Лампы Аргана

Век современного освещения начался с изобретения масляных ламп, которые в 1784 г. вступили совершенной формы благодаря труду швейцарца Ами Аргана. Его лампа имела трубчатый гнет, воздух втягивался из сторон через середину трубки, вследствие чего выдерживалось яркое и почти без дыма пламени. Впоследствии в лампе Аргана начали применять керосин, что также сказалось на качестве пламени.
На керосине и до сих пор работают лампы типа «летучая мышь».

Освещение

Прошло почти 500 000 лет, как люди научились использовать огонь для освещения. На протяжении столетий светильники все совершенствовались, и уже сегодня, щелкнув рубильником, можно осенить светом целые улицы и дома.
Когда впервые человек опустил фитиль в наполненный животным жиром черепок, чтобы превратить его в светильник, сказать трудно, но древнейшие примитивные лампы с мела или песчаника ученые датируют примерно 40 000 г. до н. э., а в Ираке было найдено керамические светильники, которые просуществовали около 10 000 лет.
Как свидетельствует Библия, изготовленные из того же животного жира свечи мигали в храме Соломона еще в X веке до н. э. С тех пор без них не проходило ни одно богослужение, однако самое широкое применение в быту человека они нашли лишь в эпоху средневековья.

Отопление

Нам просто холодно, когда у нас немного и ненадолго снижается температура кожи, но уже более чем дискомфортно, если она падает значительно ниже 36-3 7° С. В большинстве случаев обогрева нужно и для комфорта, и для здоровья.
Много домов отапливается за счет сжигания в печах дров, угля, кокса или других видов твердого топлива. До XX в. это был обычный способ отопления. Впоследствии в развитых странах для отопления стали широко применять нефть, газ и электричество, потому что это удобнее и дешевле.

Теплопередача
От объекта тепло может передаваться излучением, проводимостью и конвекцией или их комбинациями.
Тепло в виде излучения - это форма электромагнитного излучения, как свет или радиоволны. Оно может проходить через воздух и даже космос. Некоторые среды, то именно воздух, поглощают небольшое количество лучевой энергии, пропуская основную ее часть. Другие - или отражающие излучение, или поглощают его. Соотношение поглощенного и отраженного излучения зависит от цвета, состава и структуры материала. Темные и грубые поверхности поглощают излучаемое тепло в больших количествах, чем светлые и полированные, которые отражают большую его часть.
Проводимость тепла от одного объекта к другому происходит при их непосредственном контакте - тепло переходит от горячего предмета к холодному. Например, во время глажки белья тепло передается от утюга к ткани.
Конвекция - передача тепла путем циркуляции, характерная для жидкости и газа. Например, воздух, нагретый радиатором, образует конвективные потоки в помещении. Нагреваясь, воздух расширяется, его плотность уменьшается, и он поднимается вверх. Холодное, тяжелее воздуха занимает его место и нагревается радиатором. В верхних слоях оно постепенно охлаждается, отдавая свое тепло, и опускается вниз. В результате происходит постоянная циркуляция конвективных течений воздуха.
Различные отопительные приборы передают тепло разными способами.
При сгорании твердого топлива в каминах тепло излучается в помещение. Некоторые из устройств обогревают котел, расположенный сзади, для нагрева воды. В воде тепло передается конвекцией.
Газовые обогреватели обычно имеют элементы накаливания, излучающие тепло. В некоторых электрических обогревателей есть элементы накаливания с отражателями, расположенными за ними. Другой тип электрических обогревателей работает за счет конвекции. Отверстия дают возможность воздуху проходить через нагревательные элементы и создавать в помещении конвективные потоки.

Выбросы
Сжигание топлива в подогревателях ведет к образованию вредных газов и копоти. Для отвода дыма строят дымоход с трубой. При использовании некоторых маленьких газовых или масляных нагревателей для удаления дыма достаточно проветривания помещения.
Электрические нагреватели не выделяют дыма и не нуждаются в вентиляции. В них тепло образуется во время прохождения электрического тока через проволочный нагревательный элемент. Это не означает, что электричество менее вредна для окружающей среды. Ее часто получают на тепловых электростанциях сжиганием угля, газа или нефти. Таким образом, основное отличие электричества заключается в том, что вредные выбросы возникают при ее производстве, а не потреблении.
Поскольку электрические нагреватели не дымят, они очень удобны и просты в эксплуатации. В некоторых домах для отопления используют полы с подогревом, в которых керамические плиты нагреваются электрическими проволочными элементами в ночное время, когда нагрузка в электросети минимальное, а затем медленно отдают тепло в течение дня. Однако наиболее распространенными являются нагреватели, использующие теплоудерживающие блоки для обогрева помещений в течение дня.
Скрытое электрическое отопление является современной разработкой, но самой идеи сотни лет. Также не новый принцип центрального отопления, при котором один источник тепла обогревает несколько зданий. Оба эти принципы были использованы в древнеримском гипокаусте - первой системе центрального отопления.

Центральное отопление
В гипокаусте дрова сгорали в полости под каменным полом. Дым и горячий воздух циркулировали под полом, поднимались вверх через полости в стенах и выводились через расположенные вверху отверстия. Кроме отопления, топка также нагревала воду для мытья. Подобно им современные системы центрального отопления служат для отопления и нагрева воды. Вода является неотъемлемой частью таких систем. Обычно газ, нефть или уголь сжигают, нагревая воду, которая затем проходит через радиаторы, расположенные в каждой комнате. Радиаторы имеют большую площадь поверхности для увеличения количества излучаемого тепла. После прохождения системы радиаторов вода снова нагревается.
Вода из котла проходит через медный змеевик внутри бака. Змеевик действует как теплообменник, передавая тепло воде, которая подается в краны.
Крупные системы центрального отопления обеспечивают отопление и горячее водоснабжение для домов целого микрорайона. Некоторые системы имеют собственные котельные, другие используют избыток тепла от электростанций.

Виртуальное тело

Один убийца, был казнен в США на электрическом стуле, завещал свое тело для науки. Его препарировали на сверхтонкие срезы, которые потом пригодились для создания виртуального тела, предназначенного для медицинских исследований; вскоре все студенты медики смогут вместо реальных пациентов учиться на виртуальных телах.
Виртуальная реальность используется также на микроскопическом уровне в фармацевтических исследованиях. Ученые из Университета Северной Каролины, создав определенные молекулы, визуализировать их и «проверять» взаимодействие. До появления метода виртуальной реальности эта проверка осуществлялась, но слишком медленно и сложно. Поэтому вполне вероятно, что виртуальность в будущем окажет заметное влияние на продолжительность разработки и доступность новых медикаментов и лечебных средств.
Виртуальная реальность важна еще и потому, что дает возможность наглядно представить неизвестное или невидимое. Возможно, как следствие, ВР-операторы смогут с помощью робота осуществлять ремонт в космическом пространстве. Так, скажем, методика, получившая название «виртуальное кукловождения», основанная на том, что квалифицированный оператор управляет роботом, который наследует все движения своего «кукловода».
Оператор знает, что следует приказать работу поступить, куда двигаться и на какие кнопки нажимать, поскольку глазами робота видит все, что происходит. Робот - виртуальная марионетка может использоваться при наличии значительного риска - в частности, во время обезвреживания бомб или тушения пожаров. Ученые из Солфордського университета в Англии осуществили немало испытаний таких роботов. Их уже применяют в опасных, но крайне важных операциях, связанных с захоронением ядерных отходов.
Эти автоматы пригодятся для работы с различными источниками загрязнения окружающей среды. Их можно отправить туда, куда способна ступить нога человека, а также осуществлять операции с высокотоксичными испарениями и сбросами. Такие работы, очевидно, можно использовать во время ремонта и вывода из эксплуатации неисправных или устаревших атомных электростанций с целью предотвращения ядерных аварий.
Жителям прилегающих к полигонам районов, где военные обучают пилотов и танковые экипажи, BP также может принести пользу. Использование ВР-системы позволило бы уменьшить уровень шума от реактивных самолетов, низко летят, а окружающая местность не страдать от бронированной техники во время учений.

Сказочная реальность

Во всем мире тематические виртуальные аттракционы имеют бешеный успех. В Диснейворлде, например, можно полетать на Алладиновом ковре, «прогуляться» по джунглям и пошалить под черным пиратским флагом в ВР-парка «Диснейквест», французский «Футуроскоп» предлагает самые совершенные симуляторы и участие в захватывающих 3-мерных фильмах. Центр космических исследований имени Кеннеди во Флориде готовится открыть виртуальный аттракцион «Полет к звездам». Это означает, что в скором времени мы все сможем по желанию слетать на Луну или еще дальше, не покидая своих домов!

Виртуальный мир

Виртуальная реальность (BP) -это технология, с помощью которой можно проникнуть в смоделированный компьютером мир и взаимодействовать с ним. Благодаря специальной графике, видеоизображением и стереозвука этот воображаемый мир кажется реальным.
Сфера применения виртуальной реальности достаточно широка - от интересной диалоговой видеоигры, где вы можете сидеть за рулем автомобиля, быть пилотом самолета, мчаться вниз по горному склону или охотиться на динозавра, - к обучению врачей тонкостей хирургии.

Две стороны медали
Мысль о виртуальной реальности зародилась еще в 30-х годах, когда ученые работали над разработкой первого тренажера - имитатора полетов для обучения летчиков. Для усиления иллюзии на экране имитатора воспроизводили кадры взлетно-посадочных полос.
В 1965 г. американцу Айвену Сазерленду неожиданно пришла в голову идея, которую он обнародовал в статье под названием «Совершенный дисплей». Сводилась она к созданию переносного или персонального виртуального мира через использование двух крошечных телевизоров-по одному для каждого глаза. Для воплощения идеи в жизнь Сазерленд разработал также дисплеи, закреплялся на голове. Несмотря на то, что его изобретение работало, изображения были слишком грубые и безыскусные. Не меньшей проблемой оказался и шлем. Он был такой тяжелый и громоздкий, что приходилось подвешивать его к потолку. Да и стоил он слишком дорого. В последующие годы ученые взялись за доработку первоначальной идеи Сазерленда, и их усилия увенчались большим успехом. Впоследствии в 1985 г. Майкл Макгриві из НАСА разработал значительно более дешевый и легкий вариант шлема, воспользовавшись для этого обычным мотоциклетным и приладив к нему миниатюрные экраны дисплея, а также специальные датчики, которые реагировали на движение головы и были связаны с компьютерами большой мощности и чувствительности.
В том же 1985 г. другой разработчик BP, Майрон Крейгер, открыл в Музее естествознания штата Коннектикут так называемый «Відеоплейс». В общем «Відеоплейс» представлял собой ряд помещений, находясь в которых (к тому же даже в разных), посетители могли через посредничество интерактивной графической системы окунуться в одно и то же виртуальное пространство, жонглировать в нем различными объектами, вместе танцевать и рисовать.
Последним аппаратным компонентом стала перчатка. Ее прототип разработан еще в начале 80-х, но в современном виде виртуальная реальность предстала в 1986 p., когда программист Джарон Ленієр придумал новый вариант перчатки. Так впервые появился единый комплект, состоящий из ВР-шлема и перчаток. Своим названием -«виртуальная реальность» - новая технология обязана собственно Ленієру.

Три типа BP
Различают три основные формы виртуальной реальности. Первая из них, вероятно, наиболее известна. Комплект для нее состоит из шлема, оснащенного маленькими ТВ-экранами и наушниками, и перчатки (в некоторых системах вместо нее используют джойстик, или «волшебную палочку»). Шлем и перчатка соединенные с компьютерами, что запрограммированы специальными звуками и графикой, которые меняются в зависимости от назначения системы: если ее используют проектировщики или архитекторы, то это будут, вероятно, сооружения или панорамы. Далее необходимы изображения воспроизводятся на телеэкранах внутри шлема. Для создания трехмерного эффекта каждый телеэкран размещен под несколько отличным углом. Когда вы надеваете шлем виртуальной реальности, образы на телеэкранах вполне охватывают ваше поле зрения и вы погружаетесь в виртуальный мир. А через наушники доносятся все звуки, соответствующие видимым образам.
И шлем, и перчатка (или джойстик) оснащены специальными датчиками, что дает возможность компьютеру улавливать все движения головы и рук Если вы поворачиваете голову, чтобы разглядеть вокруг, компьютер меняет вашу точку обзора - так, будто вы действительно находитесь внутри изображения. Все происходит в реальном времени (с той же скоростью и в подходящий момент, как это могло быть в реальном мире). Перчатка позволяет вам «прикоснуться» к виртуальных объектов и «брать» их к рукам. Используя ею, вы можете даже изменять виртуальный мир, переставляя виртуальные объекты.

Камеры и экраны
В другой разновидности BP для слежения за изображением пользователя в виртуальном мире, в котором также можно подбирать или переставлять объекты, применяют видеокамеры. Обе системы BP дают возможность действовать сразу нескольким лицам.
В основу последнего разновидности BP возложена воспроизведения трехмерных изображений на большом изогнутом экране. Такая форма помогает усилить у пользователя ощущение того, что он находится в виртуальном мире. Дополнительный эффект присутствия создается с помощью специальных трехмерных очков.
Вероятно, вам больше всего знакома BP. что применяется в видеоигре в залах игровых автоматов («аркадах») и тематических парках Европы, США и Японии. Сейчас существует немало ВР-игр, в которых одновременно принимают участие несколько лиц.
В 1991 г. на рынке появилась игра под названием «Дактил Найтмер». В ее виртуальном мире впервые могли одновременно преследовать друг друга и совершать стрельбу два участника.
Такие «аркады» оказались лишь началом. С усовершенствованием технологии BP начали появляться тематические парки. В этом парке сосуществуют несколько виртуальных миров: их «жители» могут принять участие в разнообразных играх в жанре «фэнтези», причем для создания присущей ему атмосферы речь воспроизводится соответствующими электронными голосами.
«Аркады» и тематические парки - отличное развлечение, однако еще предстоит немало узнать, какое влияние они оказывают на игроков. Многие после ВР-игры жалуется на плохое самочувствие - преимущественно на головную боль и головокружение. Доказано также, что у некоторых людей такая игра вызывает зависимость, риск возникновения которой следует тщательно исследовать.
Несмотря на эти проблемы, BP имеет множество несомненных преимуществ. Инвалидам она дает возможность участвовать в обычно недоступных для них видах деятельности. Люди, прикованные к инвалидному креслу, в виртуальном мире могут свободно двигаться, чего они лишены в реальном мире. Не все могут сегодня приобрести систему BP. Но благодаря техническому прогрессу легкие шлемы и более мощные компьютеры вскоре принесут BP в жилище обычного человека.

В полет

Изобретение самолета одно из величайших достижений XX века. Источником вдохновения для человека стало наблюдение за авиаторами, что их создала сама природа, - птицами.
Ранние попытки подняться в воздух часто заканчивались для человека катастрофой. Пилоты-мечтатели привязывали к рукам самодельные крылья и, яростно размахивая ими, пытались оторваться от земли их отчаянные попытки неизбежно терпели неудачу, ведь люди не догадывались что не только работа крыльев, но и собственно форма тела птицы позволяла его пернатому обладателю соединиться с небом.

Важное открытие
1738 г. швейцарский математик и врач Даниэль Бернулли сделал первый уверенный шаг на пути человека к небу. Он открыл, что увеличение скорости движения жидкости или газа приводит к снижению давления. Поскольку воздух представляет собой смесь газов, к нему тоже можно применить этот закон. Например, в момент встречи крыла птицы с воздухом во время движения оно разделяется на два потока, которые текут над крылом и под ним. Поскольку верхняя поверхность крыла изогнута и следовательно, длиннее более плоскую внутреннюю поверхность воздух должен преодолеть большее расстояние. Поэтому оно движется с большей скоростью и быстрее теряет давление над крылом, одновременно увеличивается давление под крылом, поднимая его вверх. Это явление называется «подъемной силой».
В XIX в. немало пионеров воздухоплавания использовали этот принцип для создания примитивных планеров. Впоследствии, в 90-е г. XIX века, американцы братья Райт сконструировали крыло, что позволило сделать полет вполне управляемым.
Если отделить крыло от корпуса (фюзеляжа) самолета и взглянуть на него в разрезе, то окажется, что по форме оно напоминает положенную на бок каплю со сплющенным основой. Широкая и выпуклая передняя часть («переднее ребро») и более плоская и тонкая задняя часть («заднее ребро») - такая форма называется аэродинамическим профилем. Он демонстрирует закон Бернулли путем создания двух воздушных потоков над и под крылом.

Образование вихря
Подъемная сила, что появляется в результате этого действия, увеличивается за счет естественного движения воздуха. Проходя по крылу и скатываясь до заднего ребра, воздушный поток образует воронку, как вода, что течет через сливное отверстие. Такая турбулентность называется «начальный вихрь». Он, в свою очередь, создает «встречный вихрь», который по силе равен начальному, но вращается в обратном направлении, проходит под крылом и встречается с основным воздушным потоком, который движется в противоположном направлении. Как следствие, движение основного воздушного потока замедляется.
Встречный вихрь образуется на переднем ребре крыла перед слиянием с основным воздушным потоком, вследствие чего нижний поток воздуха замедляется, а верхний ускоряется. Давление на крыло уменьшается, а под крылом увеличивается, вследствие чего возрастает подъемная сила.

Взлет!
Когда первые авиаторы поняли, как достичь того, что впоследствии определили как «полет на летательном аппарате тяжелее воздуха», возникла необходимость отыскать способ наращивания необходимой подъемной силы.
Американцы Вилбур и Орвилл Райт решили эту проблему, построив небольшой двигатель с предельно малым весом. Двигатель запускал в движение несколько пропеллеров в форме аэродинамических профилей, которые было установлено в вертикальном положении на передней части самолета. Движение воздуха, создаваемое таким вращением, называется тягой. Тяга обусловливает направленную вперед подъемную силу, отталкивая воздух назад и заставляя самолет двигаться вперед. Братья Райт совершили первый в мире полет на летательном аппарате тяжелее воздуха. 17 декабря 1903 г. в городе Китти-Хок, штат Северная Каролина их «Флаер» держался в воздухе только 12 секунд, пролетев лишь 36 м, однако повезло продемонстрировать правильность принципа что его было положено в основу будущего самолетостроения.