Другое

Главная ] Вверх ] Новости ] Это интересно ] Юмор ] Ссылки ] Поиск ] Гостевая книга ] Карта сайта ] Контакты ]

 

 

Кинематика
Динамика
Динамика ч.2
Колебания и волны ч.1
Колебания и волны ч.2
Колебания и волны ч.3
Давление
Тепловые явления ч.1
Тепловые явления ч.2
Гидростатика
Уравнение Бернулли
Волны
Оптика
Оптика. Часть 2
Оптика. Часть 3
Поляризация
Электричество и магнетизм
Электричество и магнетизм. ч.2
Другое

Главная > Это интересно > Сто тысяч почему > Другое

 

Как лапки геккона прилипают к поверхности?

Отвечает Келлар Отэм (Kellar Autumn) из Колледжа Льюиса и Кларка:

На лапках гекконов нет никаких липких веществ. Зато их ступни покрыты миллионами микроскопических щетинок. На конце каждой щетинки имеется множество наноструктур, которые называются лопаточками и обеспечивают тесный контакт с различными поверхностями.

В прошлом году мы с коллегами выяснили, что сцепление щетинок с поверхностью обеспечивается слабым межмолекулярным ван-дер-ваальсовым взаимодействием, которое обусловлено скорее геометрией наноструктур, нежели их химическими особенностями. На основании нашего открытия мы сделали вывод, что любую поверхность можно сделать «липкой», если покрыть ее мельчайшими выступами. Этот принцип удалось использовать для создания первой искусственной гекконовой лапки.

Управление прилипанием и отлипанием тоже связано с геометрией, а не с химией. Все 6,5 млн. щетинок средней ящерки могут выдержать вес до 130 кг. Впечатляющая сила сцепления заставляет задуматься: как же гекконы отрывают свои лапки от поверхности всего за 15 мс? Оказалось, что щетинка легко отцепляется, если ее наклонить на 30°: ствол волоска действует как рычаг, отрывающий лопаточки от поверхности. Чтобы уменьшить усилие, геккон отлепляет щетинки по очереди, а не вес сразу.

Как работает солнечная энергия?

Отвечает Пол Аливисатос (A. Paul Alivisatos), заместитель ди­ректора Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли, возглавляющий проект по исследованию энергии Солнца

Солнце, освещая солнечную батарею, своей энергией освобождает электроны в солнечных элементах, что приводит к возникновению электрического тока, который можно использовать как в обычных карманных калькуляторах или в домах, так и на марсианских научно-исследовательских станциях. В обычных кристаллических кремниевых элементах атомы кристаллов кремния связаны общими электронами. Луч света, воздействуя на эти несвободные электроны, переводит их на более высокий энергетический уровень. Эти электроны способны двигаться по кристаллу более свободно, чем раньше, образуя тем самым электрический ток. Изменение состояния электрона обусловлено тем, что при воздействии солнечных лучей, проникающих в кристаллы кремния, отдельные фотоны взаимодействуют с электронами, сообщая им энергию. Это приводит к перемещению электрона на более высокий энергетический уровень, на котором он остается до тех пор, пока эта энергия не будет использована в тех или иных целях.

Исследователи находятся как в постоянном поиске новых применений этого принципа, так и в процессе совершенствования уже созданных солнечных элементов. Эффективность таких устройств, основанных на кристаллических клетках кремния, составляет примерно 22-23%. Иными словами, именно такой процент солнечной энергии преобразуется в электричество. В то время как устройства, использующиеся в обычной жизни, например солнечные панели, размещаемые на крышах домов, обладают меньшей эффективностью (около 15-18%), солнечные батареи на искусственных спутниках способны трансформировать солнечную энергию с эффективностью до 50%.

Несмотря на то что скорость преобразования энергии — один из важнейших показателей эффективнос­ти системы, в разработке солнечных батарей прихо­дится считаться как с ценой используемых материалов, так и с масштабами производства. По мнению Пола Аливисатоса. кремниевые технологии могут оказаться малоэффективными не только по причине несовершенства материалов, но и в связи с дорогостоя­щим производством.

Если бы исследователям удалось изобрести новый тип солнечных элементов, которые, быть может, с некоторой потерей эффективности, но оказались бы экономически более выгодными, то появилась бы возможность компенсировать низкую скорость переработки энергии достаточным количеством солнечных батарей, покрывающих большие площади. В настоящее время многие компании и университеты проводят исследования с другими материалами, например с различными видами пластмасс. Цель — добиться эффективности как в технологическом, так и в экономическом плане.  

В мире науки № 8. 2009

Почему у ветровых турбин три узкие лопасти, а у моего потолочного вентилятора - пять широких?

Отвечает Дейл Берг (Dale E. Berg), сотрудник отдела по разработке технологий использования энергии ветра Национальной лаборатории Сандия

Число и форма лопастей ветровой турбины и потолочного вентилятора определяются назначением самих устройств. Ветровая турбина должна захватывать набегающий на нее с большой скоростью ветер и вырабатывать электроэнергию с максимально возможной эффективностью, а вентилятор — медленно разгонять воздух в помещении  Для того чтобы энергия была недорогой, лопасти ветровой турбины должны вращаться как можно быстрее, но так чтобы шум генератора не превышал определенного порога. При низкой скорости увеличивается вращающий момент и приходится использовать более дорогие узлы трансмиссии. Все это требует применения лопастей, создающих подъемную силу, т.е. напоминающих по форме крыло самолета. При такой конструкции по одну сторону лопасти создается более высокое давление, чем по другую: такая разница давлений и заставляет ее вращаться. Исходя из конструктивных и экономических соображений, специалисты установили,  что оптимальное число лопастей — три: если их одна или две. то возникают проблемы динамического характера, а если более трех, то встает проблема крепления лопастей.

Назначение потолочного вентилятора — поддержание комфортных условий в помещении за счет осторожного бесшумного перемешивания воздушных масс. Его лопасти должны вращаться медленно (отчасти в целях безопасности), а цена — быть общедоступной. Коэффициент полезного действия — не самый важный параметр, поскольку даже работая 24 часа в сутки, потолочный вентилятор потребляет примерно 60 кВт»ч энергии в месяц, что при средней цене за электричество соответствует $6. По этим причинам большинство вентиляторов — не очень эффективные устройства с точки зрения захватывания воздуха. Лопатки, закрепленные под небольшим углом, просто направляют воздух перпендикулярно плоскости вращения -вперед, если вентилятор стоит на столе или полу, и вниз, если он подвешен к потолку. Широкие, плоские лопасти недороги и просты в изготовлении, создаваемой ими тяги достаточно для выполнения поставленной задачи. Чем больше лопастей, тем лучше, но до определенного предела. Чаще всего их четыре или пять, в таком случае соотношение эффективности и цены оптимально.

 В мире науки. № 5 2009 года

Назад Вверх

Главная > Это интересно > Сто тысяч почему > Другое

Главная ] Вверх ] Новости ] Это интересно ] Юмор ] Ссылки ] Поиск ] Гостевая книга ] Карта сайта ] Контакты ]

Рейтинг@Mail.ru

© Натали, Алекс и К° 2003 - 2011 г.                            

 

Hosted by uCoz