Il nastro inventato da Möbius. Inventore

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IL NASTRO SVILUPPATO DA MÖBIUS

E poi è apparso un inventore (TRIZ)

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TRIZ. Il nastro inventato da Mobius

Nel racconto del famoso scrittore di fantascienza Arthur C. Clarke “Il muro delle tenebre”, il saggio Greil chiede al suo interlocutore:

"Ecco", disse a Braildon, "c'è un lenzuolo piatto". Ci sono, ovviamente, due lati della questione. Riuscite ad immaginare questo foglio senza due lati?

Braildon lo guardò sorpreso.

- È impossibile..."

In effetti, a prima vista questo è impossibile. Prendi una striscia di carta: ha due lati. Puoi connetterti, incollare le estremità della striscia, otterrai un anello e ci saranno comunque due superfici: quella esterna e quella interna. Cosa succede se prima si attorciglia il foglio e poi si uniscono le estremità?..

“Grail ha riunito di nuovo le estremità della striscia di carta, ma prima l'ha attorcigliata una volta.

"Muovi il dito ora," disse piano Greil.

Brayldon non lo fece; aveva già capito cosa intendeva il vecchio saggio.

"Capisco", ha detto. - Non ci sono più due aerei separati. Ora c'è una superficie continua, un piano unilaterale..."

L'anello “contorto” è chiamato nastro di Möbius, dal nome del matematico tedesco che per primo ne descrisse le straordinarie proprietà.

Immagina che una formica stia viaggiando lungo la superficie esterna di un normale anello. Se la formica non oltrepassa i bordi, ma cammina lungo la foglia, ritornerà al punto di partenza, percorrendo tutta la superficie esterna. Su un nastro di Möbius il viaggio della formica durerà il doppio: la formica, senza oltrepassare i bordi, percorrerà entrambe le superfici: quella esterna e quella interna. Uno degli eroi di "The Wall of Darkness" fa un viaggio del genere attraverso un pianeta insolito. Fantastico, dici. NO! Già oggi le straordinarie proprietà del nastro di Möbius vengono utilizzate in un'ampia varietà di invenzioni.

Immagina un normale nastro che forma un anello. La polvere abrasiva viene applicata all'esterno del nastro. Il nastro viene premuto contro il prodotto, fatto scorrere e avviene la lucidatura. Dopo qualche tempo, lo strato abrasivo sul nastro stesso si consuma. Dobbiamo interrompere il processo e cambiare il nastro. Come puoi far funzionare il nastro il doppio della durata se la sua dimensione non può essere aumentata? Diversi anni fa, all'inventore sovietico A. Gubaidullin fu rilasciato un certificato d'autore per un dispositivo di macinazione con nastro di Möbius: le dimensioni del nastro sono rimaste le stesse, ma la lunghezza della superficie di macinazione (e quindi la durata del nastro) è raddoppiata . Non è una soluzione spiritosa?

Esistono filtri in cui il liquido viene fatto passare attraverso un nastro di materiale filtrante. A poco a poco questo nastro si intasa e devi cambiarlo. Probabilmente avete già intuito cosa bisogna fare... Sì, anche per il filtro a nastro di Möbius è stato rilasciato un certificato d'autore. C'è anche un certificato d'autore per un registratore con nastro di Möbius. In totale, negli ultimi anni sono stati rilasciati più di cento brevetti e certificati di copyright per l'uso di questo straordinario nastro in diversi paesi. Si scopre che le invenzioni vengono create non solo secondo la formula “astuzia più fisica”, ma anche secondo la formula “astuzia più geometria”...

Ritaglia due cerchi dal cartone. Posiziona un cerchio sul tavolo e tieni l'altro cerchio sopra il primo. Collega i bordi dei dischi con diverse doghe di legno. Otterrai un cilindro reticolare. Qualcosa come una ruota di scoiattolo stesa su un fianco. Ora ruota il disco superiore in una direzione e quello inferiore nell'altra. Appare una figura curvilinea con una “vita” sottile, che ricorda una clessidra. Maggiore è l'angolo di rotazione dei dischi, più sottile è la “vita”. Questa figura è chiamata iperboloide di rivoluzione e ha molte proprietà che sono molto attraenti per l'inventore. La superficie dell'iperboloide è curva, sebbene sia formata da lamelle diritte. Pertanto, un iperboloide è facile da realizzare. La torre Shukhov nel centro televisivo di Mosca su Shabolovka è un iperboloide. La torre è realizzata con tondini metallici dritti e la “torsione” conferisce stabilità e robustezza alla struttura. Costruire una torre con qualsiasi altro piano curvo sarebbe molto difficile: sarebbero necessarie aste curve.

La proprietà più preziosa di un iperboloide è che è facile modificare la curvatura della sua superficie. Gira la base e la curvatura cambia. Questa proprietà è stata utilizzata in molte invenzioni. In Giappone, ad esempio, sono stati recentemente brevettati rulli “iperboloidi” per nastri trasportatori. A differenza dei rulli cilindrici tradizionali, i rulli “iperboloidi” modificano la loro curvatura e, di conseguenza, la curvatura del nastro trasportatore. E questo è molto importante. Quando si trasportano merci sfuse, il nastro deve essere concavo. Se sul trasportatore sono presenti scatole, il nastro deve essere piatto.

Nel certificato dell'autore n. 426 618 è riportata la seguente rivendicazione: “Un rullo fotocopiatore di una macchina raccoglitrice di patate, contenente due dischi montati su un albero, collegati tra loro da ramoscelli, caratterizzato dal fatto che, per garantire la possibilità di adattando la superficie di lavoro del rullo ai diversi profili dei letti, i ramoscelli sono collegati ai dischi sono incernierati, e i dischi sono montati su un albero con la possibilità di ruotarli rispetto ad un altro." La parola "iperboloide" non è menzionata, ma anche senza spiegazione è chiaro che viene utilizzata la proprietà di un iperboloide di cambiare facilmente la curvatura.

Esistono molte altre "invenzioni geometriche" basate sull'uso di paraboloidi, spirali, ecc. Si scopre che l'inventore deve conoscere non solo la fisica, ma anche la matematica. E non solo matematica. Se aggiungi la conoscenza almeno della chimica "scolastica" alla teoria della risoluzione dei problemi inventivi, il tuo arsenale creativo sarà molto arricchito.

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Allo stesso tempo, gli ultrasuoni funzionano non solo come bisturi. Ad esempio, Vesna Zhderich dell'Università di George Washington afferma che può essere utilizzato per fermare l'emorragia interna: sotto l'influenza del calore, il sangue si coagula, il tessuto attorno alla ferita viene distrutto e si forma un coagulo di sangue che chiude la ferita. Quindi è possibile fermare l'emorragia nel fegato, nei reni, nei vasi sanguigni profondi.

Gli scienziati dell'Università del Michigan, guidati da Zhzhen Zu, sono andati oltre. Propongono di creare un nuovo tipo di bisturi ad ultrasuoni, che, senza alcun riscaldamento, strapperà il tessuto nel posto giusto grazie alle bolle di cavitazione. Inoltre, puoi seguire il movimento di questo bisturi all'interno del corpo, poiché le bolle sono perfettamente visibili utilizzando un tomografo o un dispositivo ad ultrasuoni.

Il vantaggio principale di uno strumento ad ultrasuoni è che un'onda sonora, a differenza, diciamo, di un raggio laser, può penetrare in qualsiasi angolo più nascosto del corpo.

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