Автор неизвестен
Физические эффекты и явления
Физические эффекты и явления
О Г Л А В Л Е Н И Е ВВЕДЕНИЕ 1. Механические эффекты 1.1. Силы инерции. 1.1.1. Инерционное напряжение. 1.1.2. Центробежные силы. 1.1.3. Момент инерции. 1.1.4. Гироскопичекий эффект. 1.2. Гравитация. 1.3. Трение. 1.3.1. Явление аномально низкого трения. 1.3.2. Эффект безысносности. 1.3.3. Эффект Джонсона-Рабека. 2. Деформация. 2.1. Общая характеристика. 2.1.1. Связь электропроводности с деформацией. 2.1.2. Электропластический эффект. 2.1.3. Фотопластический эффект. 2.1.4. Эффект Баушингера. 2.1.5. Эффект Пойнтинга. 2.2. Передача энергии при ударах. Эффект
Ю.Александрова. 2.3. Эффект радиационного распухания. 2.4. Сплавы с памятью. 3. Молекулярные явления. 3.1. Тепловое расширение вещества. 3.1.1. Сила теплвого расширения. 3.1.2. Получение высокого давления. 3.1.3. Разность эффекта. 3.1.4. Точность теплового расширения. 3.2. Фазовые переходы. Агрегатное состояние вещества. 3.2.1. Эффект сверхпластичности. 3.2.2. Изменение плотности и модуля упругости при
фазовых переходах. 373. Поверхностные явления. Капиллярность. 3.3.1. Поверхностная энергия. 3.3.2. Смачивание. 3.3.3. Автофобность. 3.3.4. Капиллярное давление, испарение и конденсация 3.3.5. Эффект капиллярного подьема. 3.3.6. Ультразвуковой капиллярный эффект. 3.3.7. Термокапиллярный эффект. 3.3.8. Электрокапиллярный эффект. 3.3.9. Капиллярный полупроводник. 3.4. Сорбция. 3.4.1. Капиллярная конденсация. 3.4.2. Фотоадсорбционный эффект. 3.4.3. Влияние электрического поля на адсорбцию. 3.4.4. Адсорболюминесценция. 3.4.5. Радикально-рекомбинационная люминесценция. 3.4.6. Адсорбционная эмиссия. 3.4.7. Влияние адсорбции на электропроводность
полупроводников. 3.5. Диффузия. 3.5.1. Эффект люфора. 3.6. Осмос. 3.6.1. Электроосмос. 3.6.2. Обратный осмос. 3.7. Тепломассообмен. 3.7.1. Тепловые трубы. 3.8. Молекулярные неолитовые сита. 3.8.1. Цветовые эффекты в неолитах. 4. ГИДРОСТАТИКА. ГИДРО-АЭРОДИНАМИКА. 4.1.1. Закон Архимеда. 4.1.2. Закон Паскаля. 4.2. Течение жидкости и газа. 4.2.1. Ламинарность и турбулентность. 4.2.2. Закон Беркулли. 4.2.3. Вязкость. 4.2.4. Вязкоэлектрический эффект. 4.3. Явление сверхтекучести. 4.3.1. Сверхтеплопроводность. 4.3.2. Термомеханический эффект. 4.3.3. Механокалорический эффект. 4.3.4. Перенос по пленке. 4.4.2. Скачок уплотнения. 4.4.3. Эффект Коанда. 4.4.4. Эффект воронки. 4.5. Эффект Магнуса. 4.6. Дросселирование жидкостей и газов. 4.6.1. Эффект Джоуля-Томсона. 4.7. Гидравлические удары. 4.7.1. Электрогидравлический удар. 4.7.2. Светогидравлический удар. 4.8. Квитанция. 4.8.1. Гидродинамическая квитанция. 4.8.2. Акустическая квитанция. 4.8.3. Сонолюминесценция. 5. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ. 5.1. Механические колебания. 5.1.1. Свободные колебания. 5.1.2. Вынужденные колебания. 5.1.3. Явление резонанса. 5.1.4. Автоколебания. 5.2. Акустика. 5.2.1. Явление реверберации. 5.3. Ультразвук. 5.3.1. Пластическая деформация и упрочнение. 5.3.2. Влияние ультразвука на физико-химические свойства
металлических расплавов: 5.3.2.1. на вязкость 5.3.2.2. на поверхностное натяжение 5.3.2.3. на теплообмен 5.3.2.4. на диффузию 5.3.2.5. на растворимость металлов и сплавов 5.3.2.6. на модифицирование сплавов 5.3.2.7. на дегазацию расплавов. 5.3.3. Ультразвуковой капиллярный эффект. 5.3.4. Некоторые возможности использования ультразвука. 5.3.5. Акустомагнетоэлектрический эффект. 5.4. Волновое движение. 5.4.1. Стоячие волны. 5.4.2. Эффект Допплера-Физо. 5.4.3. Поляризация. 5.4.4. Дифракция. 5.4.5. Интерференция. 5.4.6. Голография. 6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. 6.1. Взаимодействие тел. 6.1.1. Закон Кулона. 6.2. Индуцированные заряды. 6.3. Втягивание диэлектрика в конденсатор. 6.4. Закон Джоуля-Ленца. 6.5. Проводимость металлов. 6.5.1. Влияние фазовых переходов. 6.5.2. Влияние высоких давлений. 6.5.3. Влияние состава. 6.6. Сверпроводимость. 6.6.1. Критические значения параметров. 6.7. Электромагнитное поле. 6.7.1. Магнитная индукция. Сила Лоренца. 6.7.2. Движение зарядов в магнитном поле. 6.8. Проводник с током в магнитном поле. 6.8.1. Взаимодействие проводников с током. 6.9. Электродвижущая сила индукции. 6.9.1. Взаимная индукция. 6.9.2. Самоиндукция. 6.10. Индукционные токи. 6.10.1. Токи Фуко. 6.10.2. Механическое действие токов Фуко. 6.10.3. Магнитное поле вихревых токов. Эффект Мейснера. 6.10.4. Подвеска в магнитном поле. 6.10.5. Поверхностный эффект. 6.11. Электромагнитные волны. 6.11.1. Излучение движущегося заряда. 6.11.2. Эффект Вавилова-Черенкова. 6.11.3. Бататронное излучение. 7. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙТВА ВЕЩЕСТВА. 7.1.1. Изоляторы и полупроводники. 7.1.2. Сопротивление электрическому току. 7.1.3. Тепловые потери. 7.2. Диэлектрическая проницаемость. 7.2.1. Частотная зависимость. 7.3. Пробой диэлектриков. 7.4. Электромеханические эффекты в диэлектриках. 7.4.1. Электростракция. 7.4.2. Пьезоэлектрический эффект. 7.4.3. Обратный пьеэоэффект. 7.5. Пироэлектрики. 7.5.2. Сегнетоэлектрики. 7.5.3. Сегнетоэлектрическая температура Кюри. 7.5.4. Антисегнетоэлектрики. 7.5.5. Сегнетоферромагнетики. 7.5.6. Магнитоэлектрический эффект. 7.6. Влияние электрического поля и механических напряжений
на сегнетоэлектрический эффект. 7.6.1. Сдвиг температуры Кюри. 7.6.2. Аномалии свойств при фазовых переходах. 7.6.3. Пироэффект в сегнетоэлектриках. 7.7. Электреты. 8. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА. 8.1. Магнетики. 8.1.1. Диамагнетики. 8.1.2. Парамагнетики. 8.1.3. Ферсомагнетизм. 8.1.3.1. Точка Кюри. 8.1.4. Антиферомагнетики. 8.1.4.1. Точка Нееля. 8.1.5. Температурный магнитный гистерезис. 8.1.6. Ферромагнетизм. 8.1.7. Супермарамагнетизм. 8.1.8. Пьезомагнетики. 8.1.9. Магнитоэлектрики. 8.2. Магнитокалорический эффект. 8.3. Магнитострикция. 8.3.1. Термострикция. 8.4. Магнитоэлектрический эффект. 8.5. Гиромагнитные явления. 8.6. Магнитоакустический эффект. 8.7. Ферромагнитный резонанс. 8.8. Аномалии свойств при фазовых переходах. 8.8.1. Эффекты Гипокинса и Баркгаузена. 9. КОНТАКТНЫЕ, ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭМИССИОННЫЕ
ЯВЛЕНИЯ. 9.1. Контактная разность потенциалов. 9.1.1. Трибоэлектричество. 9.1.2. Вентильный эффект. 9.2. Термоэлектрические явления. 9.2.1. Эффект Зеебека. 9.2.2. Эффект Пельтье. 9.2.3. Явление Томсона. 9.3. Электронная эмиссия. 9.3.1. Автоэлектронная эмиссия. 9.3.2. Эффект Мольтере. 9.3.3. Тунельный эффект. 10. ГАЛЬВАНО- И ТЕРМОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. 10.1.1. Гальваномагнитные явления. 10.1.2. Эффект Хола. 10.1.3. Эффект Этиингсгаузена. 10.1.4. Магнитоопротивление. 10.1.5. Эффект Томсона. 10.2. Термомагнитные явления. 10.2.1. Эффект Нернета. 10.2.2. Эффект Риги-Ледюка. 10.2.3. Продольные эффекты. 10.2.4. Электронный фототермомагнитный эффект. 11. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАЗРЯДЫ В ГАЗАХ. 11.1. Факторы, влияющие на газовый разряд. 11.1.1. Потенциал ионизации. 11.1.2. Фотоионизация атомов. 11.1.3. Поверхностная ионизация. 11.1.4. Применение ионизации. 11.2. Высокочастотный тороидальный разряд. 11.3. Роль среды и электродов. 11.4. Тлеющий разряд. 11.5. Страты. 11.6. Коронный разряд. 11.7. Дуговой разряд. 11.8. Искровый разряд. 11.9. Факельный разряд. 11.10. "Стекание" зарядов с острия. 12. ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ. 12.1. Электроосмос. 12.2. Обратный эффект. 12.3. Электрофорез. 12.4. Обратный эффект. 12.5. Электрокапиллярные явления. 13. СВЕТ И ВЕЩЕСТВО. 13.1. Свет. 13.1.1. Световое давление. 13.2. Отражение и преломление света. 13.2.1. Полное внутреннее отражение. 13.3. Поглощение и рассеяние. 13.4. Испускание и поглощение. 13.4.1. Оптико-акустический эффект. 13.4.2. Спектральный анализ. 13.4.3. Спектры испускания. 13.4.4. Вунужденное извлечение. 13.4.5. Инверсия населенности. 13.4.6. Лазеры и их применение. 14. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ФОТОХИМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ. 14.1. Фотоэлектрические явления. 14.1.1. Фотоэффект. 14.1.2. Эффект Дембера. 14.1.3. Фотопьезоэлектрический эффект. 14.1.4. Фотомагнитный эффект. 14.2. Фотохимические явления. 14.2.1. Фотохромный эффект. 14.2.2. Фотоферроэлектрический эффект. 15. ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ. 15.1. Люминесценция, возбуждаемая электромагнитным
излучением. 15.1.1. Фотолюминесценция. 15.1.2. Антистокосовские .............. 15.1.3. Рентгенолюминесценция. 15.2. Люминесценция, возбуждаемая корпускулярным
излучением. 15.2.1. Катодолюминесценция. 15.2.2. Ионолюминесценция. 15.2.3. Радиолюминесценция. 15.3. Электролюминесценция. 15.3.1. Инжекцронная люминесценция. 15.4. Химилюминесценция. 15.4.1. Радикалолюминесценция. 15.4.2. Кандолюминесценция. 15.5. Механолюминесценция. 15.6. Радиотермолюминесценция. 15.7. Стимуляция люминесценции. 15.8. Тушение люминесценции. 15.9. Поляризация люминесценции. 16. АНИЗОТРОПИЯ И СВЕТ. 16.1. Двойное лучепреломление. 16.2. Механооптические явления. 16.2.1. Фотоупругость. 16.2.2. Эффект Максвелла. 16.3. Электрооптические явления. 16.3.1. Эффект Керра. 16.3.2. Эффект Поккельса. 16.4. Магнитооптические явления. 16.4.1. Эффект Фарадея. 16.4.2. Обратный эффект. 16.4.3. Магнитооптический эффект Зерра. 16.4.4. Эффект Коттона-Муттона. 16.4.5. Прямой и обращенный эффект Зеемана. 16.5. Фотодихроизм16.5.1. Дихроизм. 16.5.2. Естественная оптическая активность. 16.6. Поляризация при рассеивании. 17. ЭФФЕКТЫ НЕЛИНЕЙНОЙ ОПТИКИ. 17.1. Вынужденное рассеяние света. 17.2. Генерация оптических гармоник. 17.3. Параметрическая генерация света. 17.4. Эффект насыщения. 17.5. Многофотонное поглощение. 17.5.1. Многофотонный фотоэффект. 17.6. Эффект самофокусирования. 17.7. Светогидравлический удар. 17.8. Гистеризисные скачки. 18. ЯВЛЕНИЯ МИКРОМИРА. 18.1. Радиоактивность. 18.2. Рентгеновское и -излучение. 18.2.1. адгезолюминисценция. 18.2.2. Астеризм. 18.3. Взаимодействие рентгеновского и -излучений с
веществом. 18.3.1. Фотоэффект. 18.3.3. Когерентное рассеяние. 18.3.4. Образование пар. 18.4. Взаимодействие электронов с веществом. 18.4.1. Упругое рассеяние. 18.4.2. Неупругое рассеяние. 18.4.3. Тормозное изучение. 18.4.4. Совместное облучение электрозами и светом. 18.5. Взаимодействие нейтронов с веществом. 18.5.1. Нейтронное распухание. 18.6. Взаимодействие -частиц с веществом. 18.7. Радиотермолюминесценция. 18.8. Эффект Месбауэра. 18.9. Электронный парамагнитный резонанс. 18.10. Ядерный магнитный резонанс. 18.11. Эффект Сверхаузера-Абрагама. 19. РАЗНОЕ. 19.1. Термофорез. 19.2. Фотофорез. 19.2.1. "Перпендикулярный" фотофорез. 19.3. Стробоскопический эффект. 19.4. Муаровый эффект. 19.4.1. Контроль размеров. 19.4.2. Выявление дефектов. 19.4.3. Конусные шкалы. 19.4.4. Измерение параметров оптических сред. 19.4.5. Контроль оптики. 19.5. Высокодисперсные структуры. 19.5.1. Консолидированные тела. 19.6. Эпекстрореологический эффект. 19.7. Ресалектрический эффект. 19.8. Жидкие кристалы. 19.8.1. Электрооптические эффекты. 19.8.2. Динамическое рассеяние. 19.8.3. Управление окраской кристаллов. 19.8.4. Визуализация ИК-изобретения. 19.8.5. Химическая чувствительность. 19.9. Смачивание (к 3.3.2) 19.9.1. Эффект ратекания жидкости под окисными пленками
металлов. 19.9.2. Эффект капиллярного клея. 19.9.3. Теплота смачивания. 19.9.4. Магнитотепловой эффект смачивания. 19.10. Лента Мебиуса. 19.11. Обработка магнитными и электрическими полями.
Приложение 1: Возможные применения некоторых физических
эффектов и явлений при решении
изобретательских задач.
В В Е Д Е Н И Е
- - - - - - -
Вы держите в руках "Указатель физических эффектов и явлений". Это не справочник, потому что он включает в себя лишь незначительную часть огромного колличества эффектов и явлений изученного окружающего нас мира. Это и не учебник. Он не научит Вас эффективному использованию физики при решении головоломных технических задач. Роль "Указателя" заключается в том, что он поможет вам увидеть и ощутить одну из важнейших тенденций развития технических систем -переход от исследования природы и практического воздействия на нее на макроуровне к исследованию к исследованию ее на микроуровне и связанный с этим переход от макротехнологии к микротехнологии.
Микротехнология основывается на совершенно иных принципах, чем технология,имеющая дело с макротелами. Микротехнология строится на основе применения к производству современных достижений химической физики, ядерной физики, квантовой механики. Это новая ступень взаимодействия человека и природы, а самое главное - это взаимодействие происходит на языке природы, на языке ее законов.
Человек, создавая свои первые технические системы, использовал в них макромеханические свойства окружаещего вас мира. Это не случайно, так как научное познание природы началось исторически именно с механических процессов на уровне вещества.
Вещество с его внешними формами и геометрическими параметрами является обьектом, непосредственно данным * человеку в ощущениях. Это тот уровень организации материи, на котором она предстает перед человеком как явление, как количество, как форма. Поэтому каждый технологический метод воздействия соответствовал (и во многих современных технических системах сейчас соответствует) простейшей форме движения материи - механической.
С развитием техники все методы воздействия совершенствуются, но тем не менее, в их соотношении можно проследить известные изменения. Механические методы в большинстве случаев заменяются более эффективными физическими и химическими методами. В добывающей промышленности, например, вместо механического дробления руды и подьема ее на поверхность, получают распространение методы выщелачивания рудного тела и получением раствора металла с последующим его выделением химическим путем. В обрабатывающей промышленности микротехнологии приводит к революционным преобразованием: сложные детали выращивают в виде монокристалов, внутренние свойства вещества изменяют воздействием сильных электрических, магнитных, оптических полей. в строительстве использование фундаментальных свойств вещества позволяет отказываться от сложных и дорогих механизмов. Например: только одно явление термического расширения позволяет создавать неломающиеся домкраты, строить арочные мосты в 5 раз быстрее (при этом отпадает необходимость в опалубке и подьемных механизмов). Прямо на месте строительства можно сделать несущую часть арочного моста высотой до 20 метров, а делается это сказочно просто: два стометровых металлических листа накладывают друг на друга, между ними помещают асбестовую прокладку. Нижний лист нагревают токами ВЧ до 700 градусов, соединяют его с верхним, а при остывании этого "пирога" получают арку.
Чем объяснить эффективность микротехнологии? Здесь трудно различить вещество, являющееся орудием воздействия, и вещество, служащее преом труда. Здесь нет инструмента непосредственного воздействия, рабочего оружия или рабочей части машины, как это имеет место при механических методах. Функции орудия труда выполняют частицы веществ-молекул, атомы-участвующих в процессе. Причем сам процесс легко управляем, коль скоро мы можем легко воздействовать определенными полями на части, создавая соответствующие условия и тогда не только не нужно, но часто и не возможното есть автоматически и непрерывно. В это проявляется, говоря словами Гегеля, "хитрость" научно-технической деятельности.
Переход от механических и макрофизических методов воздействия к микрофизическим позволяет значительно упростить любой технологический процесс, добиться при этом большего экономического эффекта, получить безотходные процессы, если вещества и поля на входе одних процессов становятся веществами и полями на выходе других. Надо только помнить, что безграничность возможностей научно-технической деятельности может успешно реализося лишь при соблюдении границ возможного в самой природе, а уж природа ведет свои производства на тончайшем атомном уровне бесшумно, безотходно и полностью автоматически.
"Указатель" покажет Вам на примерах эффективности использования законов природы проектировании новой техники может быть подскажет решение стоящей пред Вами технической задачи. В него вошли многие физэффекты, которые еще ждут своего применения и своего "применителя" (не Вы ли им будете?).
Но составителя нового сборника будут считать свою задачу выполненной лишь в том случае, если помещенная в него информация станет для Вас тем "зародышем", с помощью которого Вы "вырастите" для себя (и поделитесь с другими) многогранный кристалл физических эффектов и явлений, растворенных в безграничном мире. И чем больше будет этот "кристалл", тем будет проще заметить закономерности его строения. Это интересует нас, надеемся, заинтересует и Вас и, тогда следующий "Указатель" сможет стать настоящим лоцманом в необъятномморе технических задач.
ОБНИНСК, 1979 г. Денисов С. Ефимов В. Зубарев В. Кустов В.
Несколько соображений об Указателе физэффектов.
--------- ----------- -- --------- ----------
Чтобы уверенно решать сложные изобретательские задачи, нужна, во-первых, программа выявления технических и физических противоречий. Во-вторых, нужен информационный фонд, включающий средства устранения противоречий: типовые приемы и физические эффекты. Разумеется, есть еще и "в-третьих","в-четвертых" и т. д. Но главное - программа и информационное обеспечение.
Вначале была просто программа - первые модификации АРИЗ. Путем анализа патентных материалов постепенно удалось составить список типовых приемов и таблицу их применения. В число типовых приемов попали и некоторые физические эффекты. В сущности, все приемы прямо или косвенно "физичны". Скажем, дробление; на микроуровне этот прием становится диссоциацией-ассоциацией, десорбцией-сорбцией и т.п. Но в типовых приемах главное - комбинационные изменения. Физика либо проста (тепловое расширение, например), либо скромно держится на втором плане.
К 1967-68 г.г. стало ясно, что дальнейшее развитие информационного обеспечения АРИЗ требует создания фонда физических явлений и эффектов. В 1969 г. за эту работу взялся студент-физик В.Гутник, слушатель Молодежной изобретательской школы при ЦК ЛКСМ Азербайджана (в начале 1970 г. школа стала и "при РС ВОИР";в 1971 г. была преобразована в АзОИИТ - первый в стране общественный институт изобретательского творчества). В 1970 г. была организовна Общественная лаборатория методики изобретательства при ЦС ВОИР. В план ее работы было включено создание "Указателя применения физэффектов при решении изобретательских задач".
За два года В.Гутник проанализировал свыше 5.000 изобретений "с физическим уклоном" и отобрал из них примерно 500 наиболее интересных; эта информация положила начало картотеке по физэффектам. К 1971 г. появились первые наброски Указателя. Но В.Гутник ушел в армию, работа прервалась. С 1971 г. разработку "Указателя" начал вести физик Ю.Горин, слушатель, а затем преподаватель АзОИИТ ныне кандидат наук. К 1973 г. Ю.Горин подготовил первый "Указатель". В него были включены свыше 100 эффектов и явлений и примеры их изобретательского применения. Полный текст "Указателя" (300 машинописных страниц) в 1973 г. был передан в ЦК ВОИР, но не был издан. В том же 1973 г. удалось подготовить сокращенный текст "Указателя" (108 стр.) и отпечатать его на рататоре (баку,150 экз.). Позже этот текст печатался в Брянске и других городах. Всего было отпечатано около 1000 экз.
Практика применения этого - еще во многом периодичного "Указателя" свидетельствует, что разделы, оживляющие забытые знания, в общем работают удовлетворительно. Однако большая часть физики относится к тому, что раньше было мало известно или вобще не известно человеку, пользующемуся указателем. Изложенные, слишком кратко, сведения о "новых" эффектах практически не работают. Да исамих эффектов в первом выпуске Указателя было слишком мало. Далеко не ко всем эффектам удалось подобрать характерные примеры их изобретательского применения. Нуждались в корректировке и таблицы применения физэффектов.
Несмотря на появление нового Указателя, изобретательские задачи и физика по-прежнему оставались "на разных берегах реки": Указатель еще не стал мостом между техникой и физикой. Однако работа продолжалась.
С января 1977 г. эта работа была перенесена в ОБНИНСК и велась коллективом. За год С.А.Денисов, В.Е.Ефимов, В.В.Зубарев, В.П.Кустов подготовили вторую модификацию Указателя: охвачено 400 эффектов и явлений, подобраны характерные примеры их изобретательского применения, изложение стало более точным и насыщенным. Успешной работе способствовало содействие преподавателей теории решения изобретательских задач из многих городов: в ОБНИНСК все время поступала информация по физэффектам.
Нынешний Указатель - это справочник, который следовало бы издать массовым тиражом. В сущности, это настольная книга изобретателя (даже, если он не работает в АРИЗ).
Как использовать указатель?
Прежде всего, его надо внимательно прочитать. Точнее проработать: прочитать и без спешки просмотреть примеры, каждый раз обдумывая - почему использован данный эффект, а не какой-то другой. Эту работу следует сделать вдумчиво, неторопливо, потратив на нее месяц-полтора и осваивая разделы указателя небольшими дозами. По ряду разделов (особенно по магнетизму, люминесценции, поляризованному свету) необходимо дополнительно посмотреть учебники и специальную литературу.
Прорабатывая указатель, желательно по каждому разделу задавать себе упражнения: как использовать эти эффекты в моей работе, какие новые применения этих эффектов я мог бы предложить? Допустим на этот эффект наложено "табу", применять эффект нельзя; каким другим эффектом можно воспользоваться? Можно ли построить игрушку применив данный эффект? Можно ли данный эффект использовать в космосе и что при этом измениться? и т.д. Особое внимание следует обращать на всякого рода аномалии,отклонения,странности, а также на различные переходные состояния вещества и условия, при которых эти преходы осуществляются. Если проработав таким образом указатель вы не пришли ни к одной новой идее, значит что-то неладно; скорее всего,проработка была поверхностной.
Когда занятия идут на семинарах, курсах, в общественных школах и т.п. Преподаватель может использовать упражнения такого типа: "придумать новый и интересный физический эффект. Как его можно использовать в технике? Что изменится в природе, если такой эффект станет реальностью? Подобные упражнения - на стыке физики и фантастики - особенно эффективны для развития творческого мышления. Вообще указатель надо, прежде всего, использовать до решения задач, регулярно углубляя знания и тренируя мышление. Желательно, в частности, пополнять указатель, наращивая сильные примеры и включая новые физэффекты.
При решении задач применение указателя более регламентировано: таблица применения физэффектов в АРИЗ-77 дает название эффекта, который надо использовать для устранения физического противоречия. По указателю можно получить сведения об этом эффекте, а затем обратиться к литературе, рекомендованной указателем.
Мост между изобретательскими задачами и физикой еще не достроен. работа над указателем продолжается. в первом полугодии 1978 г. Должны быть подготовлены два выпуска сводной картотеки дополнительно к нынешнему тексту указателю. Подготовка таких выпусков должны идти регулярно: здесь по-прежнему нужна помощь всех преподавателей. Предстоит также разработать таблицы превращения полей (какие эффекты переводят одно поле в другое?). Но центральная на ближайшие годы проблема - как замкнуть мост между изобретательством и физикой? Здесь наметилось несколько подходов. Можно перевести физэффекты на вепольный язык, дать каждому эффекту его вепольную формулу. Для этого надо развить вепольный язык, зделать его богаче,гибче. Но принципиальных трудностей здесь пока невидно.
Другая возможность состоит в том, чтобы построить систему эффектов например, по анологии с системой приемов (простые,парные,сложные...) По структуре нынешний Указатель все еще привязан к структуре обычных курсов физики. Система физических эффектов, видимо, должна выглядеть иначе: эффекты собираются в группы, каждая из которых будет включать эффект, обратный эффект, би-эффект (пример: интерференция), плюс - минус эффект (сочетание эффекта и обратного эффекта), эффект сильно сжатый по времени, эффект сильно растянутый по времени и т.д.
Вероятно, возможны и другие подходы. Так или иначе очнвидно, что нельзя дальше ограничиваться чисто механическими наращиваниями в память ЭВМ. А дальше что? Каждый эффект, безразлично - записан он на бумагу или хранится в памяти ЭВМ придется извлекать и пробовать его "вручную"... Положение Указателя должно идти своим чередом. Но уже нынешний Указатель вполне достаточный фундамент для построения теории применения физэффектов при решении изобретательских задач.
В журнале " " за 1975 г. т.24.н11, стр.512-515 (журнал ГДР, реферат - см. реферативный журнал "Физика иа. Общие вопросы физики", 1976,н4,стр.25) сообщается о создании информационного каталога физических явлений для разработки технологических методов. Это близко к идее Указателя, хотя в Указателе уклон не в технологию, а в преодоление противоречий при решении изобретательских задач. Каталог выполнен ввиде папок, которые могут пополняться. Это примерно то, что у нас было до составления первой модификации Указателя - папки по эффектам. Но немцы - да и кто угодно - без особого труда могут нас нагнать, достаточно засадить за работу несколько десятков физиков - и из малой "кучи эффектов" будет сделана "большая куча". Наше преимущество - в подходе к проблеме. Мы понимаем, что дело не в том, чтобы набрать "большую кучу" информации и засунуть ее в ЭВМ, которая сама разберется - что к чему. Мы понимаем, что везде, в том числе и в данной проблеме - надо искать обьективные законы. Технические системы развиваются закономерно, поэтому применение физики в изобретательстве тоже должно подчиняться определенным законам.
На выявление этих законов и нужно напрвить основные усилия.
1978, январь Г.Альтшуллер
Механические эффекты
1.1.Силы инерции.
Силы инерции возникают при движении тел с ускорением, т.е. в случаях, когда они изменяют свое количество движения.
1.1.1. Если на тело действует сила, приложенная к его поверхности, возникающая при этом сила инерции слагается из сил инерции его элементарных частиц как бы последовательно; более удаленные от места приложения действующей на тело силы частицы "давят" на более близкие. Во всем обьеме тела возникают напряжения приводящие к смещениям частиц тела. Этот эффект используется в различных инерционных выключателях, переключателях и акселерометрах.
О Г Л А В Л Е Н И Е ВВЕДЕНИЕ 1. Механические эффекты 1.1. Силы инерции. 1.1.1. Инерционное напряжение. 1.1.2. Центробежные силы. 1.1.3. Момент инерции. 1.1.4. Гироскопичекий эффект. 1.2. Гравитация. 1.3. Трение. 1.3.1. Явление аномально низкого трения. 1.3.2. Эффект безысносности. 1.3.3. Эффект Джонсона-Рабека. 2. Деформация. 2.1. Общая характеристика. 2.1.1. Связь электропроводности с деформацией. 2.1.2. Электропластический эффект. 2.1.3. Фотопластический эффект. 2.1.4. Эффект Баушингера. 2.1.5. Эффект Пойнтинга. 2.2. Передача энергии при ударах. Эффект
Ю.Александрова. 2.3. Эффект радиационного распухания. 2.4. Сплавы с памятью. 3. Молекулярные явления. 3.1. Тепловое расширение вещества. 3.1.1. Сила теплвого расширения. 3.1.2. Получение высокого давления. 3.1.3. Разность эффекта. 3.1.4. Точность теплового расширения. 3.2. Фазовые переходы. Агрегатное состояние вещества. 3.2.1. Эффект сверхпластичности. 3.2.2. Изменение плотности и модуля упругости при
фазовых переходах. 373. Поверхностные явления. Капиллярность. 3.3.1. Поверхностная энергия. 3.3.2. Смачивание. 3.3.3. Автофобность. 3.3.4. Капиллярное давление, испарение и конденсация 3.3.5. Эффект капиллярного подьема. 3.3.6. Ультразвуковой капиллярный эффект. 3.3.7. Термокапиллярный эффект. 3.3.8. Электрокапиллярный эффект. 3.3.9. Капиллярный полупроводник. 3.4. Сорбция. 3.4.1. Капиллярная конденсация. 3.4.2. Фотоадсорбционный эффект. 3.4.3. Влияние электрического поля на адсорбцию. 3.4.4. Адсорболюминесценция. 3.4.5. Радикально-рекомбинационная люминесценция. 3.4.6. Адсорбционная эмиссия. 3.4.7. Влияние адсорбции на электропроводность
полупроводников. 3.5. Диффузия. 3.5.1. Эффект люфора. 3.6. Осмос. 3.6.1. Электроосмос. 3.6.2. Обратный осмос. 3.7. Тепломассообмен. 3.7.1. Тепловые трубы. 3.8. Молекулярные неолитовые сита. 3.8.1. Цветовые эффекты в неолитах. 4. ГИДРОСТАТИКА. ГИДРО-АЭРОДИНАМИКА. 4.1.1. Закон Архимеда. 4.1.2. Закон Паскаля. 4.2. Течение жидкости и газа. 4.2.1. Ламинарность и турбулентность. 4.2.2. Закон Беркулли. 4.2.3. Вязкость. 4.2.4. Вязкоэлектрический эффект. 4.3. Явление сверхтекучести. 4.3.1. Сверхтеплопроводность. 4.3.2. Термомеханический эффект. 4.3.3. Механокалорический эффект. 4.3.4. Перенос по пленке. 4.4.2. Скачок уплотнения. 4.4.3. Эффект Коанда. 4.4.4. Эффект воронки. 4.5. Эффект Магнуса. 4.6. Дросселирование жидкостей и газов. 4.6.1. Эффект Джоуля-Томсона. 4.7. Гидравлические удары. 4.7.1. Электрогидравлический удар. 4.7.2. Светогидравлический удар. 4.8. Квитанция. 4.8.1. Гидродинамическая квитанция. 4.8.2. Акустическая квитанция. 4.8.3. Сонолюминесценция. 5. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ. 5.1. Механические колебания. 5.1.1. Свободные колебания. 5.1.2. Вынужденные колебания. 5.1.3. Явление резонанса. 5.1.4. Автоколебания. 5.2. Акустика. 5.2.1. Явление реверберации. 5.3. Ультразвук. 5.3.1. Пластическая деформация и упрочнение. 5.3.2. Влияние ультразвука на физико-химические свойства
металлических расплавов: 5.3.2.1. на вязкость 5.3.2.2. на поверхностное натяжение 5.3.2.3. на теплообмен 5.3.2.4. на диффузию 5.3.2.5. на растворимость металлов и сплавов 5.3.2.6. на модифицирование сплавов 5.3.2.7. на дегазацию расплавов. 5.3.3. Ультразвуковой капиллярный эффект. 5.3.4. Некоторые возможности использования ультразвука. 5.3.5. Акустомагнетоэлектрический эффект. 5.4. Волновое движение. 5.4.1. Стоячие волны. 5.4.2. Эффект Допплера-Физо. 5.4.3. Поляризация. 5.4.4. Дифракция. 5.4.5. Интерференция. 5.4.6. Голография. 6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. 6.1. Взаимодействие тел. 6.1.1. Закон Кулона. 6.2. Индуцированные заряды. 6.3. Втягивание диэлектрика в конденсатор. 6.4. Закон Джоуля-Ленца. 6.5. Проводимость металлов. 6.5.1. Влияние фазовых переходов. 6.5.2. Влияние высоких давлений. 6.5.3. Влияние состава. 6.6. Сверпроводимость. 6.6.1. Критические значения параметров. 6.7. Электромагнитное поле. 6.7.1. Магнитная индукция. Сила Лоренца. 6.7.2. Движение зарядов в магнитном поле. 6.8. Проводник с током в магнитном поле. 6.8.1. Взаимодействие проводников с током. 6.9. Электродвижущая сила индукции. 6.9.1. Взаимная индукция. 6.9.2. Самоиндукция. 6.10. Индукционные токи. 6.10.1. Токи Фуко. 6.10.2. Механическое действие токов Фуко. 6.10.3. Магнитное поле вихревых токов. Эффект Мейснера. 6.10.4. Подвеска в магнитном поле. 6.10.5. Поверхностный эффект. 6.11. Электромагнитные волны. 6.11.1. Излучение движущегося заряда. 6.11.2. Эффект Вавилова-Черенкова. 6.11.3. Бататронное излучение. 7. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙТВА ВЕЩЕСТВА. 7.1.1. Изоляторы и полупроводники. 7.1.2. Сопротивление электрическому току. 7.1.3. Тепловые потери. 7.2. Диэлектрическая проницаемость. 7.2.1. Частотная зависимость. 7.3. Пробой диэлектриков. 7.4. Электромеханические эффекты в диэлектриках. 7.4.1. Электростракция. 7.4.2. Пьезоэлектрический эффект. 7.4.3. Обратный пьеэоэффект. 7.5. Пироэлектрики. 7.5.2. Сегнетоэлектрики. 7.5.3. Сегнетоэлектрическая температура Кюри. 7.5.4. Антисегнетоэлектрики. 7.5.5. Сегнетоферромагнетики. 7.5.6. Магнитоэлектрический эффект. 7.6. Влияние электрического поля и механических напряжений
на сегнетоэлектрический эффект. 7.6.1. Сдвиг температуры Кюри. 7.6.2. Аномалии свойств при фазовых переходах. 7.6.3. Пироэффект в сегнетоэлектриках. 7.7. Электреты. 8. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА. 8.1. Магнетики. 8.1.1. Диамагнетики. 8.1.2. Парамагнетики. 8.1.3. Ферсомагнетизм. 8.1.3.1. Точка Кюри. 8.1.4. Антиферомагнетики. 8.1.4.1. Точка Нееля. 8.1.5. Температурный магнитный гистерезис. 8.1.6. Ферромагнетизм. 8.1.7. Супермарамагнетизм. 8.1.8. Пьезомагнетики. 8.1.9. Магнитоэлектрики. 8.2. Магнитокалорический эффект. 8.3. Магнитострикция. 8.3.1. Термострикция. 8.4. Магнитоэлектрический эффект. 8.5. Гиромагнитные явления. 8.6. Магнитоакустический эффект. 8.7. Ферромагнитный резонанс. 8.8. Аномалии свойств при фазовых переходах. 8.8.1. Эффекты Гипокинса и Баркгаузена. 9. КОНТАКТНЫЕ, ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭМИССИОННЫЕ
ЯВЛЕНИЯ. 9.1. Контактная разность потенциалов. 9.1.1. Трибоэлектричество. 9.1.2. Вентильный эффект. 9.2. Термоэлектрические явления. 9.2.1. Эффект Зеебека. 9.2.2. Эффект Пельтье. 9.2.3. Явление Томсона. 9.3. Электронная эмиссия. 9.3.1. Автоэлектронная эмиссия. 9.3.2. Эффект Мольтере. 9.3.3. Тунельный эффект. 10. ГАЛЬВАНО- И ТЕРМОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. 10.1.1. Гальваномагнитные явления. 10.1.2. Эффект Хола. 10.1.3. Эффект Этиингсгаузена. 10.1.4. Магнитоопротивление. 10.1.5. Эффект Томсона. 10.2. Термомагнитные явления. 10.2.1. Эффект Нернета. 10.2.2. Эффект Риги-Ледюка. 10.2.3. Продольные эффекты. 10.2.4. Электронный фототермомагнитный эффект. 11. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАЗРЯДЫ В ГАЗАХ. 11.1. Факторы, влияющие на газовый разряд. 11.1.1. Потенциал ионизации. 11.1.2. Фотоионизация атомов. 11.1.3. Поверхностная ионизация. 11.1.4. Применение ионизации. 11.2. Высокочастотный тороидальный разряд. 11.3. Роль среды и электродов. 11.4. Тлеющий разряд. 11.5. Страты. 11.6. Коронный разряд. 11.7. Дуговой разряд. 11.8. Искровый разряд. 11.9. Факельный разряд. 11.10. "Стекание" зарядов с острия. 12. ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ. 12.1. Электроосмос. 12.2. Обратный эффект. 12.3. Электрофорез. 12.4. Обратный эффект. 12.5. Электрокапиллярные явления. 13. СВЕТ И ВЕЩЕСТВО. 13.1. Свет. 13.1.1. Световое давление. 13.2. Отражение и преломление света. 13.2.1. Полное внутреннее отражение. 13.3. Поглощение и рассеяние. 13.4. Испускание и поглощение. 13.4.1. Оптико-акустический эффект. 13.4.2. Спектральный анализ. 13.4.3. Спектры испускания. 13.4.4. Вунужденное извлечение. 13.4.5. Инверсия населенности. 13.4.6. Лазеры и их применение. 14. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ФОТОХИМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ. 14.1. Фотоэлектрические явления. 14.1.1. Фотоэффект. 14.1.2. Эффект Дембера. 14.1.3. Фотопьезоэлектрический эффект. 14.1.4. Фотомагнитный эффект. 14.2. Фотохимические явления. 14.2.1. Фотохромный эффект. 14.2.2. Фотоферроэлектрический эффект. 15. ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ. 15.1. Люминесценция, возбуждаемая электромагнитным
излучением. 15.1.1. Фотолюминесценция. 15.1.2. Антистокосовские .............. 15.1.3. Рентгенолюминесценция. 15.2. Люминесценция, возбуждаемая корпускулярным
излучением. 15.2.1. Катодолюминесценция. 15.2.2. Ионолюминесценция. 15.2.3. Радиолюминесценция. 15.3. Электролюминесценция. 15.3.1. Инжекцронная люминесценция. 15.4. Химилюминесценция. 15.4.1. Радикалолюминесценция. 15.4.2. Кандолюминесценция. 15.5. Механолюминесценция. 15.6. Радиотермолюминесценция. 15.7. Стимуляция люминесценции. 15.8. Тушение люминесценции. 15.9. Поляризация люминесценции. 16. АНИЗОТРОПИЯ И СВЕТ. 16.1. Двойное лучепреломление. 16.2. Механооптические явления. 16.2.1. Фотоупругость. 16.2.2. Эффект Максвелла. 16.3. Электрооптические явления. 16.3.1. Эффект Керра. 16.3.2. Эффект Поккельса. 16.4. Магнитооптические явления. 16.4.1. Эффект Фарадея. 16.4.2. Обратный эффект. 16.4.3. Магнитооптический эффект Зерра. 16.4.4. Эффект Коттона-Муттона. 16.4.5. Прямой и обращенный эффект Зеемана. 16.5. Фотодихроизм16.5.1. Дихроизм. 16.5.2. Естественная оптическая активность. 16.6. Поляризация при рассеивании. 17. ЭФФЕКТЫ НЕЛИНЕЙНОЙ ОПТИКИ. 17.1. Вынужденное рассеяние света. 17.2. Генерация оптических гармоник. 17.3. Параметрическая генерация света. 17.4. Эффект насыщения. 17.5. Многофотонное поглощение. 17.5.1. Многофотонный фотоэффект. 17.6. Эффект самофокусирования. 17.7. Светогидравлический удар. 17.8. Гистеризисные скачки. 18. ЯВЛЕНИЯ МИКРОМИРА. 18.1. Радиоактивность. 18.2. Рентгеновское и -излучение. 18.2.1. адгезолюминисценция. 18.2.2. Астеризм. 18.3. Взаимодействие рентгеновского и -излучений с
веществом. 18.3.1. Фотоэффект. 18.3.3. Когерентное рассеяние. 18.3.4. Образование пар. 18.4. Взаимодействие электронов с веществом. 18.4.1. Упругое рассеяние. 18.4.2. Неупругое рассеяние. 18.4.3. Тормозное изучение. 18.4.4. Совместное облучение электрозами и светом. 18.5. Взаимодействие нейтронов с веществом. 18.5.1. Нейтронное распухание. 18.6. Взаимодействие -частиц с веществом. 18.7. Радиотермолюминесценция. 18.8. Эффект Месбауэра. 18.9. Электронный парамагнитный резонанс. 18.10. Ядерный магнитный резонанс. 18.11. Эффект Сверхаузера-Абрагама. 19. РАЗНОЕ. 19.1. Термофорез. 19.2. Фотофорез. 19.2.1. "Перпендикулярный" фотофорез. 19.3. Стробоскопический эффект. 19.4. Муаровый эффект. 19.4.1. Контроль размеров. 19.4.2. Выявление дефектов. 19.4.3. Конусные шкалы. 19.4.4. Измерение параметров оптических сред. 19.4.5. Контроль оптики. 19.5. Высокодисперсные структуры. 19.5.1. Консолидированные тела. 19.6. Эпекстрореологический эффект. 19.7. Ресалектрический эффект. 19.8. Жидкие кристалы. 19.8.1. Электрооптические эффекты. 19.8.2. Динамическое рассеяние. 19.8.3. Управление окраской кристаллов. 19.8.4. Визуализация ИК-изобретения. 19.8.5. Химическая чувствительность. 19.9. Смачивание (к 3.3.2) 19.9.1. Эффект ратекания жидкости под окисными пленками
металлов. 19.9.2. Эффект капиллярного клея. 19.9.3. Теплота смачивания. 19.9.4. Магнитотепловой эффект смачивания. 19.10. Лента Мебиуса. 19.11. Обработка магнитными и электрическими полями.
Приложение 1: Возможные применения некоторых физических
эффектов и явлений при решении
изобретательских задач.
В В Е Д Е Н И Е
- - - - - - -
Вы держите в руках "Указатель физических эффектов и явлений". Это не справочник, потому что он включает в себя лишь незначительную часть огромного колличества эффектов и явлений изученного окружающего нас мира. Это и не учебник. Он не научит Вас эффективному использованию физики при решении головоломных технических задач. Роль "Указателя" заключается в том, что он поможет вам увидеть и ощутить одну из важнейших тенденций развития технических систем -переход от исследования природы и практического воздействия на нее на макроуровне к исследованию к исследованию ее на микроуровне и связанный с этим переход от макротехнологии к микротехнологии.
Микротехнология основывается на совершенно иных принципах, чем технология,имеющая дело с макротелами. Микротехнология строится на основе применения к производству современных достижений химической физики, ядерной физики, квантовой механики. Это новая ступень взаимодействия человека и природы, а самое главное - это взаимодействие происходит на языке природы, на языке ее законов.
Человек, создавая свои первые технические системы, использовал в них макромеханические свойства окружаещего вас мира. Это не случайно, так как научное познание природы началось исторически именно с механических процессов на уровне вещества.
Вещество с его внешними формами и геометрическими параметрами является обьектом, непосредственно данным * человеку в ощущениях. Это тот уровень организации материи, на котором она предстает перед человеком как явление, как количество, как форма. Поэтому каждый технологический метод воздействия соответствовал (и во многих современных технических системах сейчас соответствует) простейшей форме движения материи - механической.
С развитием техники все методы воздействия совершенствуются, но тем не менее, в их соотношении можно проследить известные изменения. Механические методы в большинстве случаев заменяются более эффективными физическими и химическими методами. В добывающей промышленности, например, вместо механического дробления руды и подьема ее на поверхность, получают распространение методы выщелачивания рудного тела и получением раствора металла с последующим его выделением химическим путем. В обрабатывающей промышленности микротехнологии приводит к революционным преобразованием: сложные детали выращивают в виде монокристалов, внутренние свойства вещества изменяют воздействием сильных электрических, магнитных, оптических полей. в строительстве использование фундаментальных свойств вещества позволяет отказываться от сложных и дорогих механизмов. Например: только одно явление термического расширения позволяет создавать неломающиеся домкраты, строить арочные мосты в 5 раз быстрее (при этом отпадает необходимость в опалубке и подьемных механизмов). Прямо на месте строительства можно сделать несущую часть арочного моста высотой до 20 метров, а делается это сказочно просто: два стометровых металлических листа накладывают друг на друга, между ними помещают асбестовую прокладку. Нижний лист нагревают токами ВЧ до 700 градусов, соединяют его с верхним, а при остывании этого "пирога" получают арку.
Чем объяснить эффективность микротехнологии? Здесь трудно различить вещество, являющееся орудием воздействия, и вещество, служащее преом труда. Здесь нет инструмента непосредственного воздействия, рабочего оружия или рабочей части машины, как это имеет место при механических методах. Функции орудия труда выполняют частицы веществ-молекул, атомы-участвующих в процессе. Причем сам процесс легко управляем, коль скоро мы можем легко воздействовать определенными полями на части, создавая соответствующие условия и тогда не только не нужно, но часто и не возможното есть автоматически и непрерывно. В это проявляется, говоря словами Гегеля, "хитрость" научно-технической деятельности.
Переход от механических и макрофизических методов воздействия к микрофизическим позволяет значительно упростить любой технологический процесс, добиться при этом большего экономического эффекта, получить безотходные процессы, если вещества и поля на входе одних процессов становятся веществами и полями на выходе других. Надо только помнить, что безграничность возможностей научно-технической деятельности может успешно реализося лишь при соблюдении границ возможного в самой природе, а уж природа ведет свои производства на тончайшем атомном уровне бесшумно, безотходно и полностью автоматически.
"Указатель" покажет Вам на примерах эффективности использования законов природы проектировании новой техники может быть подскажет решение стоящей пред Вами технической задачи. В него вошли многие физэффекты, которые еще ждут своего применения и своего "применителя" (не Вы ли им будете?).
Но составителя нового сборника будут считать свою задачу выполненной лишь в том случае, если помещенная в него информация станет для Вас тем "зародышем", с помощью которого Вы "вырастите" для себя (и поделитесь с другими) многогранный кристалл физических эффектов и явлений, растворенных в безграничном мире. И чем больше будет этот "кристалл", тем будет проще заметить закономерности его строения. Это интересует нас, надеемся, заинтересует и Вас и, тогда следующий "Указатель" сможет стать настоящим лоцманом в необъятномморе технических задач.
ОБНИНСК, 1979 г. Денисов С. Ефимов В. Зубарев В. Кустов В.
Несколько соображений об Указателе физэффектов.
--------- ----------- -- --------- ----------
Чтобы уверенно решать сложные изобретательские задачи, нужна, во-первых, программа выявления технических и физических противоречий. Во-вторых, нужен информационный фонд, включающий средства устранения противоречий: типовые приемы и физические эффекты. Разумеется, есть еще и "в-третьих","в-четвертых" и т. д. Но главное - программа и информационное обеспечение.
Вначале была просто программа - первые модификации АРИЗ. Путем анализа патентных материалов постепенно удалось составить список типовых приемов и таблицу их применения. В число типовых приемов попали и некоторые физические эффекты. В сущности, все приемы прямо или косвенно "физичны". Скажем, дробление; на микроуровне этот прием становится диссоциацией-ассоциацией, десорбцией-сорбцией и т.п. Но в типовых приемах главное - комбинационные изменения. Физика либо проста (тепловое расширение, например), либо скромно держится на втором плане.
К 1967-68 г.г. стало ясно, что дальнейшее развитие информационного обеспечения АРИЗ требует создания фонда физических явлений и эффектов. В 1969 г. за эту работу взялся студент-физик В.Гутник, слушатель Молодежной изобретательской школы при ЦК ЛКСМ Азербайджана (в начале 1970 г. школа стала и "при РС ВОИР";в 1971 г. была преобразована в АзОИИТ - первый в стране общественный институт изобретательского творчества). В 1970 г. была организовна Общественная лаборатория методики изобретательства при ЦС ВОИР. В план ее работы было включено создание "Указателя применения физэффектов при решении изобретательских задач".
За два года В.Гутник проанализировал свыше 5.000 изобретений "с физическим уклоном" и отобрал из них примерно 500 наиболее интересных; эта информация положила начало картотеке по физэффектам. К 1971 г. появились первые наброски Указателя. Но В.Гутник ушел в армию, работа прервалась. С 1971 г. разработку "Указателя" начал вести физик Ю.Горин, слушатель, а затем преподаватель АзОИИТ ныне кандидат наук. К 1973 г. Ю.Горин подготовил первый "Указатель". В него были включены свыше 100 эффектов и явлений и примеры их изобретательского применения. Полный текст "Указателя" (300 машинописных страниц) в 1973 г. был передан в ЦК ВОИР, но не был издан. В том же 1973 г. удалось подготовить сокращенный текст "Указателя" (108 стр.) и отпечатать его на рататоре (баку,150 экз.). Позже этот текст печатался в Брянске и других городах. Всего было отпечатано около 1000 экз.
Практика применения этого - еще во многом периодичного "Указателя" свидетельствует, что разделы, оживляющие забытые знания, в общем работают удовлетворительно. Однако большая часть физики относится к тому, что раньше было мало известно или вобще не известно человеку, пользующемуся указателем. Изложенные, слишком кратко, сведения о "новых" эффектах практически не работают. Да исамих эффектов в первом выпуске Указателя было слишком мало. Далеко не ко всем эффектам удалось подобрать характерные примеры их изобретательского применения. Нуждались в корректировке и таблицы применения физэффектов.
Несмотря на появление нового Указателя, изобретательские задачи и физика по-прежнему оставались "на разных берегах реки": Указатель еще не стал мостом между техникой и физикой. Однако работа продолжалась.
С января 1977 г. эта работа была перенесена в ОБНИНСК и велась коллективом. За год С.А.Денисов, В.Е.Ефимов, В.В.Зубарев, В.П.Кустов подготовили вторую модификацию Указателя: охвачено 400 эффектов и явлений, подобраны характерные примеры их изобретательского применения, изложение стало более точным и насыщенным. Успешной работе способствовало содействие преподавателей теории решения изобретательских задач из многих городов: в ОБНИНСК все время поступала информация по физэффектам.
Нынешний Указатель - это справочник, который следовало бы издать массовым тиражом. В сущности, это настольная книга изобретателя (даже, если он не работает в АРИЗ).
Как использовать указатель?
Прежде всего, его надо внимательно прочитать. Точнее проработать: прочитать и без спешки просмотреть примеры, каждый раз обдумывая - почему использован данный эффект, а не какой-то другой. Эту работу следует сделать вдумчиво, неторопливо, потратив на нее месяц-полтора и осваивая разделы указателя небольшими дозами. По ряду разделов (особенно по магнетизму, люминесценции, поляризованному свету) необходимо дополнительно посмотреть учебники и специальную литературу.
Прорабатывая указатель, желательно по каждому разделу задавать себе упражнения: как использовать эти эффекты в моей работе, какие новые применения этих эффектов я мог бы предложить? Допустим на этот эффект наложено "табу", применять эффект нельзя; каким другим эффектом можно воспользоваться? Можно ли построить игрушку применив данный эффект? Можно ли данный эффект использовать в космосе и что при этом измениться? и т.д. Особое внимание следует обращать на всякого рода аномалии,отклонения,странности, а также на различные переходные состояния вещества и условия, при которых эти преходы осуществляются. Если проработав таким образом указатель вы не пришли ни к одной новой идее, значит что-то неладно; скорее всего,проработка была поверхностной.
Когда занятия идут на семинарах, курсах, в общественных школах и т.п. Преподаватель может использовать упражнения такого типа: "придумать новый и интересный физический эффект. Как его можно использовать в технике? Что изменится в природе, если такой эффект станет реальностью? Подобные упражнения - на стыке физики и фантастики - особенно эффективны для развития творческого мышления. Вообще указатель надо, прежде всего, использовать до решения задач, регулярно углубляя знания и тренируя мышление. Желательно, в частности, пополнять указатель, наращивая сильные примеры и включая новые физэффекты.
При решении задач применение указателя более регламентировано: таблица применения физэффектов в АРИЗ-77 дает название эффекта, который надо использовать для устранения физического противоречия. По указателю можно получить сведения об этом эффекте, а затем обратиться к литературе, рекомендованной указателем.
Мост между изобретательскими задачами и физикой еще не достроен. работа над указателем продолжается. в первом полугодии 1978 г. Должны быть подготовлены два выпуска сводной картотеки дополнительно к нынешнему тексту указателю. Подготовка таких выпусков должны идти регулярно: здесь по-прежнему нужна помощь всех преподавателей. Предстоит также разработать таблицы превращения полей (какие эффекты переводят одно поле в другое?). Но центральная на ближайшие годы проблема - как замкнуть мост между изобретательством и физикой? Здесь наметилось несколько подходов. Можно перевести физэффекты на вепольный язык, дать каждому эффекту его вепольную формулу. Для этого надо развить вепольный язык, зделать его богаче,гибче. Но принципиальных трудностей здесь пока невидно.
Другая возможность состоит в том, чтобы построить систему эффектов например, по анологии с системой приемов (простые,парные,сложные...) По структуре нынешний Указатель все еще привязан к структуре обычных курсов физики. Система физических эффектов, видимо, должна выглядеть иначе: эффекты собираются в группы, каждая из которых будет включать эффект, обратный эффект, би-эффект (пример: интерференция), плюс - минус эффект (сочетание эффекта и обратного эффекта), эффект сильно сжатый по времени, эффект сильно растянутый по времени и т.д.
Вероятно, возможны и другие подходы. Так или иначе очнвидно, что нельзя дальше ограничиваться чисто механическими наращиваниями в память ЭВМ. А дальше что? Каждый эффект, безразлично - записан он на бумагу или хранится в памяти ЭВМ придется извлекать и пробовать его "вручную"... Положение Указателя должно идти своим чередом. Но уже нынешний Указатель вполне достаточный фундамент для построения теории применения физэффектов при решении изобретательских задач.
В журнале " " за 1975 г. т.24.н11, стр.512-515 (журнал ГДР, реферат - см. реферативный журнал "Физика иа. Общие вопросы физики", 1976,н4,стр.25) сообщается о создании информационного каталога физических явлений для разработки технологических методов. Это близко к идее Указателя, хотя в Указателе уклон не в технологию, а в преодоление противоречий при решении изобретательских задач. Каталог выполнен ввиде папок, которые могут пополняться. Это примерно то, что у нас было до составления первой модификации Указателя - папки по эффектам. Но немцы - да и кто угодно - без особого труда могут нас нагнать, достаточно засадить за работу несколько десятков физиков - и из малой "кучи эффектов" будет сделана "большая куча". Наше преимущество - в подходе к проблеме. Мы понимаем, что дело не в том, чтобы набрать "большую кучу" информации и засунуть ее в ЭВМ, которая сама разберется - что к чему. Мы понимаем, что везде, в том числе и в данной проблеме - надо искать обьективные законы. Технические системы развиваются закономерно, поэтому применение физики в изобретательстве тоже должно подчиняться определенным законам.
На выявление этих законов и нужно напрвить основные усилия.
1978, январь Г.Альтшуллер
Механические эффекты
1.1.Силы инерции.
Силы инерции возникают при движении тел с ускорением, т.е. в случаях, когда они изменяют свое количество движения.
1.1.1. Если на тело действует сила, приложенная к его поверхности, возникающая при этом сила инерции слагается из сил инерции его элементарных частиц как бы последовательно; более удаленные от места приложения действующей на тело силы частицы "давят" на более близкие. Во всем обьеме тела возникают напряжения приводящие к смещениям частиц тела. Этот эффект используется в различных инерционных выключателях, переключателях и акселерометрах.