Самый простой двигатель в мире
тут батарейки играют только роль моста, а движется система из-за магнитного поля, создаваемого неодимовыми магнитами. причём внутренние магниты меньшего диаметра.
Я с машиной времени
Эксперименты
в США 70-летний учитель физики постоянно проводит эксперименты для учеников, и обычно прямо на себе
Как определить массу Земли с помощью шаров и веревки
Чтобы найти суперогромные величины, нужно делать расчеты с очень и очень маленькими числами.Занятно думать о том, каким способом мы узнаём что-то. Например, масса Солнца составляет около 2 х 1030 кг. Это такое огромное число, что его трудно осознать. И если нам так сложно даже вообразить такие большие числа, как мы будем искать эти значения? Что ж, первоначальный метод заключался в использовании небольших масс, палки и веревки. Пожалуй, это один из важных шагов в определении массы как Солнца, так и всех планет в нашей Солнечной системе. Это эксперимент Кавендиша, впервые проведенный Генри Кавендишем в 1798 году. Эксперимент действительно крутой, поэтому я собираюсь объяснить, как он работает.
Между объектами, обладающими массой, существует гравитационное притяжение. У баскетбольного мяча есть гравитационное взаимодействие с Землей (поскольку они оба имеют массу). Именно это гравитационное взаимодействие заставляет баскетбольный мяч ускоряться, когда он падает на землю, если вы его отпустите. Естественно, все всегда знали, что если отпустить предмет, он упадет. Однако только примерно во времена Ньютона люди осознали, что это притяжение также действует между астрономическими объектами, такими как Земля, Луна и Солнце. Это дает нам модель взаимодействия сил, которую часто называют законом всемирного тяготения Ньютона, но, как и у большинства крупных идей, у нее наверняка было много соавторов.
Давайте рассмотрим эту модель гравитационной силы. Во-первых, величина этой силы зависит от произведения двух взаимодействующих масс (m1 и m2). Во-вторых, величина уменьшается пропорционально квадрату расстояния между двумя объектами ( r ). Наконец, есть G. Это универсальная гравитационная постоянная. Это ключ к определению массы Земли.
Итак, давайте сделаем шаг назад на мгновение. Когда мы измеряем вещи, нам всегда приходится делать какой-то выбор. Если мы хотим получить массу в килограммах, то мы должны решить, как указать значение 1 кг. Можно сказать, что килограмм — это масса 1 литра воды. Конечно, это не лучшее определение (теперь у нас есть методы получше). Хорошо, а как насчет измерения силы? Мы используем единицу под названием Ньютон, где 1 Ньютон — это сила, необходимая для ускорения тела, массой 1 килограмм, на 1 метр на секунду в квадрате. Да, ситуация выходит из-под контроля, но главное то, что вы можете дать эти определения и построить одну единицу измерения на другой.
А теперь представьте себе этот эксперимент. Предположим, я беру литр воды (который, как я знаю, составляет 1 килограмм) и измеряю гравитационную силу, исходящую от Земли. Если я знаю радиус Земли (греки прекрасно справились с его вычислением) и гравитационную постоянную G, то я могу решить уравнение гравитационной силы для массы Земли (см.выше). Но что такое гравитационная постоянная? Это сложная часть, и вот как вы можете найти значение G.
Оказывается, эта гравитационная постоянная очень мала. Это означает, что притяжение между двумя обычными объектами, такими как бутылки с водой, до смешного ничтожно мало. Единственный способ получить заметную гравитационную силу — это если одна из взаимодействующих масс огромна (как Земля). Однако есть способ разобраться — использовать крутильные весы.
Начнем с простой демонстрации физики, которую вы можете попробовать дома. Возьмите карандаш и поместите его на край стола так, чтобы примерно половина карандаша свешивалась с края, будто он вот-вот упадет, но держится. В этот момент карандаш в основном балансирует прямо на краю стола. Карандаш поддерживает только эта крошечная точка контакта, поэтому сила трения не может вызвать крутящий момент, чтобы остановить его вращение. Даже сверхмалое усилие, прижимающее конец карандаша, заставит его вращаться. Стоит едва подуть, чтобы карандаш начал вращаться.
Мне нравится подносить пальцы к карандашу и притворяться, будто я использую свои супергеройские способности, чтобы двигать его. Теперь давайте заменим карандаш более длинной палкой, и вместо того, чтобы класть ее на стол, я бы повесил ее на веревке. Поскольку она опирается на середину, достаточно крошечной силы чтобы заставить ее вращаться, как и в случае с карандашом. Вместо того, чтобы дуть, мы могли бы заставить небольшую гравитационную силу двигать ее. Вот как это работает.
На конце вращающегося горизонтального стержня есть две меньшие массы (обозначенные m1). Эти массы взаимодействуют с большими массами (m2), которые находятся на расстоянии ( r ) от них. Горизонтальный стержень в конечном итоге достигнет некоторого положения равновесия, поскольку из-за скручивания троса, который поддерживает стержень, возникает небольшой крутящий момент. Трос действует как вращающаяся пружина. Чем больше он скручивается, тем больше крутящий момент. Если вы знаете соотношение между углом поворота (θ) и крутящим моментом, вы можете вычислить гравитационную силу, притягивающую массу на конце палки к большей неподвижной массе. В конфигурации на диаграмме выше большие массы заставят палку вращаться по часовой стрелке (как видно сверху). Если вы переместите бóльшие массы на другую сторону от палки, гравитационные силы заставят ее вращаться против часовой стрелки. Это показывает, что вращение происходит из-за гравитационного взаимодействия между парными массами. Как только палка займет устойчивое положение, останется лишь измерить массы и расстояние между ними, чтобы получить гравитационную постоянную.
В этом случае мы получаем гравитационную постоянную G = 6,67 x 10-11N*m^2 кг^2. Вы можете видеть, что эта константа действительно очень мала. В качестве примера мы можем продемонстрировать, как производится вычисление. Предположим, что вы человек, стоящий на расстоянии 1 метра от другого человека такой же массы (около 75 кг). Какая величина силы будет действовать на вас из-за гравитационного притяжения? Подставляя эти значения (вместе с константой) в уравнение силы мы получаем:
Но в этом нет смысла. Никто не может почувствовать настолько небольшую силу. Попробуем представить ситуацию с силой, сопоставимой с гравитационным притяжением между двумя людьми. Как вам такое? Предположим, вы кладете в руку небольшой предмет. Вы можете почувствовать гравитационную силу Земли на этом объекте, потому что ваша рука должна толкать его вверх, чтобы уравновесить гравитационную силу. Объект какой массы создаст вызванную Землей гравитационную силу, равную силе притяжения между двумя людьми? На поверхности Земли некоторые из этих значений всегда одинаковы (гравитационная постоянная, масса Земли и расстояние до центра Земли). Мы можем сгруппировать все эти значения в одно число.
Мы можем назвать это локальной гравитационной постоянной Земли (local-Earth gravitational constant). Все, что вам нужно сделать, это взять массу и умножить на «g» (мы используем строчную букву «g», чтобы ее не путать с другой гравитационной постоянной «G»), и вы получите гравитационную силу (вес). В этом случае вам понадобится объект массой около 4 x 10-11 грамм, чтобы получить вес, равный силе притяжения между двумя людьми. Это все еще слишком мало для того, чтобы понять. А если так? Человеческие волосы могут иметь линейную массовую плотность 6,5 граммов на километр (информация из этой публикации). Это означает, волос длиной всего 6 x 10-6 миллиметров имеет вес, равный притяжению между двумя людьми. Это уму непостижимо. Вот вам бонус, мои расчеты, если вы хотите изменить значения.
О, да, вы можете повторить тот же самый расчет, но использовать известную массу и вычислить массу Земли. Получится около 5,97 x 10^24 килограмма. Но зачем останавливаться на достигнутом? Вы также можете использовать значение G, чтобы найти массу солнца. Я кратко объясню, как работает этот расчет.
Итак, у вас есть планета, подобная Меркурию, которая вращается вокруг Солнца. Если учесть, что орбита круговая, то на Меркурий действует гравитационная сила со стороны Солнца.
Гравитационная сила заставляет планету ускоряться и двигаться по кругу (центростремительное ускорение). Но это центростремительное ускорение зависит как от угловой скорости (ω), так и от орбитального расстояния ( R ). Поскольку на планете действует только одна сила (гравитационная сила), она будет равна массе, умноженной на ускорение, и в результате получится следующее соотношение.
Обратите внимание: здесь предполагается, что солнце неподвижно, что, в целом, верно. Масса Солнца колоссальна по сравнению с массой Меркурия, так что масса Меркурия не имеет значения. Итак, решение для нахождения массы солнца:
Теперь вам просто нужно найти расстояние от точки орбиты до центра Меркурия. Вы можете сделать это, начав с радиуса Земли. Затем вам нужно найти угловую скорость — вы можете получить её, посмотрев, сколько времени требуется Меркурию, чтобы совершить полный оборот вокруг Солнца. После этого все готово. У вас есть гравитационная постоянная, и вы можете вычислить массу Солнца. Удивительно, что все это начнется с каких-то небольших масс на горизонтально вращающейся палке, но это правда.
Подпишись, чтобы не пропустить новые интересные посты!
Да как так-то?
Что будет, если на трубку, из которой течёт вода, подать звук в 25 герц.
КАКАЯ ТЕМПЕРАТУРА В ВАКУУМЕ
Хомяки приветствуют вас друзья!
Сегодняшний пост будет посвящен вибровакуумной установке с помощью которой, можно дегазировать различные смеси, жидкости, стабилизировать древесину, консервировать старинные находки и даже получать плазму. В ходе поста узнаем какую глубину вакуума способен достичь двухступенчатый пластинчато-роторный насос, почему в процессе работы у него мутнеет масло и какую резину следует использовать в подобных устройствах.
Пост обещает быть полезным как сотня лечебных банок, помогающих от всех болезней. Но это не точно!
Изначально, сегодняшняя установка собиралась с целью повышения качества художественных отливок из различных благородных металлов. Для уменьшения поверхностных дефектов в виде корольков и наплывов, применяется технология дегазации формовочной смеси путём вибровакуумирования.
Процесс проходит в два этапа. В первом - смесь дегазируется перед заливкой в опоку, а во втором - смесь дегазируется после заливки. Внешние вибрационное воздействие как бы разжижает гипс и способствует ускоренному выходу пузырей. Основным условием тут является время. Формовочная смесь имеет время жизни около 8-10 минут, после того как она начнет застывать. Потому, тут нужно уложиться в крайне короткие сроки и как можно меньше жевать сопли.
Прежде чем перейти к экспериментам и начать кипятить водичку внутри вакуумного колпака, давайте посмотрим как устроены отдельные гравицапы в этом пепелаце.
Сердцем любой вакуумной системы является вакуумный насос. В данном случае применяется двухступенчатый пластинчато-роторный с масляным уплотнением, фирмы Value. Производительность 113 л/м. Максимальная глубина вакуума 15 микрон. На борту имеется отсечной клапан, предотвращающий попадание воздуха и паров масла в систему после остановки насоса. Вакуумметр, который здесь больше отображает среднюю температуру по больнице, чем остаточное давление. После этого фильма, сдам его на металлолом.
Альтернативным решением было приобрести цифровой вакуумный манометр VALUE NAVTEK. Таким же пользовался Ruslan Geek при получении рентгена из скотча. Единицы измерения остаточного давления здесь можно выбирать в соответствии с религиозным вероисповеданием: микроны, паскали, миллибары или миллиметры ртутного столба.
В течении этого фильма измерения у нас будут отображаться в микронах. Комплектация устройства содержит в себе все необходимые переходники! Прикручиваем устройство в соответствии движения стрелок и проверяем какие насосутся цифры. Спустя пять минут, остаточное давление системы в режиме работы составило 13 микрон. Это примерно 1.7 Па.
Примечание: показания приборной доски правдивы, только при условии свежего масла в насосе, а заговнять его как оказалось проще простого, но пока не будем торопить события и переходим к следующему конструктивному элементу сегодняшней системы.
Вибровакуумный стол. Первым, что здесь бросается в глаза, это огромный вакуумный колпак: шириной 25 см, высотой 27 см и внутренним объемом 12 литров. Толщина стенок 8 мм. Нижний торец имеет следы шлифовки довольно крупным алмазным зерном. Время рождения и сфера применения данного артефакта мне не известны, возможно это "эхо" большой Советской Промышленности.
Плита на которой будет размещаться стеклянный горшок вырезана из стеклотекстолита толщиной 20 мм и внешними габаритами 30*30 см.
Изначально в качестве верхнего покрытия планировалось использовать силиконовую термостойкую пластину толщиной 3 мм, но в процессе выяснилось, что это полная шляпа.
Она достаточно твердая, кривая и имеет слабые показатели остаточной деформации. Проведя ряд опытов и сравнив "силикон" с "вакуумной резиной" стало понятно, что любое внешнее воздействие будет оставлять лунные кратеры на ее поверхности.
В то время как вакуумной резине на такие издевательства абсолютно плевать, она мягкая, упругая, обладает высоким сопротивлением к сжатию, отличной стойкостью к высокому давлению, повышенным температурам, а также низким газовыделением в вакууме. Она как идеальная жена, только в резиновом мире.
При первом испытании вакуумного колпака в связке с вазелином, выяснилась одна неприятная особенность в конструкции стола. Толстая основа в виде плиты из стеклотекстолита оказалась кривой. В некоторых местах отклонения от плоскости были с полмиллиметра.
Чтобы скомпенсировать разницу, поверхность была залита слоем жидких гвоздей. Операция длилась два дня до полного высыхания герметика и оказалась малоэффективной, так как колпак при работе все равно умудрялся подсасывать воздух из всех возможных щелей. Остаточное давление обычной майонезной банки не хотело опускаться ниже 11 тис. микрон.
Попытки исправить ситуацию привели к тому, что верхний слой стеклотекстолита начал отслаивается.
Пришлось сорвать старый паркет и взглянуть что находится в нижних слоях. Так как текстура поверхности теперь стала пористая, нанесем на нее слой омолаживающей маски в виде целого тюбика вазелина. Чтоб он лучше впитывался, нагреем поверхность с помощью бутановой горелки, а затем, сверху покладём лист вакуумной резины.
При проверке, остаточное давление майонезной банки показало 1000 микрон против старых 11000. Вакуумный колпак показал 1900 микрон. Это примерно 150 паскалей, 2.5 мбар и 1.8 мм рт.столба. Забегая наперед скажу, что это лучшие результаты, которые получилось добиться.
Модернизация вакуумного колпака. Так как нижний торец здесь абсолютно лысый и имеет малую площадь прилегания к столу, первым делом обезжирим его с помощью ацетона. Дальше разметочным циркулем определяем окружности и обычными ножницами вырезаем резиновую прокладку. Самым хорошим клей-герметиком для этих дел оказался силикон для аквариумов, у него довольно хорошая адгезия к стеклу и резине. Самым неудачным решением было применить жидкие гвозди. Либо они оказались старые, либо не подошли характером. Но хватило их не на долго и все ранние труды распались как карточный домик.
При проектировании подобных дегазационных систем, не обязательно использовать стеклянные вакуумные колпаки. Можно применить оранжевые канализационные ПВХ муфты. Пластик тут достаточно толстый. Подобное решение вакуумной камеры использует один мой знакомый для дегазации литейного двухкомпонентного силикона. Это конечно не вакуумный колокол, а кусок сартирной трубы, но работает как нужно. Для простых домашних экспериментов вполне подъемный и доступный вариант.
Теперь рассмотрим из чего состоит система вибровакуумных подземных коммуникаций. Для ее сооружения достаточно было заглянуть в ближайший сантехнический магазин и прикупить несколько водопроводных фитингов диаметром 3/8, а также краник и медную оцинкованную трубу диаметром 10 мм.
Система обязательно должна иметь в себе фильтр-осушитель, от него правда в дальнейшем будет больше вреда, чем пользы, но польза таки доминирует. Покупался он в специализированном магазине кондиционерного оборудования вместе с вакуумным насосом.
Внутри этой штуковины находится кусок мочалки, защищающий насос от попадания в него мелких частиц пыли и влагопоглощающий материал в виде молекулярного сита. Для сопряжения фильтра с водопроводными фитингами на нем необходимо спилить резьбу и промазать ее герметиком. Он должен присутствовать на всех соединительных узлах, в противном случае эти слабые места будут давать течь.
Конструировать переходник под резьбу насоса пришлось путем жертвоприношения вакуумного шланга. Отпиливаем гайку с одного из концов и привариваем ее к водопроводной цанге с помощью горелки и серебросодержащего припоя. Вот теперь совсем другое дело!
Дальше прикидываем каким образом вакуумные коммуникации расположатся под массивной плитой. Воздух будет откачиваться через отверстие, в которое запихнем 10 мм медную трубу.
Примеряем и смотрим все ли подходит друг к другу, в идеале чтобы детали заходили друг в друга с усилием.
К одному из концов трубы приварим латунную муфту, она нам понадобится для дополнительной защиты насоса от влаги. После окончания огненных работ, случайно прислонил раскаленный кончик горелки к своей любимой флиске. Блин, теперь мамка меня убьет.
На глянцевой, чересчур скользкой и блестящей трубе делаем насечки с помощью наждачной бумаги. Параллельно разводим эпоксидную смолу в пропорциях 1:2, тут главное не торопится и хорошо перемешать смесь до получения однородной массы. Обмазываем получившимся соусом отверстие и устанавливаем в него трубу. Важно надежно герметизировать стык стола, трубы и дать время для полимеризации состава. Через пару дней продолжаем работу и прикручиваем оставшиеся детали с применением силикона.
На этапе бурильно-сверлильных работ делаем отверстия с 4-х сторон плиты. В них будут устанавливаться жесткие пружины от 3D принтера, которые должны предотвратить гашение полезных вибраций передаваемых виброматором к платформе. Отверстия здесь не глубокие и залиты эпоксидным клеем для прочного соединения.
Электродвигатель для вибростола выбирался из того, что было в хозяйстве. Конкретный экземпляр был извлечен с катушечного магнитофона Маяк 203, если память не подводит. Модель двигателя КД-6-4-УХЛ-4, мощность 6 Вт, частота вращения вала 1400 об. Эксцентрик сделан из говна и палок, тут особо рассказывать нечего, главное, чтоб его ось находилась по центру стола. Регулировка скорости вращения данного асинхронного двигателя реализовано через обыкновенный диммер, которым регулируют яркость свечения ламп накаливания и прочую примитивную силовую электронику.
Это в корень не правильно. Потому что диапазон регулировки частоты вращения двигателя лежит в очень узком диапазоне, но он работает! Как сказал один великий сказочник:
Данная плата некоторое время назад разводилась для самогонного аппарата. Схема тут довольно простая, состоит из симистора ВТА41-600, пары резисторов и конденсаторов. В связке с электромотором это безобразие выглядит так. Тут еще нужно добавить фазосдвигающий конденсатор на 4 мкФ параллельно одной из обмоток и 10 Вт резистор номиналом 130 Ом, иначе работать ничего не будет.
Заказать плату к данному проекту можно на все мирно известном сервисе PCBWey. Для этого на сайте в разделе "быстрое прототипирование" указываем все необходимые параметры. Длинна в нашем случае 38 мм, ширина 61мм. Плата двухсторонняя.
Как только платы приехали, распаиваю компоненты согласно рисункам и надписям на плате, а затем проверяю как всё работает.
После включения вроде ничего не взорвалось, это хороший знак. Регулируя в небольшом диапазоне напряжение на обмотках электромотора, можно добиться механического резонанса стола, при котором все содержимое на его поверхности будет стремится уползти в неизвестном направлении. Полагаю, формовочная смесь для литья будет чувствовать себя уютно на таком сеансе вибротерапии.
Работа по сборке стола подходит к концу. Осталось прикрутить резиновые ножки к куску 10 мм фанеры и установить спицы на которых будет размещено пружинное основание машины смерти. Как только был закручен последний шуруп, тут же набежала толпа хомяков и начала изучать слабые места конструкции, попутно оставляя следы в виде рисовых зерен.
Пришло время для основных испытаний вибровакуумного стола. Подсоединяем вакуумный шланг к вакуумному насосу и смотрим какую глубину способна набрать система из обычных водопроводных труб и фитингов. Закрываем отверстие с помощью куска вакуумной резины и ждем пока перестанут меняться цифры на вакуумметре. Спустя примерно 5 минут, давление опустилось до 650 микрон, что являлось лучшим результатом пока не засрался влагой фильтр-осушитель. Под конец всех экспериментов, давление в системе не получалось опустить ниже отметки в 1000 микрон, так как молекулярное сито в нем начало зверски газить. Но тут ничего не поделать. Напомню, что работа насоса "на себя" за 5 минут дает 12.8 микрон или в пересчете 1.7 паскаля с новым маслом на борту. По показаниям таблиц из википедии мы достигли среднего вакуума.
Первые десять откачиваний системы проводились с пустым колпаком. При каждом новом запуске установки на нержавеющей сетке глушителя появлялся слой инея, который объясняется одновременно несколькими физическими явлениями. С этого момента давай поподробней.
При включении установки внутри колпака происходит адиабатическое расширении газа и следовательно он охлаждается. При этом если температура воздуха упадет ниже точки расы, то появится жидкая фаза в виде микроскопических капелек. Выглядит это как образование тумана, поток которого направлен к выпускному патрубку.
Пневмоглушитель, который дополнительно был установлен во избежание попаданий мелких частиц пыли в тело насоса, создает пневматическое сопротивление потоку воздуха. В этом месте появляется сильное разрежения газа с высокой скоростью и давлением, что приводит к резкому охлаждению металла и образованию слоя инея на нем. Та как воздух проходит через сужение канала трубопровода где происходит понижение давление возле пористой перегородки, такой эффект можно назвать дросселированием. Достаточно убрать глушитель и этого эффекта не будет. Точней будет, но его сложно будет определить невооруженным взглядом.
Дросселирование применяется в компрессионных холодильниках в качестве средства обеспечения перепада давления хладагента, которое при изотермическом расширении отнимает теплоту от охлаждаемого объекта, а затем после сжатия отдает ее охлаждающей среде через радиатор холодильника. Максимальная температура, которую удалось зафиксировать на сетке при старте насоса минус 10 градусов. После десятка минут работы, температура в камере становится равна комнатной.
После серии увлекательных экспериментов я заметил что вакуумное масло внутри насоса слегка помутнело и превратилось в какую-то эмульсию.
Причиной этому стала атмосферная влага, которая раз за разом проходя через масло оставляла в нем свой след. Естественно такой неожиданный поворот привел к тому, что насос больше не мог набрать глубину вакуума ниже 48 микрон.
Посидев пару часов в паутине всемирного мусора, на одном из форумов нашел методику очистки масла с помощью простого кипячения. Грех было не проверить способ. Я тут же бросился сливать жижу с двигателя и бежать на кухню отдавая содержимое огню. После двадцати минутного сеанса масло перестало пузырится и стало немного дымить. Его оптические свойства явно улучшились. Даем некоторое время на остывания и заливаем его обратно в насос. В процессе работы компрессора "на себя", давление в системе показало 11.7 микрон, что есть просто космическим результатом.
Чтоб избежать дальнейших проблем, было принято решение соорудить осушитель с применением силикагеля. В начале, начал скрести по сусекам в поиске пакетиков из коробок с под обуви. Вроде дело хорошее, но насобиралось всего пару грамм такого материала. Потом случайно залез в шкаф и нашел бентонит, наполнитель для котэ, неплохая альтернатива в качестве воздушного осушителя, только перед применением его нужно просушить в духовке.
В качестве емкости тут использована банка из под огурцов с пару проделанных в ней отверстий. Засыпаем глину в банку. Обязательно нужно использовать тряпочный мешочек, так как в воздух поднимается куча мелкодисперсной пали. В общем пару минут работы и примитивный осушитель готов.
Если его поместить в зип-пакет вместе с китайским гигрометром, то влажность упадет с 41 до 17% за 12 часов. Датчик влажности тут резистивный.
Банка вышла немаленькая и занимает примерно четверть полезного объема под колпаком. Ну то ладно. Первое что захотелось проверить при запуске вакуумной установки, это при каком давлении будет закипать вода, какая будет её температура, температура воздуха под куполом и её влажность.
Если ускорить этот процесс в 100 раз, то можно заметить что вода начинает активно закипать после остаточного давления в 15000 микрон, температура воды при этом падает на 5-6 градусов. Температура воздуха внутри камеры остается практически неизменной, влажность в начале упала к отметке 36% а затем резко поднялась до 70% в процессе кипения. Под конец дегазации и удаления растворенных газов из воды, она уже не кипит, а слегка испускает дух. Весь процесс занял не больше 3 минут. Давление стабилизировалось на 3.7 кило микронах. Выключаем насос и запускаем воздух в камеру.
Особенности. Если запустить пустую установку , то влажность упадет с 50 до 18%. При этом показалось, что это нижняя граница в показаниях гигрометра и меньше он показать не способен. Банка после каждой вакуумации слегка нагревается, похоже в бентоните происходят экзотермические реакции при поглощении влаги. Масло естественно после нескольких кипячений снова испортилось и стало мутным.
Где-то прочитал, чтобы избежать таких неприятностей в начале рекомендуют устанавливать мембранный насос для удаления влаги с откачиваемого объема, а затем уже пластинчато-роторный. Но покупать второй насос меня жаба давит.
Удивительно, но много кто грешил на масло, которое идет в комплекте, типа вот у меня дома насос уже 10 лет качает и проблем никаких нет. Послушав предположения и рекомендации взял другое, самое дешевое марки ВМ-1. В общем чтоб не томить длинными историями, его ждала такая же мутная участь что и с предшественником. Потому в процессе съемок это болото пришлось кипятить раз пять. Либо у меня насос какой-то волшебный, либо всему виной высокая влажность в хате. Возможно виноваты кривые руки, магнитные бури или любые другие причины, о которых мне мало неизвестно.
Переходим к практической стороне, а то смотрю вы уже утомились от пустой болтовни. Как говорилось в самом начале, основная задача вибровакуумного стола - это обеспечить надлежащее качество отливок из серебра, золота или любых других металлов, которые можно расплавить газовой горелкой в домашних условиях.
Перед каждым литейным процессом я зачастую черпаю вдохновение с канала литейной мастерской ARIMF, даже по рекомендации сделал набор для резьбы по воску. В последнее время Тимофей куда то пропал, хочется верить что у него просто много работы и он не "забил" на канал. Аримф - давай возвращайся уже!)
В основе этого повествования лежит попытка вернуть первоначальный вид подвеске Киевской Руси, которая была найдена в округе тридевятого царства. Восковка эта создавалась из двух половинок, так как находка была разломана на две части. Если найти вторую половину на том поле, то можно подобно Джедаю воссоединится с силой!
Вставляем восковку в пластилин и параллельно размешиваем формомассу с водой в пропорциях которые указаны в инструкции. Дальше эту смесь подвергаем вакуумации в совокупности с полезными вибрациями. Сильный вакуум это вред, как по мне, так как если не контролировать процесс, после определенного давления формовочную смесь подобно извержению вулкана начнет разбрызгивать по внутренним стенкам стеклянного сосуда.
После нескольких минут активного кипения заливаем формовочный состав в опоки где установлены восковки и еще раз кипятим этот натюрморт. Тут важно не забыть облепить трубы скотчем с запасом, а то гипс увеличивается в объемах в процессе.
Вся выше описанная операция не должна превышать десять минут, так как гипс потом начнет схватываться. После этого даем отдохнуть опокам в течении суток, вынимаем из нее лишние гвозди и ставим это безобразие на шести часовую прокалку. Дальше все по накатаной. Разогреваем необходимую порцию металла и начинаем крутить его в кружке посреди комнаты в надежде, что она не улетит в окно. В результате у нас должна получится качественная отливка.
А перед следующими экспериментами обязательно одеваем очки. Осколочно-фугасные банки не рассчитаны под задачи, которые будут показаны дальше.
Если у нас есть вакуумная установка, то грех не попробовать получить на ней плазму. Примитивную конечно, но с кем бог не шутит. Для этого достаточно просверлить в банке отверстие с помощью алмазной коронки и ввинтить в нее болт в качестве электрода.
Откачиваем воздух и подключаем высокое напряжение. Шуруп в банке будет служить - анодом, а выходной патрубок - катодом. Блок высокого напряжение способен выдавать от 6 до 9 кВ с током 1.5 мА. Выходные характеристики тут зависят от подаваемого на вход напряжения.
По сути, все что светится внутри банки это ионизированные частицы воздуха, которые не способен удалить вакуумный насос. Плазменная дуга как видно довольно толстая, а значит мусора тут осталось много. В процессе этого эксперимента был сделал ряд фотографий и выложен в инстаргамм, где сразу начали писать человеки с просьбой провести измерение радиационного фона. Да не вопрос. Делать это будем с помощью сцинтилляционного дозиметра Радиокод 101, если какая-то частица и вылетит из банки, она тут же будет зарегистрирована.
Для создания маломайской рабочей лампы, требуется более серьезное вакуумное оборудование с применением диффузионного насоса, азотными ловушками и прочими экзотическими штуками, о которых нормальные люди мало что слышали. Мы с Саней химиком начали собирать простенькую установку для ионного плазменного напыления металлов. Но изучая тему глубокого вакуума приходит понимание того, что одним напылением дело не закончится. Тут можно получать простенькие плазменные шары с применением разных газов, построить реактор который показывал Побединский в одном из своих роликов, в общем поле для творчества огромное.
Естественно собрать такую установку как у нашего коллеги necro_electro мы не в состоянии, но зато это хороший пример того, к чему нужно стремится.
В его системе последовательно с пластинчато-роторным насосом подключён высоковакуумный диффузионный насос, что позволяет достичь глубины вакуума порядка 10^-6 мм. рт. ст.
Это необходимо при работе с чистыми газами, поскольку остаточный воздух и любые загрязнения в колбах сведут на нет всю красочность разряда. Напуск газов в колбы из баллонов производится через краны с тонкой регулировкой, процесс контролируется с помощью точных вакуумметров. Этот процесс лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать.
Теперь рассмотрим самое практичное применение для вакуумной камеры. Слышали что-нибудь про стабилизацию древесины? Так вот, сейчас сделаем полезное дело. Правда это будет скорей пропитка, так как стабилизация осуществляется с определенными дорогими полимерами, которые в дальнейшем нужно нагревать до скажем 80 градусов, чтобы он застыл. А у нас это тунговое масло с добавлением воска.
В процессе вакуумирования, воздух в порах ручки ножа замещается маслом, что в дальнейшем защитит ее от агрессивных внешних факторов и продлит срок службы. Клинок этого самурайского меча сделан из нержавеющей стали N690, а ручку под заказ делал японский мастер. И тут хорошо видно разницу до пропитки и после. Дерево заиграло новыми цветами и стало выглядеть благородно. Стакан, который служил подопытным кроликом на утро покрылся слоем белого налета, это и есть тот самый воск который присутствовал в масле.
Постоянные читатели знают, что я время от времени увлекаюсь археологическими раскопками и часто найденные предметы из черного металла лежащие на полке, ржавеют и рассыпаются. Чтоб хоть как то сохранить наследие наших далеких предков, попробуем пропитать металл льняным маслом. Уверен в древности за металлом ухаживали такими же методами, натирая или вываривая предмет в растительных маслах, которые получалось добыть теми или иными способами. После пропитки железные предметы выглядят намного красивей и теперь можно не боятся что историческое наследие превратится в труху.
Накладки на этом средневековом ноже, похоже сделаны из кости какого-то животного. А рядом лежит пинцет времен Древней Руси. Возможно кто-то, когда-то этой штукой выщипывал свои брови. В общем как вы поняли, вакуумной установкой можно найти много интересных применений и в дальнейших постах мы ее будем часто применять в литейном ремесле.
Для справки. Съемка этого выпуска заняла порядка двух месяцев. При том, что большая часть времени было потрачено на поиски и устранения утечек в вакуумной системе. К счастью вазелин и герметик решают все. Ну не все конечно, но многое, в прочем как и синяя изолента.
Стоимость сегодняшней установки с учетом вакуумного компрессора, вакууметра, фитингов и прочих мелочей обошлась примерно в 500 баксов. Кто то может сказать а чего так дорого? На самом деле собственноручно собранное устройство не имеет цены, тем более что оно неоднократно будет использоваться в различных экспериментах, которые помогут узнать наш мир лучше.
Импульсный радар
Доплеровский радар
Разбираемся с принципом работы доплеровского радара. Этот тип радарных устройств используется для измерения скорости движения объекта, например, транспортного средства.
В настоящих радарах используются радиоволны, а в нашей настольной модели - тоже волны, но ультразвуковые.
Правда ли, что Фаренгейт принял за 100 градусов температуру тела своей больной жены?
Согласно распространённой версии, немецкий естествоиспытатель собирался зафиксировать важную отметку на своей шкале на уровне нормальной температуры человеческого тела. Однако у его супруги в этот момент был жар, из-за чего сегодня 100 °F соответствует 37,8 °C. Мы проверили, насколько правдоподобна эта легенда и разобрались в истории появления температурных делений.
(Спойлер для ЛЛ: неправда)
Если воспользоваться онлайн-калькулятором для перевода градусов Фаренгейта в более привычные нам градусы Цельсия, то получим следующий результат:
То есть, действительно, если версия с температурой тела как мотивом истинна, то эталоном для Фаренгейта должен был послужить не совсем здоровый человек. Ознакомимся с историей появления его изобретения поподробнее.
Даниэль Габриэль Фаренгейт родился в 1686 году в Данциге (нынешнем Гданьске) в немецкой семье. С юных лет он проявил интерес к естественнонаучным экспериментам, и позднее, когда уже обосновался в Нидерландах, изготовил термометр и барометр. Сначала термоскопической жидкостью ему служил спирт, однако около 1714 года он заменил спирт ртутью, чем достиг гораздо большей точности измерений. Наконец, в 1724 году он предложил принципиально новую шкалу, которая станет стандартом в англоязычных странах для метеорологических, промышленных и медицинских целей на следующие два с половиной века. Для перевода температуры по этой шкале в градусы Цельсия и обратно используются следующие формулы:
Многие люди, впервые сталкивающиеся с ними, сетуют на неудобство подобного преобразования. Однако шкала Цельсия была предложена на 18 лет позже, в 1742 году, то есть вопросы в данном случае должны быть обращены не к Фаренгейту.
Итак, что мы знаем сегодня о трёх калибровочных точках шкалы Фаренгейта?
Задумавшись о подходящей разметке для своего будущего термометра, Фаренгейт в 1708 году посетил пожилого датского астронома Оле Рёмера (не путать с Реомюром), который разработал собственную шкалу. Следует отметить, что у Рёмера температура кипения воды равнялась 60 градусам, за ноль была взята температура очень холодной зимы в Дании, вода замерзала при 7,5 градуса, а нормальная температура тела составляла 22,5 градуса.
Много лет спустя в письме к другому физику Фаренгейт расскажет об этом своём визите:
Таким образом, за базу своей шкалы Фаренгейт взял разработку Оле Рёмера, однако для удобства умножил некоторые (но не все, как мы убедимся далее) числа на 4. При этом уже в описании шкалы датчанина упоминается некая «температура тела». Однако это не даёт точного ответа на вопрос о калибровочных точках. В своей публикации 1724 года Фаренгейт пишет, что в его шкале таковых используется три: максимально низкая температура смеси льда, воды и нашатыря или даже морской соли» (0 °F), температура таяния льда (32 °F) и температура тела (96 °F). Однако это не совсем корректное сообщение. Как отмечают современные учёные, в первом случае можно получить +5 °F или даже –8 °F (в случае морской соли), то есть это даже не одна и та же величина, не говоря уже о несоответствии нулю. Возможно, права легенда о том, что за ноль было взято положение столбика в аномально холодную зиму 1708–1709 годов в Данциге (а не в Дании).
После смерти Фаренгейта его шкала немного поменялась. В 1776 году комиссия Лондонского Королевского общества во главе с Генри Кавендишем приняла решение откалибровать шкалу так, чтобы вода замерзала ровно при 32 °F, а кипела, соответственно, при 212 °F (расстояние в 180 градусов — круглое число, особенно для градусов). Так что сегодня «нормальная температура тела» составляет не 96 °F, как при Фаренгейте (сейчас это было бы равно 35,56 °С), а 97,88 °F (в подмышечной впадине) и 98,6 °F (во рту).
Да, и, наконец, о жене Даниэля Фаренгейта. Увы, увлечённый своими опытами, за всю свою жизнь он так ни разу и не женился.
Ещё нас можно читать в Телеграме, в Фейсбуке и в Вконтакте.
В сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла), а в день обычно публикуем не больше двух постов.
Изготавливаем электролюминесцентный индикатор по технологиям 60-х годов
В прошлый раз я показал вам свою коллекцию советских электролюминесцентных индикаторов. Я капитально подсел на эту тему и за последние три месяца получил технологию изготовления самодельных индикаторов, которые уже не стыдно показать читателю.
Думаю еще через несколько месяцев я смогу написать уже Исчерпывающее руководство по изготовлению самодельных индикаторов, с подробным обоснованием всех возможных комбинаций материалов, но пока же ограничусь описанием проведенных экспериментов и полученными текущими результатами.
Умельцы сделали поддон мотора автомобиля прозрачным и удивились, как там все работает
Эксперимент провели сибиряки, известные своими автомобильными опытами на стыке безумия, отваги, забавы и пользы ради
Вот как описывает его суть сам автор и ведущий: «Сделаем на двигатель прозрачный поддон, сделаем на него прозрачную клапанную крышку, соответственно, отмоем его, зальем туда чистенькое масло и посмотрим, как все это дело выглядит изнутри, когда работает мотор, — как стекает масло, как крутится коленвал.
Забегая вперед, но вместе с тем не отравляя тебе удовольствие от просмотра спойлерами, скажем: все прошло очень-очень удачно, прозрачную крышку клапанов тоже сконструировалили. И, самое главное, вволю налюбовались на богатый внутренний мир работающего мотора. В частности, узнали новое и интересное про то, отчего это у них двигатель внутри в масле от пят до ушей.
Турбинка
Мендосинский мотор в действии
Мендосинский мотор (он же Мендосинский бесколлекторный магнитно-левитационный солнечный мотор Ларри Спринга) назван в честь округа Мендосино, что на побережье штата Калифорния, США. Здесь живет изобретатель Ларри Спринг, который 4 июля 1994 года изобрел данный мотор. Эта модель долгое время стояла на подоконнике магазинчика Ларри, и через некоторое время она стала настоящей достопримечательностью округа, ведь ротор вращался и вращался, будучи подвешен буквально в воздухе.
Мотор Спринга, как и любой другой мотор, состоит из ротора и статора. Однако мендосинский мотор — это не совсем обычный мотор. Статор мендосинского мотора — это подставка с постоянным магнитом и с магнитной опорой, а ротор — диэлектрический каркас с набором солнечных батарей, установленных поверх катушек, намотанных на левитирующий над магнитными подставками ротор.
Фотоны солнечного света активируют солнечные батареи, которые в свою очередь рождают электрический ток. Ток проходит через катушки, намотанные на ротор, и возникающие магнитные поля катушек, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита (статора), приводят ротор во вращение.
Выражаясь более точно, сила Ампера со стороны магнитного поля постоянного магнита — выталкивает проводники катушек, по которым течет ток. А поскольку катушки получают питание по очереди, то и выталкиваются они по очереди.
Таким образом, мендосинский мотор можно классифицировать как бесколлекторный магнитно-левитационный солнечный мотор малой мощности — разновидность бесколлекторного электродвигателя с магнитным статором и с обмотками возбуждения ротора, питаемыми энергией солнца.
Маленькая модель преобразует всего пару ватт мощности, и для промышленных целей этого, конечно, не достаточно, но в качестве наглядного макета — вполне пойдет.
Ротор, насаженный на металлический вал, имеет квадратное сечение, благодаря чему с четырех сторон ротора уютно размещены солнечные батареи. Ротор располагается горизонтально, а на концах вала установлены постоянные кольцевые магниты. Именно благодаря этим магнитам по бокам ротор и левитирует, сводя трение практически к нулю.
Магниты на концах вала ротора зависают над магнитными подставками, удерживая ротор в подвешенном состоянии. Магнит, расположенный непосредственно под ротором, необходим для создания магнитного поля статора, от которого мог бы отталкиваться ротор для вращения.
Когда на одну из сторон ротора падает солнечный свет, одна из солнечных батарей, установленных на роторе, генерирует электрический ток, который направляется в обмотку ротора, расположенную около магнита статора. Ток, устремляющийся в обмотку, создает магнитное поле соответствующего полюса ротора, и ротор отталкивается этой обмоткой от постоянного магнита статора.
Таким образом ротор вращается — каждая обмотка поочередно получает питание и отталкивается: следующий солнечный элемент попадает под свет, генерируется ток, возбуждается обмотка, - ротор вращается дальше. Пока на ротор падает достаточно солнечного света, мотор будет вращаться. Это своего рода аналог коммутатора коллекторного двигателя, только «световой».
Что касается подвески ротора, то она выполнена на постоянных магнитах для того, чтобы свести трение к минимуму, ведь мощность мотора крайне мала, чтобы преодолевать сколь-нибудь значительное трение, поэтому трение оставлено лишь о воздух. Но с одной из сторон ось ротора все же подпирается стенкой для придания ротору дополнительной устойчивости, для создания условия устойчивого равновесия. В таком состоянии мотор может работать месяцами и годами, при условии что на него падает хотя бы немного света.