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LIVROS E ARTIGOS
A CIÊNCIA DA INVENÇÃO CLIQUE E FÍSICA
Livros e artigos / E então veio o inventor
Você leu um terço do livro. Se você tentar resumir o significado do que leu da forma mais sucinta possível, obterá algo como o seguinte. Problemas inventivos foram resolvidos há muito tempo (e ainda estão sendo resolvidos hoje) por tentativa e erro. O método é ineficiente, então muito esforço, tempo e dinheiro foram gastos na resolução de problemas. Muitas vezes, as invenções são adiadas por muitos anos. A revolução científica e tecnológica exigiu métodos de invenção fundamentalmente novos. Surgiu a teoria da solução inventiva de problemas (TRIZ), que ensina a resolver problemas sem classificar opções "vazias". A ideia principal é a seguinte: os sistemas técnicos surgem e se desenvolvem naturalmente; o estudo dessas regularidades fornece técnicas - ferramentas para resolver problemas inventivos. As técnicas que você conheceu podem ser divididas em três grupos: - vários truques, por exemplo, a técnica "faça com antecedência"; - técnicas baseadas no uso de efeitos físicos e fenômenos, entre eles pode-se atribuir a técnica "mudar o estado de agregação"; - técnicas complexas, incluindo astúcia e física, por exemplo, a construção de fepoles. Na maioria das vezes, ao resolver problemas inventivos, é preciso aplicar primeiro a astúcia e depois a física. O sucesso vem de uma combinação de ambos. Portanto, o uso da física na solução de problemas inventivos é uma das seções mais importantes da teoria da invenção. Vamos ver como a astúcia e a física se encaixam. Problema 29. VAI FUNCIONAR PARA SEMPRE! Em uma fábrica, uma máquina automática frequentemente falhava. Era uma máquina muito boa, mas um detalhe simples era constantemente estragado - um tubo curvo através do qual o ar comprimido conduzia um fluxo de pequenas bolas de aço em alta velocidade. As bolas atingiram a parede do cano na curva e quebraram pedaços de metal. Atingindo a parede, cada bola deixou um arranhão quase imperceptível, mas em poucas horas as bolas perfuraram um cano grosso e forte. - Vamos colocar dois canos, - disse o capataz, - Enquanto um está funcionando, teremos tempo de consertar o outro. E então um inventor apareceu. - É um negócio: fazer reparos o tempo todo ?! ele exclamou. - Tenho uma ideia adequada ... Garanto: a máquina funcionará para sempre! Demorou apenas cinco minutos para implementar a ideia da invenção. O que ele sugeriu? Assim, uma substância (bolas de aço) interage mecanicamente com outra substância (paredes de tubos). Portanto, um su-campo desnecessário (até prejudicial) é fornecido. Na fábrica, tentaram destruí-la introduzindo uma terceira substância - várias juntas, camadas. Isso está errado: é necessário que a terceira substância proteja simultaneamente as paredes e não desmorone. As mesmas bolas podem se tornar essa substância. Apenas imóvel, parado na parede do cano. Se a curva do tubo for coberta com bolas por dentro, as paredes pararão de desabar. As bolas voadoras podem derrubar uma ou mais bolas da camada protetora, mas seu lugar é imediatamente preenchido por uma das bolas que corre pelo cano. É aqui que o truque termina. Agora precisamos de física simples: como obter uma camada protetora de bolas? Você tem que usar ímãs. Onde o tubo se dobra, colocamos um ímã do lado de fora. No interior, uma camada de bolas grudará imediatamente no cano. Problema resolvido! É interessante notar que as máquinas de jateamento para endurecimento de peças foram amplamente utilizadas pelo menos um quarto de século antes do surgimento do certificado do autor nº 261 para proteção magnética. Todos viram o problema, mas resolveram ao contrário da teoria - instalaram juntas, fizeram as paredes do aparelho de aço mais resistente ... Problema 30. GUINDASTE DE ALTA FINA O chefe do laboratório químico convidou o inventor e disse: - Precisamos controlar o fluxo de gás que passa por este tubo de metal de um recipiente para outro. Temos torneiras com rolha de vidro esmerilado, mas não dão a precisão necessária: é difícil regular o tamanho do furo por onde passa o gás. - Claro, - disse o inventor, - você também colocaria uma torneira de samovar. O químico fingiu não ouvir a observação. - É possível - continuou ele - colocar um tubo de borracha e uma braçadeira. Mas isso não dá a precisão necessária. - Grampos, - o inventor riu. - prendedores de roupa... Aqui o químico não resistiu: Temos feito isso por centenas de anos. Tente chegar a um guindaste não mais complicado do que um "prendedor de roupa" ou um "guindaste samovar", mas dez vezes melhor em precisão. - Uma gota de astúcia mais física da nona série. Tem que fazer assim... O que o inventor sugeriu? Para um especialista em TRIZ, um guindaste é um sistema su-field típico: corpo B1, parte giratória B2 e campo de forças mecânicas Pmech. Sob a influência do campo Pmech, a peça B2 se move em relação ao corpo B1, fazendo com que a lacuna entre B1 e B3 se torne mais larga ou, inversamente, estreita. Já existe um Vefield, mas não funciona bem. Portanto, teremos que substituir o su-campo, usar outro campo. Qual deles - elétrico, magnético, eletromagnético, térmico? É aqui que os truques terminam e a física começa. O livro de física da nona série tem um capítulo inteiro sobre expansão térmica! E só precisamos alterar a largura do espaço entre B1 e B2. Abrimos o livro didático. Aqui está a descrição do experimento: uma bola passa por um anel aquecido, que não havia passado antes. O desenho do anel e da bola é um modelo finalizado do nosso guindaste. Comparemos a solução obtida com o atestado do autor nº 179 489: "Dispositivo para dosagem de pequenas quantidades de gás, constituído por um corpo e uma haste bem encaixada na superfície interna do corpo, caracterizado por, para dosar pequenas quantidades de gás com alto grau de precisão, o corpo é feito de material com grande coeficiente de expansão térmica e a haste é feita de um material cujo coeficiente de expansão térmica é muito menor que o do material do corpo. Você provavelmente já entende como funciona esse guindaste. Quando aquecido, o corpo se expande fortemente e a haste fracamente. Há uma lacuna. Quanto mais quente o caso, maior a lacuna.
O significado da invenção, como você pode ver, é que em vez de mover grandes peças, "pedaços de ferro", propõe-se usar a tensão e a compressão da rede cristalina. A propósito, é possível esticar e comprimir a rede cristalina não apenas com um campo térmico. "Alguns cristais, como quartzo, sal de Rochelle e turmalina, mudam de tamanho em um campo elétrico: dependendo da direção do campo, eles são comprimidos ou esticados" isso é de um livro de física para o décimo ano. Este fenômeno é chamado de efeito piezoelétrico inverso. Bem, você mesmo já adivinhou que o efeito piezoelétrico reverso pode ser usado para criar um microcrane. Há também um efeito semelhante - magnetostrição: um campo magnético estica (ou comprime) alguns metais. Também uma resposta adequada para o problema do guindaste. Problema 31. VAMOS OLHAR PARA O FUTURO Se precisar espremer os restos de pasta de dente de um tubo quase vazio, coloque o tubo sobre uma superfície dura e enrole-o com um lápis. Este é o princípio de funcionamento de uma bomba peristáltica (ver Fig.): Os rolos pressionam a mangueira flexível contra o corpo da bomba e, movendo-se, forçam o líquido ou pasta a escoar pela mangueira. Produzimos vinte tipos de bombas peristálticas - disse o engenheiro-chefe da fábrica ao seu vice. - Nos próximos meses vamos dominar mais três. Mas, em princípio, todas as bombas são iguais, diferem apenas em tamanho e finalidade. Essas bombas mudarão no futuro? “Provavelmente não vai mudar”, respondeu o deputado. - Afinal, o princípio é o mesmo. E então havia os inventores. Três de uma vez! Com certeza haverá novas bombas - garantiu o primeiro inventor. - O princípio peristáltico permanecerá, mas a ação passará para o nível micro. Sugerimos o uso de efeitos físicos para isso”, disseram seus companheiros. - Temos três bombas peristálticas novas. Os inventores começaram a desdobrar as plantas... Como você acha que essas bombas podem ser arranjadas? Que efeitos físicos são usados neles? A passagem do movimento brusco dos "pedaços de ferro" para o movimento sutil das moléculas, dos átomos, é uma regularidade no desenvolvimento da tecnologia. Daí o método de resolver muitos problemas: "a transição do nível macro para o nível micro". Aqui, por exemplo, o certificado de copyright nº 438 327: "Um giroscópio vibratório com massas colocadas em movimento oscilatório por variáveis externas ou campos elétricos, caracterizado pelo fato de que elétrons ou íons carregados são usados como massas oscilantes." Em giroscópios vibratórios convencionais, cargas maciças vibram - "pesos" montados em hastes. A ideia da invenção é que as micropartículas - elétrons ou íons - sejam tomadas como "pesos". Esse giroscópio é muito mais compacto, mais preciso e mais confiável. Quando você leu sobre os quatro estágios no desenvolvimento de sistemas técnicos no capítulo anterior, pode ter se perguntado: bem, os sistemas passam por quatro estágios, mas o que acontece com os sistemas a seguir? E então há duas possibilidades. Já falei de um: o sistema, tendo atingido os limites do desenvolvimento, une-se a outro sistema e forma um novo sistema mais complexo - o desenvolvimento continua. Por exemplo, uma bicicleta combinada com um motor de combustão interna se transformou em uma motocicleta. Um novo sistema surgiu, o desenvolvimento continuou. Às vezes, o caminho para a integração com outros sistemas é fechado. É preciso unir - e é impossível unir ... Tal contradição é superada pela fragmentação: vamos dividir o sistema em várias partes e construir algo novo combinando essas partes. A proibição dizia respeito à associação com sistemas de terceiros, não violamos essa proibição. Bem, se você não pode unir nem dividir? Suponha que a tarefa esteja definida: é necessário fortalecer as propriedades de "mola" de uma mola espiral, sem acrescentar nada a ela e sem esmagá-la. Vamos supor que a mola seja do aço mais adequado, não adianta trocar o aço.
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