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本と記事
発明の科学 クリックと物理
あなたは本の XNUMX 分の XNUMX を読みました。 読んだ内容の意味をできるだけ簡潔に要約してみると、次のようになります。 独創的な問題は長い間試行錯誤によって解決されてきました (そして現在も解決され続けています)。 この方法は非効率的であるため、問題を解決するために多大な労力、時間、費用を費やす必要がありました。 発明は何年も遅れることがよくあります。 科学技術革命には、根本的に新しい発明方法が必要でした。 発明的問題解決理論 (TRIZ) が登場し、「空の」選択肢を分類せずに問題を解決することを教えています。 主な考え方は次のとおりです。技術システムは自然に発生し、発展します。 これらの規則性を研究することで、独創的な問題を解決するためのテクニック、つまりツールが得られます。 出会ったテクニックは、次の XNUMX つのグループに分けることができます。 -「事前に行う」テクニックなど、さまざまなトリック。 - 物理的な効果や現象の使用に基づく技術。その中には「凝集状態を変更する」技術が含まれます。 - 狡猾さと物理学の両方を含む複雑な技術、たとえばフェポールの構築。 ほとんどの場合、独創的な問題を解決するときは、最初に狡猾さを適用し、次に物理学を適用する必要があります。 成功は両方の組み合わせから生まれます。 したがって、発明の問題を解決する際の物理学の使用は、発明理論の最も重要な部分の XNUMX つです。 狡猾さと物理学がどのようにドッキングするかを見てみましょう。 問題 29. 永遠に機能します! ある工場では、自動機械が頻繁に故障しました。 それは非常に優れた機械でしたが、その単純な細部が常に損なわれていました。圧縮空気が小さな鋼球の流れを高速で駆動する湾曲したチューブです。 ボールは曲がり角でパイプの壁に衝突し、金属片が砕け散った。 壁に衝突した各ボールはほとんど目立たない傷を残しましたが、数時間後にはボールは厚くて丈夫なパイプを突き抜けました。 - パイプを XNUMX 本設置しましょう、 - 職長は言いました、 - XNUMX つが作業している間、もう XNUMX つを修理する時間があります。 そして発明家が現れた。 - 常に修理をするのがビジネスですか?! 彼は叫んだ。 - 適切なアイデアがあります...保証します：マシンは永遠に動作します！ 本発明のアイデアを実現するのにかかった時間はわずか XNUMX 分でした。 彼は何を提案しましたか? したがって、ある物質 (鋼球) は別の物質 (パイプ壁) と機械的に相互作用します。 したがって、不必要な (有害でさえある) su フィールドが与えられます。 工場では、さまざまなガスケットや層などの第XNUMXの物質を導入して破壊しようとしました。 これは間違いです。第 XNUMX の物質が壁を保護すると同時に崩壊しないことが必要です。 同じボールがこの物質になる可能性があります。 ただ動かず、パイプの壁で止まっています。 パイプの曲がり部分が内側からボールで覆われていれば、壁の崩壊は止まります。 飛んできたボールは保護層から XNUMX つまたは複数のボールを叩き出す可能性がありますが、その場所はパイプを通って突進するボールの XNUMX つですぐに埋められます。 ここでトリックは終わります。 ここで、単純な物理学が必要になります。ボールの保護層を取得するにはどうすればよいでしょうか。 磁石を使用する必要があります。 パイプが曲がる箇所には外側に磁石を入れています。 内側では、ボールの層がすぐにパイプにくっつきます。 問題が解決しました！ 磁気保護のための著者証明書第 261 207 号が登場する少なくとも四半世紀前には、部品を硬化するためのショット ブラスト機が広く使用されていたことに注目するのは興味深いことです。 誰もが問題に気づきましたが、理論に反してそれを解決しました-ガスケットを取り付け、装置の壁をより強力な鋼で作りました... 問題 30. HIGH-FINE CRANE 化学研究所の責任者は発明者を招待し、次のように述べました。 - この金属パイプを通ってある容器から別の容器へ流れるガスの流れを制御する必要があります。 スリガラス栓付きのタップもございますが、ガスが流れる穴の大きさの調整が難しく、精度が十分ではありません。 - もちろん、 - 発明者は言った、 - あなたもサモワールタップを置きます。 化学者はその発言を聞いていないふりをした. - ゴムチューブとクランプを取り付けることは可能です、と彼は続けました。 しかし、これでは必要な精度が得られません。 - クランプ、 - 発明者は笑いました。 - 洗濯バサミ... ここで化学者は抵抗できませんでした： 私たちはこれを何百年も続けてきました。 「洗濯バサミ」や「サモワールクレーン」と同じくらい複雑ではなく、精度がXNUMX倍優れたクレーンを考え出すようにしてください。 - 狡猾さと XNUMX 年生の物理学のドロップ。 こうすればいいのに… 発明者は何を提案しましたか。 TRIZ の専門家にとって、クレーンは典型的な su-field システムです。本体 B1、回転可能な部分 B2、および機械力の場 Pmech です。 Pmech フィールドの影響下で、部品 B2 は本体 B1 に対して移動します。これにより、B1 と B3 の間のギャップが広くなったり、逆に狭くなります。 Vefield はすでにありますが、うまく機能しません。 したがって、su フィールドを置き換えて、別のフィールドを使用する必要があります。 電気、磁気、電磁、熱のうちどれでしょうか? ここでトリックは終わり、物理学が始まります。 中学 1 年生の物理の教科書には、熱膨張に関する章が丸ごと含まれています。 そして、B2 と BXNUMX の間のギャップの幅を変更するだけです。 教科書を開いていきます。 実験の説明は次のとおりです。ボールは、これまで通過したことのない加熱されたリングを通過します。 リングとボールの絵はクレーンの完成模型です。 得られた解決策を、著者の証明書番号 179 489 と比較してみましょう。「本体と、本体の内面からしっかりと取り付けられたロッドからなる、少量のガスを注入するための装置。少量のガスを高精度で注入するために、本体は熱膨張係数の大きな材料で作られ、ロッドは本体の材料の熱膨張係数よりも熱膨張係数がはるかに小さい材料で作られていることを特徴とします。」 おそらく、そのようなクレーンがどのように機能するかをすでに理解しているでしょう。 加熱すると本体は強く膨張し、ロッドは弱く膨張します。 ギャップがあります。 ケースが熱くなるほど、ギャップは大きくなります。
ご覧のとおり、本発明の意味は、大きな部品である「鉄片」を動かす代わりに、結晶格子の張力と圧縮を利用することを提案していることです。 ところで、結晶格子を伸縮させることは熱場だけではありません。 「石英、ロッシェル塩、トルマリンなどの一部の結晶は、電場の中でサイズが変化します。電場の方向に応じて、それらは圧縮されたり、引き伸ばされたりします。」これは XNUMX 年生の物理教科書からの抜粋です。 この現象は逆圧電効果と呼ばれます。 さて、あなた自身は、逆圧電効果を使用してマイクロクレーンを作成できることをすでに推測しています。 同様の効果である磁歪もあります。磁場によって一部の金属が引き伸ばされます (または圧縮されます)。 クレーンの問題にも適切な答えです。 問題 31. 未来を見てみよう ほぼ空のチューブから歯磨き粉の残りを絞り出す必要がある場合は、チューブを硬い表面に置き、鉛筆で転がします。 これが蠕動ポンプの動作原理です (図を参照)。ローラーがフレキシブル ホースをポンプ本体に押し付け、移動することで液体またはペーストがホース内を強制的に流れます。 「当社はXNUMX種類の蠕動ポンプを生産している」と工場の主任技術者が副官に語った。 - 今後数か月以内に、さらに XNUMX つをマスターします。 しかし、原則として、すべてのポンプは同じであり、サイズと目的のみが異なります。 これらのポンプは将来変更されるのでしょうか? 「おそらく変わらないでしょう」と副官は答えた。 - 結局のところ、原理は同じです。 そして、発明家がいました。 一気にXNUMXつ！ 間違いなく新しいポンプが登場するでしょう、と最初の発明者は断言しました。 - 蠕動原理は残りますが、動作はミクロレベルに移行します。 これには物理的効果を使用することをお勧めします」と彼の仲間は言いました。 - 新品のペリスタポンプが XNUMX 台あります。 発明者たちは青写真を広げ始めました... これらのポンプはどのように配置できると思いますか? どのような物理的効果が使用されていますか? 「鉄片」の粗い動きから分子や原子の微妙な動きへの移行は、テクノロジーの発展における規則性です。 したがって、多くの問題を解決する方法は、「マクロレベルからミクロレベルへの移行」です。 ここでは、たとえば、著作権証明書第 438 327 号: 「外部変数または電場によって振動運動を開始する質量を備えた振動ジャイロスコープ。電子または荷電イオンが振動質量として使用されることを特徴とする。」 従来の振動ジャイロスコープでは、ロッドに取り付けられた「重り」という巨大な負荷が振動します。 本発明の考え方は、微粒子（電子またはイオン）を「重さ」として捉えるというものである。 このようなジャイロスコープは、はるかにコンパクトで、より正確で、より信頼性が高くなります。 前の章で技術システムの開発における XNUMX つの段階について読んだとき、次のような疑問が生じたかもしれません。システムは XNUMX つの段階を経ますが、次にシステムはどうなるのでしょう? そして、可能性は XNUMX つあります。 すでにその XNUMX つについてお話しました。開発の限界に達したシステムは、別のシステムと結合して、より複雑な新しいシステムを形成します。開発は継続します。 たとえば、自転車に内燃機関を組み合わせるとオートバイになります。 新しいシステムが登場し、開発が続けられました。 場合によっては、他のシステムとの統合への道が閉ざされてしまうことがあります。 団結する必要がありますが、団結することは不可能です...そのような矛盾は断片化によって克服されます。システムをいくつかの部分に分割し、これらの部分を組み合わせて新しいものを構築します。 この禁止事項はサードパーティ システムとの関連付けに関するものであり、当社はこの禁止事項には違反しませんでした。 では、団結も分裂もできないとしたら？ 課題が設定されたとします。スパイラル スプリングの「バネ」特性を、何も加えず、潰さずに強化する必要があるとします。 ばねは最適な鋼材で作られていると仮定します。鋼材を変更しても意味がありません。
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