КейсыСегодня кейсов в Базе - 66

Условие задачи:

Эпизод художественного фильма, в котором обрушивается массивная крепостная стена, для снижения затрат решили снимать на маленьком макете. Однако, выяснилось, что стена макета падает гораздо быстрее, чем настоящая, ведь время падения тела (например, — зубца башни) зависит от высоты, на которой оно находилось, а высота макета невелика… Ускоренная съёмка могла бы поправить дело (плёнку можно показать с обычной скоростью, и на экране падение замедлится), но в студии нет камеры, которая могла бы снимать в таком режиме. Как быть?

 

Источник (Журнал ТРИЗ // 1992, № 3,2. — с. 92).
Решение:

     

  1. Состав системы: стена макета, земля (притягивающая к себе падающие тела).
  2.  

  3. Конечная цель, с которой ставится задача:

    время падения стены макета увеличено до требуемого.

  4.  

  5. В какой постановке решаем задачу?

    задачу решаем в первоначальной постановке, то есть минизадачу сформулируем так: «Всё остаётся без изменений, но стена макета падает медленно».

  6.  

  7. Идеальный конечный результат (ИКР): стена макета сама падает медленно.
  8.  

  9. В чём состоит помеха? В чём заключается существо конфликта? то мешает достижению ИКР?

    время падения мало, а это недопустимо.

  10.  

  11. В чем состоит конкретная научно- или технически обоснованная причина помехи? («почему мешает»)?

    время падения , где h — высота, с которой падает тело, а g — ускорение, с которым происходит падение. Если высота h мала, то и время t невелико.

  12.  

  13. При каких условиях помеха исчезнет?

    если увеличить h или уменьшить g.

    Напрашивается вывод: если h увеличивать нельзя (макет должен быть маленьким), то уменьшение g можно осуществить: для этого достаточно перенести съёмки на Луну (или на орбитальную станцию, где g меньше) Аналогия — кадры фильмов, показывающих, как астронавты движутся по поверхности Луны.

    Однако на сегодняшний день такая съёмка обойдется, пожалуй, дороже постройки стены в натуральную величину…

  14.  

  15. … Проходимся ещё раз по алгоритму и повторяем, в частности, еще один раз шаг 7:

    При каких условиях помеха исчезнет?

    вообще-то тело движется с ускорением g, если на него действует только одна сила — сила гравитационного притяжения к Земле. Вот, например, парашютист, падает с заметно меньшим ускорением, причем на последних сотнях метров у него вообще ускорение практически равно нулю — он движется равномерно! Дело в том, что из второго закона Ньютона следует: ускорение тела = S ¤ m, где S — векторная сумма всех сил, действующих на тело массой m. Таким образом, уменьшить время t можно, введя в систему добавочную силу (или силы), частично компенсирующие действие силы тяжести

    Рассмотрим возможность создания добавочной силы с помощью наиболее часто используемых веществ (см. раздел 2.4. в части I настоящего пособия). Липкие, пенообразующие — создадут добавочную силу трения, способную замедлить падение (необходимо, кроме того, чтобы они при этом были и прозрачными, иначе киносъёмка будет невозможной).

    А если сделать ещё один шаг?

  16.  

  17. В чем состоит конкретная научно- или технически обоснованная причина помехи? («почему мешает»)?

    помеха — недопустимое увеличение веса макета (вес покоящегося тела численно равен mg): уменьшить вес тела массой m, это значит — уменьшить ускорение его падения.

    Вес можно компенсировать внешними силами — магнитными (сделать стены макета из магнитного вещества и вести съёмки в магнитном поле), аэро- (или гидро-) динамическими, то есть, опять-таки использовать сопротивления среды; архимедовой, наконец.

Контрольное решение

Макет предлагается поместить в более плотную среду — воду. Из-за наличия в воде выталкивающей силы и силы сопротивления (трения о воду) стена макета обрушивается гораздо медленнее.

* * *

При разборе решения использовался «Алгоритм предварительного анализа».

Разбор цитируется по пособию: Гасанов А.И., Кокин С. М. Учебно-методическое издание к курсу «Методы поиска решений творческих инженерных задач» (Часть III), М. 1999 г.

Добавить в блокнотБлижайшие мероприятия
(Голосов: 0, Рейтинг: 0)



Добавить комментарий:

Комментарии:

    Добавить в блокнотБлижайшие мероприятия
    (Голосов: 0, Рейтинг: 0)



    Добавить комментарий:

    Комментарии: