Эта игрушка основана на самом простом, самом общем объекте в доме, который перемещается, когда есть тепло. Это - двигатель, сделанный из термометра.
В этом случае, термометр не с жидкостью в стеклянной трубе, а скорее тип дисков, куда игла перемещается как стрелка часов через числа на дисках.
Сердце этого типа термометра - биметаллическая полоса, которая является просто двумя полосами различных металлов, соединенных вместе. В термометре полоса завершена в спираль, и диски присоединены к центру.
Понятие позади игрушки очень просто.
Предположите, что мы помещаем термометр в маленькие качели. Тогда мы помещаем вес в конец дисков, и помещаем другой вес в другой конец качелей, чтобы почти уравновесить качели.
Если термометр будет холодным, то вес наклонится к концу качелей (где низкие числа находятся на дисках). Когда это случится, качели будут выведены из равновесия, и сторона термометра опустится.
Если основание будет горячо, то диски повернутся к более высоким числам, неся вес к центру качелей. Это изменение в критическом положении заставит качели идти верх, поднимая термометр от горячего основания, и в более прохладный воздух.
Поскольку термометр охлаждается, изменения веса снова, и целый процесс повторяет себя, много раз.
В нашем двигателе высокой температуры мы используем только самую важную часть термометра, биметаллическую полосу. Первый двигатель, показанный здесь, использует большую катушку от большого термометра за восемь долларов, который я нашел в местном хозяйственном магазине.Второй двигатель построен из меньшего термометра за четыре доллара.
Биметаллической полосе обычно сгибали один край далеко от катушки, чтобы держать катушку в месте в термометре. Это хорошее место, чтобы приложить вес.
В наших двигателях вес - медный винт с орехом или два на этом. Орех позволяет нам регулировать баланс веса, чтобы заставить двигатель управлять лучше. Мы можем продвинуть орех или вниз просто поворачивая его.
Головку винта откусывакм плоскогубцами.
Винт присоединен к катушке двумя маленькими кусочками медного провода, прикрученными плоскогубцами.
Центр катушки присоединен к качелям с большим количеством медного провода. В этом случае, я помещал две части провода (один с обеих сторон внутреннего конца полосы) против полосы и крутил их сильно плоскогубцами. Я тогда спаял искривленные медные провода.
Качели сделаны из нескольких вешалок. согнуты вокруг гвоздя,чтобы свободно качаться.
Провода от центра катушки спаяны на два провода вешалки, чтобы закончить конец катушки качелей.
Вес должен быть полностью на за пределами качелей (далеко от центра), когда термометр находится при комнатной температуре.
Я тогда помещал несколько проводов через провода вешалки между центром и концами, чтобы сделать собрание немного более крепким. Они, возможно, не необходимы.
Противовес - другой медный винт. В первом двигателе я пошёл по трудному пути - спаивая гайки на провода вешалки, и вворачивая гайки на винт. Во втором двигателе я приложил голову винта к вешалкам с некоторым медным проводом, затем спаял провод к плечикам. Гайки могут тогда быть легко ввернуты на другую сторону винта. Я рекомендую второй подход, это намного легче.
Центр - просто гвоздь, забитый в блок деревяшки. В этих двигателях я сверлил отверстия в деревяшке и выдвинул части провода плечиков в них, но гвоздь будет работать прекрасный.
Одна вещь, чтобы отметить в этом пункте: провода вешалки согнуты немного вверх, к которому центр ниже центра качелей. То, что это означает, - то, что, если бы Вы не поддержали, dcq бы бы повернулось вверх тормашками. Это, как предполагается, непостоянно, точно противоположность вида баланса имела обыкновение нагружать вещи. Мы будем препятствовать этому поворачиваться вверх тормашками, держа ниже, близко к столу. Этим путем один конец или другой будут обычно касаться стола.
Работа двигателя
Чтобы управлять двигателем, вылейте чашку очень горячего чая (или только очень горячей воды), и установите катушку в чашке. Это должно быстро щелкнуть весом к центру качелей. Если это не щелкает весом, вес может быть слишком тяжелым, или расположенный слишком далеко на винте. Внесите изменения, такие как вворачивание гайки ближе к катушке, или удалению гайки или двух. Вы должны убрать так много веса, как катушка может легко щелкнуть, помещенный столь же далекий от катушки, как Вы можете, все еще позволяя катушку щелкнуть весом.
Вы можете найти полезным прибавить вес, препятствовать этому понижаться слишком далеко.
Некоторые усовершенствования меньшего двигателя.
Чтобы удостовериться, что менее дорогие термометры будут работать как основание для двигателя, я построил второй двигатель, используя меньшую биметаллическую катушку. В то же самое время, я включил некоторые усовершенствования, которые я изучил из работы с первым двигателем.
У второго двигателя есть меньшие качели. Это - то, не потому что катушка меньше. Вместо этого это должно заставить движение веса иметь больший эффект на баланс качелей.
Идеально, длинный пластмассовый винт вероятно был бы лучше чем медный винт как держатель для веса. Это позволило бы винту быть достаточно длинным, чтобы поразить центр (или еще дальше), делая намного больший выводящий из равновесия эффект на качели. Однако, я использовал то, что я имел под рукой.
Создание меньших качелей позволило мне делать это из единственной части провода плечиков. Это сделало постройку намного легче, и получающееся собрание намного более крепкий.
Я добавил часть медного провода, чтобы препятствовать тому, чтобы вес ехал мимо проводов качелей. Я нашел, что, если вода была очень горяча, иногда вес качался полностью вокруг, и мешал двигателю работать.
Поскольку я уже упоминал, я также нашел намного более легкий способ приложить винт противовеса.
Наконец, я добавил другой провод, прибывающий из блока леса, чтобы действовать как остановка для качелей, таким образом это не будет давать чаевые пока, что вес застрял во внутреннем положении.
Я также изменял к лучшему чашку чая. Я нашел, что, поскольку чай охладился, я должен был продолжать регулировать вес противовеса, чтобы держать машинную работу. В новом двигателе я держу воду, кипящую при использовании соды сокращения, может и свеча. Вода налита в вогнутую часть банки от пива.
Как это работает
Есть два важных принципа в операции этого двигателя. Каждый - отличительное расширение, и другой гистерезис.
Большинство металлов (и много других материалов) расширяются когда взято от комнатной температуры до температуры кипящей воды. Но каждый металл расширяется по различной норме.
Биметаллическая полоса в термометре составлена из двух металлов, у которых есть совсем другие нормы расширения.
В катушке металл на внешней стороне расширяется более быстро чем металл на внутренней части. Это заставляет катушку сворачиваться, когда она нагрета. Энергия высокой температуры в горячей воде преобразована в механическую энергию, поскольку полоса сворачивается. Эта механическая энергия используется, чтобы поместить вес ближе в центр качелей, которые являются изменением в потенциальной энергии. Эта потенциальная энергия преобразована назад в механическую энергию как скалы качелей далеко от горячей воды.
Второй принцип, гистерезис, то, что держит двигатель от простого повышения до определенного пункта, и остановка, как нормальный термометр сделала бы.
Поскольку я упоминал ранее, действия катушки как весна. Это позволяет весу действовать против завивания катушки, когда катушка низка, и затем внезапно действовать с вьющейся катушкой, когда катушка высоко.
Результат состоит в том, что качели более устойчивы с одним или другим концом вниз, и непостоянны в промежуточном положении. Эта тенденция быстро щелкнуть от одного края до другого является гистерезисом. Двигатель - пример бистабильной системы, иногда известной как неустойчивый генератор.
----------------------------------
Источник: www.scitoys.com
Перевод: PROMT-Translator)), MacGyver