Юный техник, 2003 № 07 - [15]
Свыше 700 ребят из более чем семидесяти регионов нашей страны приехали сюда, чтобы рассказать о своих исследовательских работах в области биологии, физики, химии, математики, археологии, астрономии, экологии…
Побывали на конференции члены Экспертного совета ПБ нашего журнала. Конечно же, их больше всего интересовали работы по техническому творчеству.
Сегодня вашему вниманию будут предложены: простой прибор для определения качества питьевой воды, индикатор здоровья как инструмент исследования самочувствия учащихся в школе и современный взгляд на технологию изготовления древними мастерами костяных стрел.
ПИТЬ ИЛИ НЕ ПИТЬ?
Геологи, охотники, строители, туристы постоянно задают себе этот вопрос, оказываясь в походных условиях. Как убедиться, что вода, взятая из неизвестного источника, кристально чистая? Сомнения мог бы рассеять малогабаритный прибор, но такого в природе пока не существует. Качество воды сегодня определяют только в лабораториях, где есть соответствующее сложнейшее оборудование и штат квалифицированного персонала. Но вот, похоже, вскоре такой прибор может появиться, причем прибор простой в обслуживании, малогабаритный, а главное — дешевый.
Второй год занимается в Центре технического творчества учащихся города Златоуста Илья Балабанов. Со стороны его увлечение может показаться странным. Из небольшой емкости сливает он в воронку воду из различных источников.
Но... В воронке есть контактное устройство, которое количество капель преобразует в число импульсов, а подсчитывает их немного переделанный Ильей калькулятор.
Физик, взглянув на этот прибор, сказал бы, что это хорошо всем известный прибор для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости. Если температура и давление окружающего воздуха постоянны, то силы поверхностного натяжения зависят только от наличия растворенных в воде веществ. Глицерин или стиральный порошок, например, ослабляют их, капли получаются мельче и вода капает быстрее. А есть вещества, которые, наоборот, увеличивают силы поверхностного натяжения, а значит, из воронки упадет меньше капель — ведь каждая будет крупнее эталонной.
На эту взаимосвязь и обратил внимание Илья Балабанов. 10 граммов чистой, пригодной для питья воды в его приборе превращаются в 214 капель. Это — эталон. Если же в воде есть примеси, число капель может быть больше или меньше. А чем больше разница, тем ниже качество воды.
На основании экспериментов и расчетов Илья вывел зависимость — она представляет собой нисходящую кривую. А сама малогабаритная установка выглядит так (см. рисунок). К микрокалькулятору 1 крепится специальная химическая воронка 2 объемом 10 мл. Под ней размещены электрические контакты 3, которые соединены с калькулятором. По окончании вытекания жидкости он фиксирует число капель. По графику зависимости 4, который наклеен на лицевой стороне калькулятора, можно быстро определить коэффициент поверхностного натяжения воды и судить о ее пригодности. Как видите, таким прибором может пользоваться даже неопытный человек. Кстати, конструкцию прибора можно еще упростить, исключив из него расчет зависимости по графику. Калькулятор, если его запрограммировать, может сам выдавать значения пригодности воды в пищу. Это будет следующим этапом работы юного изобретателя.
ИНДИКАТОР ЗДОРОВЬЯ
Представьте себе школьный урок. Все склонились над тетрадями, пишут контрольную. Тишина. Но вот учитель объявляет небольшую паузу и предлагает каждому ученику указательными пальцами правой и левой рук одновременно коснуться двух металлических дисков, установленных на парте. Секунда, другая — и на табло над доской высвечиваются цифры. О чем они говорят учителю?
Чтобы ответить на поставленный вопрос, нужно послушать Андрея Лопатинского, ученика лицея № 19 города Тольятти. Это он предлагает в начале каждого урока, затем в его середине и в конце проводить подобную процедуру. Что удивительно, в начале урока показатели выше, потом они резко снижаются. Еще хуже дела обстоят, когда класс пишет контрольную. А объясняется эта разница, конечно же, усталостью, перенапряжением. Как же измеряет Андрей эти вроде бы не физические параметры учеников?
Человеческое тело представляет собой проводник, электрическое сопротивление которого меняется в зависимости от внешних факторов. Когда мы спим — оно выше, стоит возбудиться, напрячься, расстроиться — резко уменьшается. С точки зрения физики, наше тело представляет собой электролит, характеристики которого меняются.
Прибор, предложенный Андреем Лопатинским, очень прост. Состоит он из микроамперметра и двух пластин из разнородных металлов, например, латуни и алюминия.
Для простоты вместо пластин можно взять две трубки.
Из школьного курса физики и химии известно, что разнородные металлы образуют гальванические пары. Именно на этом принципе основано измерение контактной электрохимической разности потенциалов при приложении рук учеников к трубам. И если, например, приложить руки к трубкам и глубоко подышать, стрелка пойдет вверх. Стоит только заболеть, плотность «электролита» больного снижается — стрелка прибора может не отклониться вовсе. Градуировку прибора проводят, измеряя потенциал людей одного возраста, например, школьного класса. Затем показания прибора усредняют, вычисляют среднее арифметическое, и это значение можно принимать за норму.
