folgendes Diagramm:
In der Physik sind vier Felder bekannt: Gravitation, elektromagnetische (insbesondere elektrische und magnetische Felder) und zwei Kernfelder – die sogenannten schwachen und starken Wechselwirkungen. In der Technik werden auch die Begriffe „thermisches Feld“ und „mechanisches Feld“ verwendet. Also sechs Felder. Verwerfen wir die Atomfelder sofort: Wir brauchen eine ganz einfache Lösung des Problems. Vergessen wir auch das Gravitationsfeld: Die Wissenschaft hat noch nicht gelernt, wie man die Schwerkraft kontrolliert. Drei Felder bleiben übrig. Jetzt ist klar, warum die Aufgabe schwierig ist. Der Boden reagiert nicht auf die Einwirkung elektromagnetischer Kräfte und reagiert nur sehr ungern auf die Einwirkung mechanischer und thermischer Felder. Der physikalische Widerspruch ist deutlich sichtbar: Feld P sollte auf Stoff B1 einwirken – dies erfordern die Problembedingungen – und Feld P sollte nicht auf Stoff B1 einwirken, da die uns zur Verfügung stehenden Felder die Eigenschaften dieses Stoffes nur schlecht steuern. Dieser Widerspruch tritt bei vielen Problemen auf. Und sie überwinden es immer auf die gleiche Weise. Wenn es unmöglich ist, eine direkte Wirkung von n auf B1 sicherzustellen, müssen Sie umgehen. Lassen Sie das Feld P über einen anderen Stoff B1 auf den Stoff B2 einwirken, der gut auf die Wirkung des einen oder anderen Feldes reagiert:
Es gibt Aktion (Umgehung), und es gibt keine Aktion (direkt) ... Nehmen wir an, wir entscheiden uns für die Verwendung eines Magnetfelds. Wie soll in diesem Fall der Stoff B2 aussehen? Die Antwort liegt auf der Hand: Man muss einen ferromagnetischen Stoff nehmen, etwa Eisenpulver, das sich leicht mit B1 vermischt. Magnetisierte Teilchen werden voneinander angezogen. Je stärker das Magnetfeld ist, desto größer ist die Anziehungskraft. Eine Mischung aus Erde und ferromagnetischem Pulver in einem starken Magnetfeld kann die Festigkeit von Granit erreichen. Und es kann locker und beweglich sein, wie Sand in der Wüste ... Wenn Sie also einer Substanz Eisenpulver hinzufügen, können Sie mithilfe eines Magnetfelds die Eigenschaften dieser Substanz leicht ändern, kontrollieren – komprimieren, dehnen, biegen, bewegen usw. Jetzt haben Sie zusätzlich zu acht Techniken zwei Weitere Techniken: die Kombination „Teilen – Kombinieren“ und die Kombination „Magnetpulver hinzufügen und mit einem Magnetfeld einwirken“. Darüber hinaus verfügt diese letzte Kombination über eine außergewöhnliche Leistung. Hier sind einige Beispiele. Manchmal kippen Tanker ölverseuchtes Wasser ins Meer. Dies ist mit einer hohen Geldstrafe verbunden, aber wie kann man nachweisen, dass das Öl von einem bestimmten Schiff eingeleitet wurde? Kürzlich wurde eine geniale Methode vorgeschlagen. Beim Laden des Öls werden winzige magnetische Partikel hinzugefügt (für jedes Schiff Partikel mit bestimmten magnetischen Eigenschaften). Nachdem ein Patrouillenschiff einen Ölteppich im Meer entdeckt hat, entnimmt es eine Probe des Öls und findet mithilfe magnetischer Markierungen problemlos den Schuldigen für die Wasserverschmutzung. Bei der Herstellung von Spanplatten ist es wünschenswert, dass die länglichen Späne nicht willkürlich, sondern entlang der Länge der Platte angeordnet werden – dies erhöht deren Festigkeit. Aber wie geht das? Schließlich müssen Sie nicht jeden Chip von Hand drehen ... Der Erfinder schlug die Verwendung von Magnetpulver vor. Pulverpartikel haften fest an jedem Chip und ein Magnet dreht die Chips nach Bedarf. Sie können Magnetpulver auch an Baumwollfasern haften lassen. Das Spinnen und Weben wird dadurch erheblich vereinfacht, die Fasern werden der Einwirkung von Magnetfeldern ausgesetzt. Dann lassen sich die Pulverpartikel leicht abwaschen: Die Qualität des Stoffes wird nicht beeinträchtigt. Wenn Sie der Zusammensetzung, aus der Streichholzköpfe hergestellt werden, magnetische Partikel hinzufügen, erhalten Sie „magnetisierte“ Streichhölzer – sie können problemlos in Schachteln gelegt werden. Im Allgemeinen trägt die Zugabe magnetischer Partikel zu einem Produkt oft dazu bei, das Styling zu automatisieren. Nun, das ist eine sehr einfache Aufgabe. Eigentlich ist es nicht einfacher als das Test-Site-Problem. Aber Sie sollten das Problem problemlos lösen können. Aufgabe 23. TUN, HASE, WARTE! Um einen Cartoon zu drehen, machen sie viele Zeichnungen. Jeder Meter Film enthält 52 Zeichnungen, in einem zehnminütigen Film sind es über 15000! Ein Filmstudio beschloss, einen Konturfilm zu drehen. So drehen Sie einen Konturfilm. Der Künstler legt eine Zeichnung mit farbiger Schnur auf einer Sperrholzplatte aus. Der Kameramann nimmt das Bild auf, der Künstler bewegt die Schnur, der Kameramann nimmt das Bild erneut auf und so weiter. Dennoch ist es einfacher, die Schnur zu bewegen, als eine ganze Zeichnung zu erstellen. „Oh, es geht langsam voran“, sagte der Betreiber. „Langsam“, stimmte der Künstler zu und korrigierte das Bild des Hasen. - Damit dieser Hase über den Bildschirm läuft, werden wir einen Arbeitstag aufwenden, nicht weniger. Und dann tauchte ein Erfinder auf. Nun, Hase, warte! sagte er entschieden. Wir werden dich schütteln... Was denkst du, hat der Erfinder vorgeschlagen?
Das „Triumvirat“, das aus einer Substanz, einem ferromagnetischen Pulver und einem Magnetfeld besteht, wird Phenol genannt (aus den Wörtern „ferromagnetisches Pulver“ und „Iol“). Aber solche „Triumvirate“ können auch mit anderen Feldern aufgebaut werden. Denken Sie nur an Problem 15 – über eine hartnäckige Feder. Sie haben wahrscheinlich vermutet, dass die Quelle im Eis „versteckt“ werden muss, und bilden Sie dazu ein „Triumvirat“ aus thermischem Nullpunkt P1, Quelle B1 und Eis B2:
Es ist sehr umständlich, die Feder direkt zu steuern – das ist der Kern des Problems. Die Kontrolle erfolgt durch Einfrieren und Auftauen von Eis (am besten eignet sich Trockeneis, damit beim Schmelzen kein Wasser entsteht). In Aufgabe 9 über die Vergrößerung von Flüssigkeitströpfchen wird ein Stoff angegeben – Tröpfchen. Sie können sofort sagen: Um das Problem zu lösen, benötigen Sie noch einen Stoff und ein Feld. Im einfachsten Fall kann man der Flüssigkeit ferromagnetische Partikel hinzufügen und über ein Magnetfeld das „Zusammenkleben“ von Tröpfchen steuern. Und wenn Sie der Flüssigkeit keine Fremdpartikel hinzufügen können? Es entsteht ein Widerspruch: Es muss einen zweiten Stoff geben, und es darf keinen zweiten Stoff geben. Teilen wir den Fluss in zwei Teile, laden einen davon positiv und den anderen negativ auf. Der Widerspruch ist gelöst! Wir haben einen Stoff, wir haben keine anderen Stoffe hinzugefügt – und doch scheinen wir zwei verschiedene Stoffe zu haben... Ein System aus zwei Stoffen und einem elektrischen Feld ist aufgebaut, das Problem ist gelöst: Gegensätzlich geladene Tropfen kleben zusammen. Ein solches System lässt sich leicht steuern, indem die Ladungsmenge erhöht oder verringert wird. „Triumvirate“ mit beliebigen Feldern (nicht nur magnetischen) werden herkömmlicherweise „Su-Felder“ genannt (aus den Wörtern „Materie“ und „Feld“). Fepol ist also ein Sonderfall des Su-Feldes. Wie ein rechtwinkliges Dreieck – ein spezieller (wenn auch sehr wichtiger) Fall eines Dreiecks im Allgemeinen. Es war kein Zufall, dass ich Vepole mit Dreiecken verglichen habe. Der Begriff „Supol“ spielt in der Theorie der Lösung erfinderischer Probleme eine ebenso wichtige Rolle wie der Begriff „Dreieck“ in der Mathematik. Dreieck ist eine minimale geometrische Figur. Jede komplexe Figur kann in Dreiecke unterteilt werden. Und wenn wir Probleme mit Dreiecken lösen können, können wir Probleme mit allen anderen Formen lösen. In der Technik ist es genauso: Wenn wir wissen, wie wir Probleme „an der Oberfläche“ lösen können, können wir auch Probleme komplexer technischer Systeme bewältigen.
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