Инженерная эвристика

Перевёрнутая черепаха представляет собой тяжёлый шаровой сегмент, лежащий на выпуклой поверхности. Такой сегмент очень устойчив, чтобы перевернуть его, нужно достаточно высоко поднять его центр тяжести. Многие черепахи не могут поднять свой центр тяжести так высоко, чтобы перевернуться, и поэтому погибают, лёжа вверх лапами (Физика в живой природе, 1984, № 51).

№ 36

Ответ на эту и многие другие поучительные задачи можно найти на специализированном сайте http://www.trizland.ru/. «Надо решиться и переступить через узкоспецифичную зону действия. Отстраненный профессионализм только в одной области, без применения более обширных взглядов и других подходов — губителен. Надо учиться решать разные задачи: социальные, биологические, литературные, технические и т. д. Ведь в основе лежат универсальные принципы мышления, а не внешняя сторона мира», — справедливо указывает изобретатель.

№ 37

Утверждение это неверно. Сами жидкости мало способны к сжатию, и для того, чтобы это сделать, да ещё с такой силой — получить нагрев, нужна совершенно герметичная и прочная изолированная емкость. Креветка, наоборот, растягивает воду — это проще, чем сжимать её. При этом возникает кавитационный пузырёк, который, схлопываясь, создаёт микроскопическую ударную струю и, соответственно, волну. Возникать пузырёк по сравнению со временем схлопывания может достаточно долго, а поэтому в нём могут появляться и высокие температуры, и высокие давления в конечной фазе.

№ 38

Специалисты ТРИЗ (Злотин, Зусман, 1991, № 22) советуют обратить задачу. Задаться вопросом, как обеспечить взрыв пороха при его сушке. Снова вездесущая дихотомия — «вещество-поле». И триада «вещество-поле-вещество». Невидимый диверсант, осуществляющий взрыв — это либо механическая сила (но, как уже сказано, диверсантов нет), либо тепловая — но как раз температура подсыхающего пороха и окружающего воздуха контролируется. Химически молодой порох также постоянен по составу. Остаётся электростатика. Движение воздуха создавало трение между дегидратированными частицами взрывчатого вещества. Значит, от просушки воздухом придётся отказаться, но вставала задача высушивания. Её решил Д. И. Менделеев, который предложил поглощать влагу спиртом. Тот прекрасно растворяет воду. Сырой порох промывается спиртом. Спирт, поглотивший воду, сливают и утилизируют. Остатки спирта на частицах пороха быстро испаряются сами. Порох становится сухим. Подходит также вымораживание влаги жидким азотом.

№ 39

Падая на руку, жидкий азот интенсивно испаряется от её тепла, ещё не достигнув кожи. Между поверхностью тела и льющимся каплями азота возникает газовая «подушка» с низкой теплопроводностью. Эта подушка и предохраняет кожу от прямого соприкосновения с каплями и собственно ожога (Капица, 1998, № 76).

№ 40

Охлаждая воду, мы как бы «провоцируем» её изменить фазовое состояние, что, в свою очередь, приводит к совершению работы за счёт уменьшения внутренней энергии. То есть источником, за счёт которого совершается работа, является внутренняя энергия воды.

№ 41

Охлаждать кастрюлю надо, и чем скорее — тем лучше. Тем быстрее будут сжиматься нагар и металл. Между нагаром и металлом завязываются силы межмолекулярного притяжения. Так что внешние силы необходимы, превышающие их по величине. Поливать же водой лучше внешнюю часть кастрюли — дно, лить холодную воду внутрь тотчас не надо. Металл и слой нагара за счёт разной теплопроводности будут охлаждаться по-разному. Металл лучше проводит тепло, поэтому он станет и охлаждаться и сжиматься быстрее, чем нагар. И тем больший градиент температур возникнет между пригоревшим слоем и металлом, если их охлаждать последовательно снаружи (сперва металл, а через него и нагар), а не одновременно — изнутри. При медленном самостоятельном охлаждении на воздухе, конечно, за счёт разных коэффициентов линейного расширения, тоже возникают силы, старающиеся оторвать нагар от металла, но их недостаточно, чтобы преодолеть силы межмолекулярного притяжения (Задачник по физике журнала «Квант», № 627[110]).

№ 42

Пар пропускали долго, но теплоизолятор был плохой и сам прогрелся. Если диаметр трубки был 1 см, а слой изолятора 0,5 см, то диаметр трубки со слоем изолятора стал 2 см, то есть площадь поверхности увеличилась в 2 раза. Во столько же раз возросли потери на излучение и конвекцию при неизменной температуре поверхности. Если же температура поверхности и упала, но не слишком сильно, всё равно теплопотери могут возрасти.

№ 43

Энергия от сжатия-растяжения пластинки перейдёт в теплоту. Кислота нагреется чуть больше, чем при растворении прямой пластинки. Из области напряжения (деформации) будут легче «вымываться» частицы, ударяясь о частицы раствора кислоты, они будут разогревать окружающее пространство, инициируя реакцию всё сильнее и сильнее. Также, если намагниченную пластинку растворить в кислоте, магнитная энергия пластинки перейдёт во внутреннюю энергию раствора.

№ 44