Рождение идеи

Это лето выдалось особенно жарким. А в жаркую погоду, как известно, многим хочется одного – пойти на речку, искупаться и позагорать. Хочется многим, но не все могут себе это позволить. Например, Медвежонок Миша мог себе это позволить, а вот его друг Заяц Беляк – нет, потому что он ежедневно ухаживал за своим огородом. Каждая морковка и каждый кочан капусты изнывали от жары. Вот Зайцу и приходилось носить воду из колодца и поливать высохшие за ночь грядки. Вода мгновенно впитывалась в землю, как будто Беляк вылил не ведро воды, а всего лишь стакан.

Миша этим утром как раз отправился на речку и решил пригласить за компанию своего друга Беляка. Медвежонок подошел к забору Зайца и увидел, что тот поливает грядки с морковкой.

– Беляк, привет! Ну и лето выдалось! Как ты еще можешь работать в такую жару?

– Привет, Миша! А что делать? Это ты можешь зимой в спячку залечь, и еда тебе не нужна. А мы, зайцы, не можем так, вот и приходится огород сажать.

– Вчера – огород, сегодня – огород! Пойдем лучше на речку купаться!

– Да не могу я! Смотри, сколько мне еще нужно полить! Вот если бы огород мог сам как-то поливаться, но это все – фантастика. Так что, извини, на речку – это без меня.

– Да пойдем, Беляк. Мы немного поплаваем, совсем чуть-чуть, а потом я тебе помогу огород твой полить. Обещаю!

Беляку, если честно, очень хотелось на речку, но он был ответственным и понимал, что если огород пропадет, то зимой придется только веточками от деревьев питаться. Однако и Миша сделал весьма заманчивое предложение.

– Честно поможешь? – переспросил он Медвежонка.

– Честно-честно! Бери полотенце, идем скорее!

Беляк бросил ведро прямо там, где стоял, и стремглав побежал в дом за полотенцем. Через минуту друзья уже весело шагали по тропинке к речке.

– А что ты говорил про то, чтобы огород сам поливался? – начал Миша разговор по дороге.

– Да это я пошутил. А ты серьезно думаешь, что это можно сделать?

– А почему нет? Поставил насос, и пусть он себе качает воду из колодца сразу на огород!

– А электричество для этого насоса ты где, в лесу, возьмешь? У нас тут в деревьях розетки не встроены.

– Погоди, а если использовать не электричество, а, например, ветер? Ветер можно использовать?

– Можно. Только ветер не всегда дует, сейчас вот, например, ветра совсем нет.

К этому моменту друзья дошли до пляжа, расстелили полотенца и сели немного позагорать.

– Хорошо, ветер нам тоже не подойдет. А что у нас еще есть? – продолжил разговор Миша.

– Солнце есть, – недовольно пробормотал Беляк. – Солнца у нас хоть отбавляй. Вот бы оно только чуть послабее жарило.

– Солнце? А что может Солнце?

– Греть… Пошли уже купаться.

– Подожди, сейчас пойдем. А что происходит с телами, когда они нагреваются?

– Они становятся неработоспособными, – устало произнес Беляк.

– Неработо… тьфу ты! Да я не про тебя! Я про вещи всякие: доски, палки, железки разные…

– От нагрева твердые тела расширяются. Нам это в школе на уроках физики рассказывали.

– Верно-верно. Взять хоть, например, гвоздь. В обычном состоянии его длина, допустим, пятьдесят миллиметров, а если его нагреть, то длина уже будет пятьдесят один миллиметр, понимаешь?

– Понимаю. Он станет длиннее, и что?

– Да не это. Понимаешь, как это можно использовать?

– Нет, это не понимаю! Пошли уже купаться.

Схема поршневого насоса, работающего от Солнца, с использованием гвоздя

– Сейчас-сейчас, подожди. Я чувствую, сейчас должно быть суперкрутое открытие! Смотри, если внутри какой-нибудь коробки на ее боковине закрепить, например, медицинский шприц так, чтобы подыгольный конус выходил наружу, а на противоположной стенке коробки установить гвоздь так, чтобы его шляпка касалась упора для пальцев на поршне шприца, то, когда гвоздь от жары нагреется, он станет чуть длиннее и надавит на поршень шприца, и если внутри цилиндра будет вода, она оттуда выдавится и польется на твой огород! Понимаешь?!

Устройство медицинского шприца

Миша был в восторге от своей идеи, и он, как мог, изобразил ее на песке.

– И на сколько твой гвоздь удлинится? – скептически спросил Беляк.

– Да я тебе для примера говорю, что гвоздь. Нужно вместо гвоздя что-то получше поискать.

– А как твой гвоздь потом обратно укоротится, что его остудит, чтобы в поршень снова вода набралась? Нужно вечера ждать, что ли, чтобы он остыл?

– Остудит? А… э… пока не знаю.

– Пошли уже купаться, Миша, а то мы сейчас перегреемся.

Друзья поднялись и пошли к реке. Миша больше ничего не говорил, но шел с задумчивым видом. В голове вертелся вопрос Беляка, он искал на него ответ, и, как только он зашел в воду, ответ был найден.

– Эврика! Беляк! Ты – гений!

Беляк немного оторопел: почему это он вдруг оказался гением?

– Вода! Сама вода остудит гвоздь!

Миша сказал это так громко, что все, кто был на реке в это время, обернулись и посмотрели на него. Миша засмущался и продолжил уже тише:

– Вода же холодная, она остудит гвоздь.

– Ну да, – Беляк прикинул в мыслях, что идея Миши вполне может осуществиться. – Осталось только придумать, что можно применить вместо гвоздя такое, что удлиняется гораздо больше миллиметра.

– И тогда мы сможем ходить на речку каждый день! А твой огород будет поливать наш насос!

М-да… – мечтательно произнес Беляк и, с мыслями о том, как он будет каждый день плавать и загорать, а насос будет в это время за него работать, поплыл вперед по реке.

Идея принимает реальные черты

После речки Миша и Беляк, как и договаривались, занялись поливкой огорода. Хотя Мише и очень хотелось поскорее попасть домой, чтобы сесть за чертежи и как следует подумать над конструкцией насоса, он остался поливать огород, потому что был настоящим другом и верным своему слову. Но это ему удалось только под вечер. Он прибежал домой и, забыв про ужин, схватил чистый лист бумаги, карандаш, сел за стол и стал размышлять:

– Так, тут у нас поршень. Тут у нас гвоздь…

Миша нарисовал ту же самую схему, что и на пляже, и стал думать дальше:

– Что нам вместо гвоздя сюда поставить?

Он всматривался в рисунок и пытался сообразить, чем же заменить гвоздь. Спустя пару минут он встал со стула и начал ходить взад и вперед по комнате, от одной стены до другой, изредка останавливаясь, потирая подбородок или почесывая затылок. Идея никак не шла в голову.

А в это время Беляк спокойно ужинал, и даже ни капли не думал об их новаторской идее. После ужина он, как обычно, помыл посуду и отправился читать газету. Однако в этот вечер она ему быстро наскучила, и он решил достать шашки, чтобы сыграть с самим собой.

Шашки у Беляка лежали в кладовой, в коробке со всеми игрушками. Здесь хранились: и мяч, и ракетки для бадминтона, и шашки, и даже его старые детские игрушки. Среди них Беляк увидел молоточек-пищалку. Это такой молоточек, у которого на рукоятке закреплены два сильфона. При ударе молоточком о какую-либо поверхность сильфон сжимался, воздух из него перемещался в пищалку и раздавался писк. После этого сильфон возвращался в первоначальное состояние – расширялся, наполняя внутреннее пространство воздухом. Сильфон – это тонкостенная гофрированная цилиндрическая оболочка. По виду сильфон схож с мехом баяна или гармони. Различие состоит в том, что если смотреть на мех и сильфон не со стороны складок, а с боку, то мех баяна или гармони будет иметь форму прямоугольника, а сильфон – форму круга.

Детская игрушка «Молоточек-пищалка»

Фото гармони и ее меха

Фото сильфона

Перебирая детские игрушки, Беляк вспомнил, как он когда-то бегал по огороду, выдергивал из земли морковку, откусывал от нее кончик, а затем сажал обратно в лунку. Забавно было наблюдать за реакцией родителей, которые недоумевали, как это у них могла вырасти надкусанная морковь!

Беляк взял молоточек-пищалку, сжал лапами сильфоны, и тут ему в голову пришла идея, чем можно заменить гвоздь в их с Мишей насосе. Схватив молоточек-пищалку, он помчался к Медвежонку, который все еще ходил взад и вперед по комнате с задумчивым видом.

– Миша! – крикнул Беляк, ворвавшись в дом приятеля.

– Ой! Кто это? – испугался Медвежонок. – Тьфу, это ты Беляк! Напугал меня, – и Миша продолжил ходить по комнате.

– Миша, я тут…

– Не сейчас, Беляк, видишь, я занят, думаю про наш насос.

– А я вот… – Беляк показал молоточек-пищалку.

– И тем более, не до игр мне! У меня сложный мыслительный процесс сейчас идет!

– Да нет, я не играть предлагаю. Это для насоса!

– Что для насоса? Молоточек?

– Да! То есть, нет, не молоточек, а вот эти гармошки.

Беляк не знал слова «сильфон», и поэтому назвал сжимающиеся части игрушки гармошками, видимо потому, что, как мы уже отметили, они были очень похожи на мех гармони.

– Я тут вспомнил, – продолжил Беляк, – что если нагревать не твердый предмет, а жидкость, то она будет превращаться в пар. Пар занимает больше места, чем жидкость. Поэтому если взять такую гармошку, налить в нее немного, например, воды, затем плотно закрыть так, чтобы при этом она была сжата, и нагреть, то вода начнет испаряться, т.е. превращаться в пар, которому нужно больше места. Тогда гармошка начнет разжиматься, и удлиниться гораздо больше, чем гвоздь, на столько, на сколько нам нужно, а если потребуется, то можно поставить и две гармошки друг за другом.

Миша внимательно слушал Беляка, даже рот приоткрыл, а когда тот закончил, он воскликнул:

– Ух ты! Гениально! И почему мне это идея в голову не пришла? Я же так думал, так старался!

– Ничего, – поддержал друга Беляк, – зато сама идея насоса, который работает от Солнца твоя.

– Нужно все зарисовать. Бери стул, садись рядом.

Расширение сильфона под действием солнечного тепла

Миша сел за стол, где у него лежал лист бумаги с нарисованной схемой насоса. Взял ластик, стер гвоздь и вместо него нарисовал две гармошки, а потом сказал:

– Эти гармошки называются сильфоны. Теперь нужно подумать, как это все работать будет. Вот смотри, изначально в цилиндре насоса воды нет.

Схема поршневого насоса, работающего от Солнца (сильфоны сжаты)

Солнце нагревает гармошки-сильфоны, они удлиняются и давят на поршень, который задвигается в цилиндр.

Схема поршневого насоса, работающего от Солнца (сильфоны разжаты)

Затем нужно самим взять кружку воды и вылить на сильфоны, чтобы они обратно сжались, так?

– Так, – подтвердил Беляк.

– Когда они начнут сжиматься, то будут вытягивать поршень из цилиндра, и в цилиндр будет закачиваться вода из колодца.

Схема поршневого насоса, работающего от Солнца (сильфоны охлаждаются водой из кружки)

– Затем Солнце снова нагреет сильфоны, они удлинятся, задвинут поршень в цилиндр. Из него польется вода прямо на гармошки, которые охладятся, сожмутся, а в цилиндр снова наберется порция воды, верно?

Схема поршневого насоса, работающего от Солнца

– Но-о-о…

– Что не так?

– А почему ты решил, что вода польется на гармошки, а не обратно в колодец?

– Потому что… э-э-э…

Друзья замолчали, глядя на рисунок.

Вдруг Миша закричал:

– А! Придумал! Нужно на трубочки поставить клапаны!

– Что поставить?

– Ты что, не знаешь, что такое клапан?

– Нет.