Юный техник, 2003 № 11

8. При некоторых условиях чистую воду без посторонних примесей можно охладить до температуры —5 °C. Если после этого какой-либо предмет, например песчинка, попадет в переохлажденную воду, то мгновенно начинается кристаллизация. Какая часть воды замерзнет? Потерями тепла пренебречь. Удельная теплоемкость воды с = 4200 Дж/(кгК), удельная теплота плавления льда = 330 кДж/кг.

9. График зависимости температуры воды в чайнике от времени показан на рисунке. Оцените массу воды в чайнике. Сколько времени вода будет кипеть? Мощность чайника 2,1 кВт. Удельная теплоемкость воды с = 4200 Дж/(кг-К), удельная теплота парообразования L = 2,3 МДж/кг. Потерями тепла пренебречь.

10. В античные века для погружения под воду использовали колокол. Естествоиспытатель помещался под колокол, после чего вся конструкция медленно погружалась в воду. Оценить объем воды, которая зальется в колокол без естествоиспытателя после погружения на глубину 30 м? Объем колокола принять равным 1,6 м³. Температуру считать постоянной.

11. К городской электрической сети напряжением V = 220 В подключена лампочка мощностью 100 Вт. Лампочку какой мощности нужно подключить последовательно к первой лампочке, чтобы количество теплоты, выделяемое первой лампочкой, уменьшилось вчетверо? Сопротивление лампочек считать постоянным.

12. На высоте Н над закрепленным шариком с зарядом Q находится шарик, заряд которого равен q = Q/З, а масса — m. Верхний шарик отпускают, и он начинает падать в направлении нижнего шарика. На какое минимальное расстояние h сблизятся шарики? Считать, что радиусы шариков много меньше h и верхний шарик движется вдоль вертикали.

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Робот идет по следу

Вы уже прочитали, наверное, статью «Зачем роботу улыбка?», в которой идет речь о бытовых роботах. Такое устройство, конечно, построить дома довольно сложно, но изготовить робот-тележку, который сможет, к удивлению тех, кто не знает, в чем дело, доставить из кухни в гостиную сервировочный столик или возить пылесос по труднодоступным уголкам комнаты, вам вполне по силам.

Чтобы робот «знал» дорогу, к полу приклеивают скотчем или укладывают под ковер кусок провода, выполняющего роль дорожки-путеводителя (см. рис. 1).

Одним концом при помощи вилки X1 через резистор с высоким сопротивлением (2,2 МОм) он безопасно связан с осветительной сетью 220 В. Благодаря низкой частоте, уровень электрического поля резко спадает по мере удаления от дорожки «а». В непосредственной близости от нее поле воспринимают антенные датчики WA1, WA2, связанные с блоками управления моторов левого и правого борта тележки А1, получающей ток от батареи. Пока дорожка «а» располагается примерно посередине между датчиками WA1, WA2, электромагнитное поле дорожки практически не оказывает влияния и блоки управления разрешают работу обоих моторов с одинаковой скоростью. Робот движется по прямой. Если в силу изгиба дорожки, например, датчик WA1 левого борта сблизится с дорожкой «а», то по его сигналу левый мотор остановится, а правый, продолжая работать, заставит тележку уклониться влево. При этом датчик WA1 снова удалится от путеводной дорожки, а левый привод вступит в работу. Аналогичным образом происходит стопорение и повторный пуск правого привода в случае уклонения робота в противоположную сторону.

Можно автоматически останавливать тележку в конце трассы. Для этого достаточно снабдить дорожку «а» Т-образным окончанием «б», при сближении с ним двух датчиков WA1, WA2 бортовая автоматика выключит оба привода.

При необходимости можно организовать промежуточные остановки, если при дорожке «а» поместить изолированные от нее поперечины «в», присоединяемые к источнику сигнала 50 Гц посредством переключателя либо кнопки SB1. Примерно так же устроены промышленные роботы, перевозящие на заводах детали.

Теперь, когда вы познакомились с принципом управления системы, давайте разберемся в устройстве ее бортовых электронных блоков. Один из них (они одинаковы и независимы один от другого) схематически представлен на рисунке 2.

«Изюминкой» блока является полевой транзистор VT1, к затвору которого присоединен датчик WA1. Пока датчик находится вне заметного влияния электрического поля путеводной дорожки, транзистор VT1 открыт и сопротивление его перехода сток-исток мало. Напряжение на стоке VT1 и базе VT2 первого усилительного каскада мало, транзистор VT2 заперт, а составной транзистор VT3, VT4 усилителя мощности находится в открытом состоянии, обеспечивая работу своего привода с двигателем M1.

При близком соседстве WA1 с локальным полем все транзисторы переключаются, и происходит остановка привода.