И тут появился изобретатель

Задача 41. Как в сказке

В совхозе обсуждали проект новых парников.

— Вообще-то неплохо, — сказал директор, — но механизации нет. Смотрите, вот крыша парника: легкая металлическая рама со стеклом или пленкой, закрепленная с одной стороны. Если температура внутри выше 20°, надо приподнять раму, а если ниже — опустить. За день температура в парнике может измениться десятки раз. Что ж, все время вручную открывать и закрывать раму?

— Почему вручную? — сказал механик. — Можно поставить приборы — температурные реле. Изменится температура — они включат электромоторы. К моторам пристроим шестерни, рычаги, тросы, чтобы поднимать и опускать раму.

— Не пойдет, — решительно возразил бухгалтер. — У нас сотни парников, и на каждом вы установите машину. Слишком сложно и дорого.

— Возникает техническое противоречие, — подытожил директор. — Выиграем в механизации, проиграем в усложнении и удорожании парников.

И тут появился изобретатель.

— Сформулируем ИКР, — сказал он. — Чтобы было как в сказке. Хорошая формулировка ИКР плюс физика девятого класса — и задача решена.

Как сформулировать ИКР для этой задачи? Что имел в виду изобретатель, упомянув о физике девятого класса?

Разберем эту задачу вместе. Прежде всего, отметим, что перед нами не задача, а ситуация, из которой нужно извлечь задачу. Система «Парник» — молодая, она еще даже не стала динамичной, меняющейся. Поэтому задача здесь такая: сохраним парник, постараемся его не перестраивать, но уберем недостаток (крыша неподвижна, растения перегреваются). О механизации парника не может быть и речи. Ведь электромотор и передача от него к крыше — это уже новая система. ИКР должен звучать так: «Крыша сама поднимается при повышении температуры и сама опускается при ее понижении».

Несведущий человек воскликнет: «Невероятно!» Но мы с вами знаем, что такие «чудеса» вполне возможны. В задаче 27 о защите проводов ферритовые колечки сами становились магнитными и сами же теряли магнитные свойства. Почему же нельзя «договориться» с крышей, чтобы она сама поднималась и опускалась? Колечками командовало тепловое поле. Пусть оно командует и крышей. Значит, надо использовать тепловое расширение. Возьмем стержень и… Нет, так ничего не получится. Даже при большом увеличении температуры стержень удлинится всего на доли процента. Именно поэтому мы использовали тепловое расширение для микроперемещения. А в этой задаче крышу нужно приподнять на 20―30 сантиметров.

Заглянем в учебник физики для девятого класса. В главе о тепловом расширении есть рисунок биметаллической пластинки — двух соединенных полосок из меди и железа. Медь при повышении температуры удлиняется сильнее, чем железо. Но в биметаллической пластинке медь и железо соединены, поэтому пластинка при нагреве изгибается и очень сильно. Крышка парника, сделанная из таких пластин, при повышении температуры сама поднимется, а при понижении — сама опустится.