الزورق الصغير يمشي - على الماء
الزورق الصغير يمشي - على الماء

فيديو: الزورق الصغير يمشي - على الماء

Отличия серверных жестких дисков от десктопных
فيديو: شاهد سرعة القارب الخفيف بعد تزويده بمحرك ظخم ! 2023, كانون الثاني
Anonim

تحاكي الأوعية المصغرة يرقات الحشرات باستخدام التوتر السطحي للدفع.

بأخذ إشارات من مملكة الحشرات ، بنى العلماء قاربًا صغيرًا يستخدم التوتر السطحي ، لكن لا توجد أجزاء متحركة للتنقل عبر الماء.

تعمل الأقطاب الكهربائية المصغرة الموجودة في الجزء الخلفي من الوعاء بحجم الإبهام على تحييد التوتر السطحي للماء هناك ، مما يسمح للتوتر في المقدمة بجذبه إلى الأمام. وجود قطب كهربائي على جانب القارب يمكّنه من توجيهه في اتجاه عقارب الساعة. يتحرك الجهاز بسرعة 0.16 بوصة (أربعة ملليمترات) في الثانية ، أو حوالي 30.5 سم كل 1.5 دقيقة. يقول الخبراء إن هذا قد يبدو بطيئًا ، لكنه في نفس المستوى مثل الأجهزة المطورة سابقًا والتي تعتمد على التوتر السطحي للتقدم إلى الأمام.

يقول الباحثون إن التكنولوجيا الجديدة يمكن تعديلها بسهولة لحمل أجهزة الاستشعار الكيميائية وأجهزة الكشف الأخرى لإجراء اختبارات جودة المياه والهواء. يمكن أيضًا تزويده بكاميرا لإجراء مهام المراقبة. على الرغم من أن النموذج الأولي للقارب يعمل بالطاقة الإضافية ، إلا أن الإصدارات المستقبلية يمكن أن تعمل على البطاريات أو موجات التردد اللاسلكي أو حتى الألواح الشمسية المصغرة ، كما يقول Sung Kwon Cho ، المهندس الميكانيكي في جامعة بيتسبرغ (بيت) ، الذي قاد المشروع.

يسحب التوتر السطحي بشكل متساوٍ جسم يستقر في الغضروف المفصلي (الطبقة العلوية المنحنية قليلاً من الماء) ، كما لو كان يعلق الجسم في شبكة من الأربطة المطاطية المشدودة. قطع بعض هذه العصابات - إما كيميائيًا ، بمواد تسمى المواد الخافضة للتوتر السطحي ؛ ميكانيكيا مع المجاذيف. أو ، في أحدث الأبحاث ، مع الكهرباء - يسمح للكائن بالتحرك في الاتجاه المعاكس للكسر. شاهد القارب وهو يعمل هنا وهنا. (ملفات فيديو).

يقول تشو: "بدون أي عمل ، يكون التوتر السطحي متماثلًا ، ولكن إذا غيرت اتجاه القوة ، فإن الدفع يرتبط ارتباطًا مباشرًا" بالتداخل ، كما يقول تشو.

لقد فهم المهندسون منذ فترة طويلة إمكانات التوتر السطحي كوسيلة للدفع عبر الماء. الطبيعة غنية بأمثلة على مثل هذه الحركة ، بما في ذلك الحشرات مثل متزلج الماء.

يقول تشو ، الذي تقدم مجموعته اختراعه اليوم في مؤتمر في سورينتو بإيطاليا ، برعاية معهد IEEE لمهندسي الكهرباء والإلكترونيات ، إنه استوحى من صور الفيديو ليرقات خنفساء الأوراق التي تستخدم التوتر السطحي للتنقل عبر الماء. للقيام بذلك ، تنحني الحشرة إلى حرف "U" ضحل ، مما يعطل تناسق توتر الغضروف المفصلي المحيط بها ويولد قوة دفع إلى الأمام.

نظرًا لأن التوتر السطحي يمثل قوة ضعيفة نسبيًا على الأجسام الكبيرة ، يقول تشو إن قاربه يمكن أن يبلغ طوله حوالي أربع بوصات (10 سم) على الأكثر. ومع ذلك ، يمكن تقليص حجمها من حجمها الحالي البالغ 0.8 بوصة (سنتان) إلى حجم صغير يصل إلى 100 ميكرون أو نحو ذلك. (الميكرون يساوي واحدًا من المليون من المتر ، أو حوالي أربع مائة جزء من الألف من البوصة).

يصف ديفيد هو ، وهو مهندس ميكانيكي في معهد جورجيا للتكنولوجيا في أتلانتا ، اختراع بيت بأنه "جهاز أنيق للغاية يمكن أن يكون له تطبيق عملي."

بصفته باحثًا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كان Hu جزءًا من فريق اخترع Robostrider ، أول مشاية مائية ميكانيكية ، مثل متزلج الماء ، تستخدم التوتر السطحي للجلوس والمشي عبر سطح الماء. لكنه يقول إن Robostrider والأجهزة ذات الصلة بها عيوب ، لا سيما العديد من الأجزاء الحساسة التي لا تنطبق على القارب الكهربائي.

شعبية حسب الموضوع