🟢 Капля ртути, которая включала свет: забытая магия советских выключателей ⚡️

На видео ртутный выключатель (или ртутный геркон). Удивительное и немного алхимическое устройство, которое многие помнят из советских приборов. Как это работает? Внутри стеклянной колбочки находятся два контакта и капля ртути. Пока выключатель находится в одном положении, контакты разомкнуты. Но стоит его наклонить — капля ртути скатывается и замыкает их, замыкая цепь. Никаких щелчков, только плавное замыкание.

Концепция использования ртути для замыкания цепи известна давно, но массовое применение в таких миниатюрных стеклянных корпусах стало возможным с развитием технологии герконов (герметизированных контактов) в середине XX века. Сложно назвать одного изобретателя; это была скорее эволюция технологий, подхваченная инженерами по всему миру, включая СССР.

💭 Где они использовались? Эти выключатели были незаменимы там, где важна была плавность срабатывания и защита от искры (которая могла бы вызвать взрыв в загазованной среде).

1. Советские игрушки и электромеханика: Легендарный набор «Знаток», различные конструкторы.
2. Автомобили: В старых «Жигулях» и «Москвичах» ртутные выключатели использовались в датчиках уровня тормозной жидкости. Жидкость опускалась — датчик наклонялся — загоралась лампочка на панели.
3. Бытовая техника: В некоторых моделях стиральных машин (например, «Вятка-автомат») они служили датчиками уровня воды.
4. Системы сигнализации: Использовались как датчики наклона для защиты ценных предметов. Стоило сдвинуть предмет — цепь замыкалась, включалась тревога.
5. Термостаты в некоторых моделях обогревателей.

Физика в действии: почему именно ртуть?

▪️ Высокая электропроводность: Ртуть — это жидкий металл, поэтому она отлично проводит ток.
▪️ Подвижность: Благодаря жидкому состоянию, она мгновенно и плавно замыкает контакты без дребезга, который характерен для обычных металлических пластин.
▪️ Поверхностное натяжение: Капля ртути не растекается, а сохраняет форму шара, что позволяет ей точно скатываться по нужной траектории.
▪️ Высокая плотность: Ртуть тяжелая, поэтому она уверенно скатывается даже при небольшом наклоне.

Почему от них отказались? Главная причина — токсичность ртути. Разбитая колбочка с парами ртути — это реальная опасность для здоровья. С развитием электроники им на смену пришли более безопасные и дешёвые твердотельные датчики: шариковые, MEMS-гироскопы и акселерометры в смартфонах, оптические датчики. #физика #магнетизм #электродинамика #опыты #эксперименты #physics #видеоуроки #электроника #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🚀 2К12 «Куб»: Что скрывается внутри носа легендарной зенитной ракеты?

Все, кто видел ЗРК «Куб», наверняка обращали внимание на его остроконечные ракеты. Но что находится внутри этой самой носовой части? Именно там спрятано сердце системы наведения — головка самонаведения (ГСН) 1SB4M. И её описание звучит как магия из 1960-х: непрерывноволновая полуактивная самонаводящаяся когерентная двухплоскостная моноимпульсная ГСН. Разберем эту длинную формулировку по косточкам, чтобы понять гениальность советских инженеров.

▪️ 1. Полуактивная — Это значит, что ракета не освещает цель своим собственным радаром. Цель подсвечивается мощным лучом от станции наведения (СНР 1С91 с машины комплекса). Ракета же лишь «прислушивается» к отраженному от цели сигналу. Экономит энергию и делает систему менее заметной.

▪️ 2. Непрерывноволновая — Станция подсвета излучает не короткие импульсы, а непрерывный сигнал. Это позволяет с очень высокой точностью определять скорость сближения с целью благодаря Допплеровскому эффекту.

▪️ 3. Когерентная — Это сложное слово означает, что все сигналы (исходный и отраженный) согласованы по фазе. Это позволяет системе эффективно отфильтровывать помехи и выделять слабый отраженный сигнал на фоне земной поверхности и прочих шумов.

▪️ 4. Моноимпульсная и двухплоскостная — Сверхточность! Это ключевое преимущество.
➖ Обычные ГСН могли «качать» луч, чтобы поймать цель и строить траекторию, что занимало время.
➖ Моноимпульсная ГСН 1SB4M определяет угловое положение цели практически мгновенно, за один отраженный импульс (отсюда и «моно»).
➖ Двухплоскостная означает, что она делает это одновременно в двух плоскостях — по азимуту (влево-вправо) и по углу места (вверх-вниз). Это позволяет ракете не просто лететь в сторону цели, а строить точнейшую траекторию перехвата.

Вся эта сложная система, упакованная в носовой обтекатель, позволяла ракете 3М9 комплекса «Куб» эффективно бороться с маневрирующими целями на малых и средних высотах. Это была передовая технология для своего времени, обеспечившая «Кубу» грозную репутацию на полях сражений.

😠 Факты из физики:

1. Ракета не освещает цель сама. Это делает станция наведения с земли. ГСН ракеты лишь «слышит» отраженный от цели сигнал. Здесь в игру вступает Эффект Доплера. Тот самый, из-за которого звук сирены скорой помощи кажется выше при приближении и ниже при удалении. Частота принятого сигнала (f₁) сравнивается с частотой эталонного сигнала (f₀), который ракета знает. Если цель приближается, частота отраженного сигнала повышается. Если цель удаляется — понижается. Разница этих частот (f₁ - f₀ = Δf) называется доплеровским смещением. По его величине ракета с высочайшей точностью вычисляет радиальную скорость сближения с целью. Это позволяло ракете «понимать», что она догоняет маневренный самолет, а не просто летит в пустоту.

2. «Когерентность» означает, что излучаемый и эталонный сигналы имеют строго согласованную, предсказуемую фазу. Представьте себе два идеально ровных ряда солдат, марширующих в ногу. Это — когерентные сигналы. Помехи или отражения от земли — это как толпа, бегущая вразнобой. ГСН 1SB4M была способна выделять слабый, но «стройный» сигнал, отраженный от цели, на фоне мощных, но «нестройных» помех и отражений от подстилающей поверхности. Это достигалось за счет селекции именно по доплеровскому смещению: земля относительно ракеты почти не движется (Δf ≈ 0), а у самолета — значительное смещение. Ракета просто «не видела» мешающие объекты.

3. Моноимпульсная и двухплоскостная = Сверхточное пеленгование. Обычные ГСН того времени определяли направление на цель, «раскачивая» луч и сравнивая силу сигнала в разные моменты времени (метод конического сканирования). Это было медленно и уязвимо для помех. Моноимпульсный метод решает задачу мгновенно. Сравнивая амплитуды и фазы сигналов во всех четырех каналах за один прием импульса (отсюда «моно»), система с высочайшей точностью вычисляет угол между своей осью и направлением на цель. #физика #ракеты #электродинамика #наука #технологии #physics #электроника #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib