И тут появился изобретатель

Задача 39. Капризная качалка

Дозатор жидкости сделан в виде качалки (рис. 1). В левой части дозатора емкость для жидкости. Когда емкость наполнена, дозатор наклоняется влево и жидкость выливается. При этом левая часть становится легче, дозатор возвращается в исходное положение. К сожалению, дозатор работает неточно: выливается не вся жидкость. Как только часть жидкости выльется, облегченная емкость уходит вверх — получается «недолив». Сделать емкость побольше и смириться с тем, что в ней остается часть жидкости? Но качалка капризна: «недолив» зависит от многих причин (вязкость жидкости, трение в опорах дозатора и т. д.). Нужно устранить «недолив» как-то иначе.

Используем метод моделирования маленькими человечками. На качелях девочки (жидкость) и мальчики (противовес в правой части дозатора). Вот принят «груз» (рис. 2), и левая часть качелей пошла вниз (рис. 3). Но как только спрыгнули одна-две девочки, левая часть качелей уходит вверх (рис. 4). Как сделать, чтобы все девочки успевали спокойно сойти с качелей? Ответ очевиден: пока девочки будут сходить, мальчики должны подвинуться к центру качелей (рис. 5), а потом вернуться в исходное положение (рис. 6).

Теперь перейдем от модели к реальной конструкции. Грузик в правой части дозатора должен легко перемещаться туда-сюда. Ясно, что лучше всего сделать грузик в виде шарика (рис. 7).

Задача решена. Мы вышли на ответ, используя метод ММЧ. Но нетрудно заметить, что при этом выявлено и устранено физическое противоречие («Момент силы, действующий на правую часть дозатора, должен быть малым, чтобы вся жидкость сливалась, и момент силы должен быть большим, чтобы емкость доверху наполнялась жидкостью»). Можно отметить и другое: дозатор, не имевший подвижных частей, теперь стал «динамичным», то есть техническая система вступила в третий этап развития. Следовательно, все идет как надо, решение найдено хорошее.