Нашу первую стиральную машину-автомат мы с супругой купили в конце прошлого тысячелетия. Вторую - спустя 15 лет. И у обоих, за время их эксплуатации, я наблюдал ЭФФЕКТ ЗОММЕРФЕЛЬДА.
Звучит как диагноз, правда? Хотя это связано с ситуацией, знакомой, пожалуй, всем: вы загружаете в барабан бельё, устанавливаете программу, занимаетесь своими делами, доверяя бытовой технике стирку... а потом в какой-то момент машину внезапно начинает неистово лихорадить, бить крупной дрожью, причём настолько, что она может от сильнейшей вибрации пойти гулять по дому, насколько шнура хватит.
Честно признаюсь - когда я впервые такое увидел, это было очень неприятно. Во-первых, подумал, что машина сейчас разлетится или у неё что-то отвалится. А во-вторых, представил, каково сейчас соседям снизу, над головами которых скачет это взбесившееся чудовище.
Так вот, суть ЭФФЕКТА ЗОММЕРФЕЛЬДА в обмене энергии между вибрирующими системами, а точнее, в появлении резонанса, при котором изрядная часть полезной энергии вращения вала тратится именно на эти самые вредные вибрации.
Как описал это явление в 1902 году сам немецкий учёный Арнольд Зоммерфельд, "эксперимент примерно соответствует случаю, когда владелец фабрики установил машину на плохом фундаменте, работающую на 30 лошадиных силах. Однако он достигает эффективного уровня всего в 1/3, потому что только 10 лошадиных сил выполняют полезную работу, в то время как 20 лошадиных сил передаются на фундаментную кладку".
И это именно то, что я сам видел у себя в квартире: пока барабан с мокрым бельём вращался медленно, вибрации были слабыми. Как только скорость, по программе стирки, возросла до определённого значения, барабан со сбившимся на одну сторону бельём, превратился в эксцентрик, со всеми вытекающими. То есть скорость не возросла, а упала, поскольку большую часть энергии машина стала тратить на борьбу с самой собой.
И вот тут возникает вопрос, даже два: 1) а чем же всё закончилось? 2) что надо делать, чтобы такое не повторилось?
Как пишут инженеры, одним из небезопасных, но эффективных методов борьбы с этим эффектом является увеличение массы стиральной машины. Благодаря этому снижается резонансная частота и облегчается срыв резонанса. Как раз для этих целей внутри каждой машины есть массивный и тяжеленный бетонный блок, который гасит эти самые вредоносные колебания.
Технологи "от бога" также предлагают оригинальное решение - можно увеличивать массу «интерактивно», например, сесть на машину в процессе разгона. Или поставить на неё что-нибудь тяжёлое. В этом случае может оказаться, что дорезонансная частота, на которой «застряла» машина, станет зарезонансной и разгон до номинальных оборотов произойдет очень быстро.
В моём же случае я не делал ничего. И машина, попрыгав, успокоилась. Хотя могла бы и развалиться. Просто бельё, потеряв часть воды в процессе отжима, более равномерно распределилось внутри барабана, и это решило проблему. Хотя, как мне сказали физики, если бы двигатель был помощнее, а скорость поболее, можно было бы заставить машину волевым усилием преодолеть резонансный барьер, и тогда она тоже успокоилась бы, набрав обороты.
Кстати, ЭФФЕКТ ЗОММЕРФЕЛЬДА проявляется также и при разгоне роторов паровых и газовых турбин, электрогенераторов, электродвигателей. Только если дело касается очень мощных агрегатов, там предусмотрен специальный маломощный разгонный мотор, после которого уже включается в работу основной. Иначе при подаче, например, пара в турбину может произойти разрушение корпуса турбины или искривление ротора из-за неравномерного прогрева.
Поэтому большую паровую турбину разгоняют до рабочей частоты несколько часов, постепенно подавая в нее пар, и только после равномерного прогрева начинают на номинальных оборота крутить уже паром.
Арнольд Иоганнес Вильгельм Зоммерфельд (5 декабря 1868 - 26 апреля 1951) - немецкий физик-теоретик, математик.
Родился в Кёнегсберге, Пруссия, в семье практикующего врача. Папа увлекался наукой и в свободное время коллекционировал различные минералы, янтарь, насекомых и пр.
В гимназии Арнольд одинаково хорошо учился по всем предметам, причём даже по литературе и истории лучше, чем по естественным наукам.
Потом был Кёнигсбергский университет, и тут юноша почему-то выбрал математический факультет. Наверное, потому, что там преподавали очень известные тогда учёные - Линдеман, Гурвиц, Гильберт и пр. (Это к вопросу о роли педагога в судьбе ученика.) Там же он увлёкся физикой.
По окончании учёбы он получил право работать преподавателем гимназии, но прежде отслужил год в армии, как и все нормальные мужчины того времени. А после дембеля Зоммерфельд отправился в Гёттинген и стал ассистентом профессора Минералогического института Теодора Либуша. Но интерес к математике у него не пропал, а со временем его всё больше стало интересовать решение физических проблем.
В Гёттингене он читал лекции по различным разделам математики, потом стал профессором Горной академии в Клаустале. Редактируя пятый (физический) том «Математической энциклопедии», он так увлёкся этим делом, что окончательно решил перейти в статус физика-теоретика.
В 1900 году Зоммерфельд был приглашён на пост профессора технической механики в Высшей технической школе в Ахене. И там занимался техническими задачами, консультировал инженеров по математическим вопросам.
Спустя два года он чуть было не стал профессором теоретической физики Лейпцигского университета, но в последний момент его кандидатуру завернули, посчитав, что он всё-таки больше математик, чем физиком. Хотя потом, годы спустя, все поняли, насколько глупо делить эти два мира, неразрывно связанных друг с другом, особенно в области теории.
Но в 1905 году, когда Зоммерфельду предложили занять должность профессора математики и механики в Берлинской горной академии, он уже ответил отказом, поскольку уже считал себя скорее физиком, чем математиком. И в 1906 году принял предложение занять кафедру теоретической физики Мюнхенского университета, которую занимал в течение 30 лет.
Интересно, что сам профессор не занимался экспериментированием, он всего лишь анализировать результаты чужих экспериментов (в случае с ЭФФЕКТОМ ЗОММЕРФЕЛЬДА было то же самое).
А в целом у него всё складывалось замечательно: ему присвоили титул тайного советника, приглашали читать лекции в США, Великобританию, Францию, Италию, Китай, Индию, Японию, СССР.
Зоммерфельд, как и "папаша Иоффе", подготовил целую плеяду выдающихся учёных, многие из которых вошли в историю, а их имена - в школьные учебники.
Однако, несмотря на большой авторитет и достижения в области квантовой теории атома, Зоммерфельд так и не был награждён Нобелевской премией. Хотя его фамилия в списках кандидатов на эту престижную награду появилялась в общей сложности 84 раза - с 1917 по 1951 годы.
Говорят, всё потому, что он не стеснялся критиковать стиль и методологию его работ со стороны члена Нобелевского комитета Озеена.
Приход к власти нацистов сильно изменил судьбу Зоммерфельда. Его посчитали недостаточно националистически настроенным, чтобы занять пост ректора Мюнхенского университета. В 1935 году, когда пришло время уйти в отставку профессорского поста, на своё место он хотел поставить одного из лучших своих учеников - Вернера Гейзенберга, но представители "арийской физики" высказались резко против. И Зоммерфельд остался работать - до тех пор, пока ему не приготовили "расово верную" замену в лице Вильгельма Мюллера. Который сразу же попытался уволить своего предшественника. Пришлось искать помощи и Людвига Прандтля, который через Германа Геринга повлиял на Мюллера.
После войны Зоммерфельд занимался подготовкой к изданию своих лекций по теоретической физике. Но в начале апреля 1951 года его сбила машина, учёный получил серьёзные повреждения и спустя несколько недель, 26 апреля, скончался.
Вы можете поддержать канал, перечислив любую доступную вам сумму на кошелёк ЮMoney 4100 1102 6253 35 (или на карту Райффайзенбанка 2200 3005 3005 2776). И поучаствовать в создании книги по материалам этих статей. Заранее всем спасибо!