Техника твоими руками

МОГУЧАЯ СИЛА СЛАБЫХ КОЛЕБАНИЙ

Бывали случаи, когда вновь установленные машины начинали вибрировать, вибрация все возрастала, превращалась в мощные колебания, приводившие к разрушению фундамента, на котором стояли эти машины.

Сейчас подобные происшествия исключены. Существуют специальные приборы для наблюдения за работой только что пущенной машины. Приборы зорко следят, нет ли вибрации, не угрожает ли она катастрофой.

Но не всякие колебания опасны. Опасны те колебания, которые приводят к так называемому резонансу.

В далеком прошлом известно много случаев разрушения мостов, зданий, фундаментов машин в результате резонанса.

Чтобы понять, от чего зависит резонанс, проделайте такой опыт.

Из нитки и хлебного мякиша или воска сделайте маятник. Начните его раскачивать легкими толчками пальца. Если вы будете эти толчки производить ритмично в такт колебаниям маятника, то его можно раскачать очень быстро. Нужно только, чтобы толчки совпадали с движениями маятника.

Еще один пример, когда легкими, слабыми толчками можно раскачать большой маятник, — это раскачивание качелей.

Но если мы хотим затормозить и остановить качели, то наши толчки надо делать невпопад с их движением. Тогда качели быстро затормозятся.

Для того чтобы два маятника настроить в резонанс, надо сделать их одинаковой величины.

Подвесьте к натянутой горизонтально веревочке два одинаковых маятника, сделанных, как и в предыдущем опыте, из ниток и шариков из хлебного мякиша или воска.

Качните один из маятников. Через несколько секунд начнет раскачиваться и другой, сначала слабо, а затем все сильнее и сильнее. Колебания от первого маятника через веревочную «перекладину» передаются второму, и он, будучи одинакового размера с первым, тоже начнет раскачиваться.

Но стоит сделать один маятник короче другого, условие резонанса нарушается, второй маятник будет «равнодушно» висеть и даже не сдвинется с места, сколько бы ни качался первый.

Вибрация, колебания — нежелательные явления в технике, когда они появляются непрошеными гостями. Если они не всегда приводят к быстрому разрушению сооружений и машин, то, действуя постепенно, все-таки значительно ускоряют их износ. Однако инженеры в настоящее время стали использовать вибрацию для некоторых видов работ, заставили ее приносить пользу.

Например, вибрация применяется для уплотнения еще не затвердевшего бетона, для транспортировки бетона самотеком по трубам, расположенным наклонно: без вибраторов бетон застревал бы в трубах.

Рассмотрим интересное применение вибрации при забивке в грунт свай и железных балок особой формы — шпунтов.

Раньше сваи и шпунты забивали в землю ударами мощных копров, или, как их называют, «баб».

Новый способ состоит в том, что небольшое специальное устройство заставляет вибрировать поставленную вертикально длинную шпунтину. Вибрация передается через нее грунту, и его частицы становятся настолько податливыми, что стальная балка постепенно погружается в землю уже под давлением собственного веса. Этот способ забивки шпунтов более дешев и производителен, чем какой-либо иной.

А теперь проделайте опыт, который покажет, что частички земли при вибрации становятся очень податливыми, похожими на частицы жидкости.

Положите на дно чашки шарик, сделанный из пробки. Диаметр шарика может быть 1–1,5 сантиметра. Затем насыпьте в чашку какую-нибудь крупу, например рис, и положите на ее поверхность металлический шарик (от шарикового подшипника) такого же примерно размера, что и пробковый шарик.

Быстро встряхивая чашку, заставляя ее вибрировать, наблюдайте, что произойдет с шариками.

Вы увидите через некоторое время, что металлический шарик погрузился в крупу, «утонул» и, как вы потом убедитесь, дошел до самого дна чашки. А пробковый шарик, наоборот, «всплыл» на поверхность крупы. Произошло то, что обычно происходит, когда мы имеем дело с жидкостью: более тяжелое тело утонуло, более легкое — всплыло.