Camera și aspiratorul

invenții moderne

Camera

în aceste zile de camere de unică folosință, camere digitale și telefoane cu cameră, este greu de imaginat un moment în care oamenii nu și-au putut înregistra amintirile în culori prin apăsarea unui buton. Înainte de 1888, fotografia era costisitoare, iar echipamentul necesar era greoi. Dar apoi George Eastman a dezvoltat roll film și a brevetat prima cameră Kodak portabilă, de mână. Camera a fost preîncărcată cu film, iar după ce a luat 100 de expuneri, proprietarul a trimis întreaga cameră companiei Eastman Kodak, unde filmul a fost îndepărtat și dezvoltat. Kodak a încărcat film nou în cameră și a trimis imaginile și camera înapoi proprietarului. Cu alte cuvinte, sloganul lui Eastman ‘apăsați butonul și noi facem restul’ a fost foarte precis!

o cameră poate fi o mașină foarte complexă, cu mecanisme de focalizare, blițuri și alte caracteristici, dar în cel mai de bază are nevoie doar de trei elemente principale:

• lentilă. Lumina este reflectată de un obiect în toate direcțiile diferite. O lentilă convexă îndoaie razele de lumină și le focalizează astfel încât să convergă într-un singur punct. În acel moment, se formează o imagine reală inversată a obiectului. (Puteți vedea cum un obiectiv focalizează lumina ținând unul peste o bucată de hârtie albă în fața unei ferestre. Lumina soarelui ar trebui să apară pe hârtie ca un mic fascicul luminos.) Pentru a face o fotografie, un obiectiv al camerei trebuie să focalizeze lumina care reflectă scena din fața ei într-o zonă mică pe o suprafață sensibilă la lumină.
• material sensibil la lumină. Într-o cameră, obiectivul focalizează lumina într-un punct pe film. Filmul este tratat cu substanțe chimice care suferă o reacție chimică atunci când sunt expuse la lumină, înregistrând astfel imaginea. Deoarece este sensibil la lumină, filmul trebuie dezvoltat într-o cameră întunecată. Dezvoltarea implică mai mulți pași și diferite tipuri de substanțe chimice înainte de a obține o imagine gata pentru album.
• declanșator. Deoarece filmul este foarte sensibil la lumină, acesta va fi distrus dacă este expus la lumină prea mult timp. Obturatorul este partea Camerei dintre obiectiv și film – controlează când și cât timp lumina poate ajunge la film. Când faceți o fotografie, obturatorul se deschide permițând luminii să lovească filmul, apoi se închide aproape imediat. Cât timp obturatorul rămâne deschis (timpul de expunere) depinde de cât de sensibil este filmul dvs. și de câtă lumină există. În zilele însorite, obturatorul va trebui să rămână deschis mult mai puțin timp decât noaptea.

s-ar putea să vă întrebați de ce imaginea reală este inversată și inversată. Acest lucru se datorează faptului că lumina care cade de pe fundul unui obiect trebuie să fie îndoită în sus de lentilă, iar lumina din partea de sus trebuie să fie îndoită în jos. Vor trece, așa că atunci când vor face imaginea, va fi cu susul în jos. Același lucru se întâmplă dintr-o parte în alta, motiv pentru care imaginea este inversată.

cel mai vechi tip de cameră a fost numit Camera obscura, care este latină pentru ‘cameră întunecată. Consta dintr-o cameră întunecată, cu o gaură mică prin care să treacă lumina. Gaura a acționat ca o lentilă, deoarece a permis luminii să intre doar ca un singur fascicul îngust; acest fascicul a produs o imagine inversată a obiectelor exterioare pe peretele opus găurii. Deoarece Aristotel menționează acest tip de cameră în scrierile sale, știm că a fost folosit pentru a vedea soarele încă din 300 î. hr.! În cele din urmă, camera obscura a fost făcută dintr-o cutie mare și avea lentile pentru a răsturna imaginea cu partea dreaptă în sus. Istoricii cred că artiști precum Johannes Vermeer le-au folosit pentru a vizualiza o imagine a scenei pe care doreau să o picteze.

Camera obscura a realizat doar jumătate din ceea ce face o cameră modernă – a focalizat lumina reflectând obiectele într-un singur fascicul îngust care a produs o imagine reală a obiectelor. Dar aceasta a produs doar imaginea; nu a înregistrat-o. Abia la începutul secolului al 19-lea oamenii de știință au dezvoltat plăci sensibile la lumină care ar putea primi imaginea. Iar metodele timpurii nu au fost foarte eficiente – imaginile fotografice au fost rezultatul a 8 ore sau mai mult de expunere la lumină. În cele din urmă, un francez pe nume Daguerre a inventat Daguerreotipul – un proces de fotografiere pe plăci metalice. Timpul de expunere a fost considerabil mai scurt – aproximativ 10-20 de minute-dar încă suficient de lung pentru a explica de ce oamenii nu au încercat să zâmbească în acele fotografii vechi! Prin eforturile multor oameni diferiți, timpul de expunere a fost redus la câteva secunde până la mijlocul anilor 1800. când Eastman și-a dat seama cum să rostogolească filmul astfel încât să încapă într-o cameră de mână, fotografia a devenit disponibilă maselor, iar camerele au fost indispensabile de atunci!

tehnologia camerei continuă să avanseze. Camerele digitale de astăzi elimină cu totul filmul. Lumina este focalizată pe un semiconductor care îl înregistrează electronic,în loc de filmul chimic. Apoi impulsurile electronice sunt convertite în 1s și 0s ale limbajului computerului, producând o imagine formată din mici puncte colorate sau pixeli. Aceste imagini pot fi ușor modificate, redimensionate, trimise prin e-mail sau încărcate pe site-uri web.

vrei să-ți faci propria cameră obscură? Este, de asemenea, numit un aparat de fotografiat pinhole, și puteți face una cu acest proiect de știință.

Aspirator

Imaginați-vă că doriți să vă aspirați covoarele în primii ani ai secolului 20. Ar trebui să apelați un serviciu de aspirare din ușă în ușă, care ar trimite o mașină uriașă trasă de cai în casa dvs. Furtunuri ar fi alimentat prin ferestrele, atașat la vid alimentat cu benzină în afara în stradă. Nu este foarte convenabil, nu? Și când primul vid electric portabil a fost inventat în 1905, acesta cântărea 92 de kilograme…de asemenea, nu foarte convenabil!

aspiratoarele au suferit multe modificări de-a lungul anilor, trecând de la simple măturătoare de covoare la mașini de aspirație electrice de mare putere. Aspiratorul așa cum îl știm a fost inventat de James Murray Spangler în 1907. El a folosit un motor vechi de ventilator pentru a crea aspirație și o pernă pe un mâner de mătură pentru filtru. El și-a brevetat mașina de măturat prin aspirație, dar la scurt timp după aceea, William H. Hoover și-a cumpărat brevetul și a început compania Hoover să fabrice aspiratoarele. Încercarea gratuită de zece zile a lui Hoover și vânzările din ușă în ușă au plasat în curând aspiratoarele în casele din toată țara. De-a lungul anilor, Hoover a adăugat componente (cum ar fi bara de bătaie) pentru a disloca murdăria din covor, astfel încât vidul să o poată aspira.

aspiratoarele funcționează din cauza principiului lui Bernoulli, care afirmă că, pe măsură ce viteza aerului crește, presiunea scade. Aerul va curge întotdeauna dintr-o zonă de înaltă presiune într-o zonă de joasă presiune, pentru a încerca să echilibreze presiunea. Un aspirator are un orificiu de admisie în care intră aerul și un orificiu de evacuare în care iese aerul. Un ventilator din interiorul vidului forțează aerul spre orificiul de evacuare la o viteză mare, ceea ce scade presiunea aerului din interior, conform principiului lui Bernoulli. Acest lucru creează aspirație – aerul cu presiune mai mare din afara vidului intră prin orificiul de admisie pentru a înlocui aerul cu presiune mai mică. Aerul care intră poartă cu el murdăria și praful de pe covor. Această murdărie este prinsă în sacul de filtrare, dar aerul trece direct prin sac și iese din evacuare. Când sacul este plin de murdărie, aerul încetinește, crescând presiunea. Acest lucru scade puterea de aspirație a vidului dvs., motiv pentru care nu va funcționa la fel de bine atunci când sacul este plin.

faceți un aspirator

un aspirator poate aspira murdăria de pe covor, deoarece aerul de înaltă presiune din exterior curge spre aerul de joasă presiune din interior. Într-un vid electric, un ventilator face ca aerul din interiorul vidului să se miște rapid, ceea ce scade presiunea aerului, provocând aspirația. Aerul de presiune mai mare din afara vidului este aspirat pentru a înlocui aerul de joasă presiune, aducând murdărie și praf cu acesta pentru a fi prins în sacul de filtrare.

în acest proiect puteți realiza un aspirator cu pompă manuală care modifică presiunea aerului din interior și creează aspirație folosind un piston în locul unui ventilator. Urmați procedura pentru a vă face vidul, apoi citiți explicația modului în care funcționează! Un adult va trebui să ajute la tăiere.

de ce ai nevoie:

• 2-litru sticla de plastic sifon
• minge de Ping-pong
• lama de ras, cutter cutie, sau foarfece ascuțite
• bandă
• fir
• hârtie
• hârtie absorbantă

ce faci:

1. Tăiați fundul sticlei de sodă la aproximativ 1/3 din drum de la bază. Acum tăiați o fantă pe o parte a treimii inferioare a sticlei – acest lucru vă va permite să o glisați în partea superioară a sticlei, astfel încât să poată acționa ca un piston.

2. Tăiați o fâșie de hârtie de 6′ X3 ‘ și pliați-o pe jumătate pe lungime pentru o rezistență suplimentară. Lipiți fiecare capăt al acestei benzi pe fundul sticlei pentru a face un mâner pentru pistonul dvs.

3. În partea superioară a sticlei, tăiați o gaură de 3/4 inci la aproximativ 1-1/2 inci sub gât. Această gaură va duce la sacul de filtrare.

4. Faceți o pungă de filtru pentru vid cu o bucată de hârtie de țesut de 6′ x4′. Îndoiți dreptunghiul de hârtie în jumătate și lipiți părțile laterale pentru a face o pungă. Bandați asta peste gaura pe care ați făcut-o lângă gâtul sticlei.

5. Bandați un capăt al firului la mingea de ping-pong. Puneți mingea în partea superioară a sticlei. Hrăniți capătul liber al firului prin gura sticlei și lipiți-l în exteriorul sticlei, astfel încât mingea de ping-pong să atârne puțin sub gât.

cum funcționează această invenție pe care tocmai ai făcut-o? Împingeți partea inferioară a sticlei în partea superioară, apoi trageți-o înapoi brusc. Aceasta scade presiunea aerului din interiorul sticlei, deoarece acum există un spațiu mai mare pentru aceeași cantitate de aer. Aerul cu presiune mai mică din interiorul sticlei creează aspirație, trăgând aer cu presiune mai mare din exterior prin gură. Acum împingeți pistonul înapoi; acest lucru comprimă aerul și crește presiunea, astfel încât aerul să curgă înapoi din sticlă. Mingea de ping-pong funcționează ca o supapă – când împingeți pistonul, forțează mingea în gâtul sticlei, astfel încât aerul să iasă prin gaură cu sacul de filtrare, mai degrabă decât să iasă prin gură.

acum puneți aspiratorul la lucru! Încercați să sugeți firimituri de pâine sau bile mici de hârtie. Când trageți pistonul afară, acestea vor fi aspirate în sticlă, iar atunci când împingeți pistonul înăuntru, acestea vor fi forțate în sacul de filtrare.

experimentați pentru a afla cel mai bun mod de a utiliza vidul sticlei. Funcționează mai bine pentru a pompa rapid pistonul? Ar trebui să scoți pistonul mai repede decât să-l împingi? Vă puteți gândi la idei pentru a îmbunătăți designul și eficiența vidului? Dă-le o încercare!

invenția cuptorului cu microunde

uneori oamenii inventează lucruri pentru că încearcă – au o idee și experimentează modalități de realizare a acesteia. Alteori invențiile se întâmplă fără ca cineva să le planifice; așa a fost inventat cuptorul cu microunde.

în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, un număr de oameni de știință au lucrat la îmbunătățirea sistemelor radar pentru avioane. Aceste sisteme aveau nevoie de magnetroni-tuburi vidate care generează unde radio de înaltă frecvență – și aveau nevoie de multe dintre ele. Dar, din cauza complexității lor, acestea ar putea fi fabricate numai la o rată mai mică de 20 pe zi. Apoi Percy Spencer, angajat la compania Raytheon, a elaborat o modalitate de a simplifica magnetronul și de a crește producția. Datorită inovațiilor sale, producția a crescut la 2.600 de magnetroni pe zi, ajutând foarte mult efortul de război.

la scurt timp după încheierea războiului, Spencer a descoperit accidental o altă utilizare a magnetronilor. El continua cercetările radar la un laborator Raytheon și, în timp ce stătea în fața unui magnetron, și-a dat seama că bara de bomboane din buzunar se topea. Curiozitatea lui a prins viață și a testat rapid efectul magnetronului asupra floricelelor ne-popped. Când boabele au explodat, știa că era într-adevăr pe ceva!

magnetronii au emis energie sub formă de unde radio de înaltă frecvență, numite microunde. (Aflați despre undele radio și radiațiile electromagnetice în articolul nostru despre energie.) La această frecvență, microundele trec prin sticlă, ceramică și plastic, dar sunt absorbite de apă, grăsimi și zaharuri. Această absorbție a energiei excită atomii și alimentele se încălzesc.

Spencer și Raytheon au început să dezvolte cuptorul cu microunde, iar în 1947 au produs prima versiune comercială. A costat 5.000 de dolari, cântărea 750 lbs și avea 5’6′ înălțime. Nu numai asta, dar a folosit un sistem de răcire cu apă care a necesitat instalarea unor instalații sanitare suplimentare Oriunde a fost folosit cuptorul cu microunde. După cum vă puteți imagina, nu a fost un succes instantaneu.

este posibil ca succesul să nu fi fost instantaneu, dar în acest caz a fost inevitabil. Dezvoltarea continuă și progresele tehnologice au produs în cele din urmă microundele mici și eficiente pe care le avem astăzi în aproape fiecare casă din America. Și totul a început cu un accident lipicios, lipicios!

Află Mai Multe!
citiți despre Alexander Graham Bell, Thomas Edison și frații Wright, plus Faceți-vă propriul bec! Găsiți toate acestea în prima noastră lecție de știință a invențiilor moderne.