Műszaki Élet, 1973. január-június (28. évfolyam, 1-13. szám)

1973-01-05 / 1. szám

A korszerű erősáramú s­tésének lehetőségei (OMFB-tanulmány) A MŰSZAKI ÉS TERMÉSZETTUDOMÁNYI EGYESÜLETEK SZÖVETSÉGÉNEK LAPJA XXVIII. ÉVFOLYAM, 1. SZÁM. ÁRA: 2,50 FT 1913. JANUÁR 5. A műanyag-feldolgozás problémái — A műszakiak keresete a vidéki építőiparban — Mibe kerül egy régi teherautó? — Jubilál a Húzótüske — A szaknyelvekről — Mire készül a tejipar? A fizika mindig is foglalko­zott szilárdtestekkel, a szilárd­­testfizika fogalommá mégis csak mintegy húsz éve vált. Kö­rülbelül ebben az időben állt össze egységes fogalmi épületté gondolatvilágunkban a kvan­tummechanika törvényszerűsé­geivel meghatározott viselkedé­sű részecskéktől a makroszkópos anyagi világig terjedő átfogó fi­zikai kép. A kvantummechanika mint magyarázó elv, vagy legalábbis mint alapvető formalizmus a fő rendező erő ebben a világban. A diszkrét energiaszintek felté­telezése teremtette meg az össz­hangot elmélet és kísérleti ta­pasztalatok között. A kvantum­­mechanika tanított meg minket annak a ténynek a felismeré­sére, hogy az anyag alapállapo­ta nem a nyugalom, mint azt a klasszikus mechanika feltételez­te. A „kvantuminga” alapálla­pota a V2 hőse energiájú nulla­ponti lengés, ahol 00 az inga saját frekvenciája. Kvázi részecskék Az alapállapotból a gerjesztés a kvantummechanika törvényei által megszabott energiaszintek­re emeli a rendszert. A szilárd­test atomjai nem függetlenek egymástól, képiesen egymásra hangolt rezonátorok hálózatá­nak gondolhatjuk őket. Ha vala­melyikük — például egy fény­kvantumot elnyelve — gerjesz­tett állapotba kerül, energiájá­nak egy részét tovább adja, egy gerjesztési hullám fut végiig a szilárdtesten. Ezek a gerjesztési energiák azonban csak diszkrét adagokban, kvantumokban adódhatnak át, ami sok tekin­tetben a részecskékhez teszi őket hasonlókká, amolyan „kváziré­­szecskék”. E fogalom bevezetésével szemléletesebbé válik a folya­mat leírása. Beszélünk kvázi­­részecskegázról, annak a hő­mérséklettel változó sűrűségé­ről, a kvázirészecskék ütközésé­ről. A szilárdtest atomjai és mo­lekulái megadják az anyag vá­zát, meghatározzák a tér geo­metriáját, és ezt a teret bené­pesítik a szilárdtest dinamikus sajátságait kifejező kváziré­szecskék. A szilárdtest fizikájá­nak ilyetén leírása legtalálób­ban a szilárdtest legegyszerűbb és legtökéletesebb alakzatára, a kristályra illeszkedik. A kvázirészecskéknek persze nevük is van: a fonon a kris­tályrácsban tovaterjedő mecha­nikai rezgés, a hang kvantuma, a magnón a paramágneses anyagban megjelenő rezgés­­kvantum, az exciton a moleku­láris gerjesztés kvantuma. A kvázirészecskék száma egy testben arányos az atomok szá­mával és függ a hőmérséklet­től is. Például a fononokra az arányossági tényező 1 K' hő­mérsékleten 10­*. Ez akkori sűrűséget jelent — tudjuk, hogy­­az atomok száma köbcentimé­terenként 1023 —, hogy leírásuk csak a statisztikus fizika eszkö­zeivel lehetséges. A kvantumstatisztika két fajt­, részecskét ismer: a fermionok kizárják, hogy egy rendszeren belül két részecske ugyanabban az állapotban legyen, míg a bosonok előszeretettel népesí­tik be ugyanazt az állapotot, a kvázirészecskék is beilleszked­nek viselkedésükkel ebbe a két­­féleségbe, felvételük nem tette szükségessé újabb részecske fajta bevezetését.­­ A kvázirészecskék felhaszná­lásával a kristályok energia spektruma geometrikus ábrák­kal szemléletesen bemutatható. A kvázirészecskék jellemzőit az impulzustér energianívói hatá­rozzák meg, amint erre az 1—4. ábra szolgáltat példát. Kvantumosság nagy léptékben Ha a szilárdtest valódi vagy kvázirészecskéi mozgásukat szi­gorú koordinációtól megszabot­tan végzik, a mikrojelenségek léptéke megváltozik, és a kvan­tumos viselkedés a szilárdtest makroszkópos sajátosságaiban jelenik meg. A nagy méretek­ben érvényesülő kvantumhatá­sok legnevezetesebb jelenségei: a szupravezetés, a hélium szup­­rafolyékony állapota és a szi­lárdtest lézer. A szupravezetőben az elektro­nok úgynevezett Cooper-párok­­ba állnak össze, s ezek a hő­sönként viselkedő párok a külső villamos térerősség hatására az atomrácson keresztül haladnak anélkül, hogy az atomokkal kölcsönhatásba lépnének, vagy­is ellenállás nélkül mozognak. A kvantumtörvények érvé­nyesülését néhány érdekes kí­sérlet demonstrálja. Néhány éve ismeretes a Josephson-ha­­tás: a szupravezető árama egy közbeiktatott vékony, 10—20 angstrom vastagságú dielektin­(Folytatása a 18. oldalon) 1öld 1. ábra: Alumíniumkristály izoener­­getikus fonon szintjei 2. ábra: Réz (fent) és alumínium (lent) Fermi-nívói A gépjármű-fejlesztésben né­hány év óta előtérbe került az aktív és passzív biztonság fo­kozása. Az aktív biztonság nö­velésének — min­t ismeretes — egyik hatá­sos eszköze a féknyo­maték-szabály­ozás. Az első sza­badalmi bejelentések a 20-as évek közepéről származnak, s a nálunk is jól ismert német au­tós kézikönyv (a Busst­en) 1941- es kiadásában már a kísérletek­ről is beszámolt. A kezdeti me­chanikus, majd elektromechani­kus megoldások után a figye­lem ma már az elektronikus szabályozók felé terelődött. A szabályozó különböző menetkö­­rül­mények közötti működésé­vel szemben támasztott követel­mények ugyanis jelenlegi ismé­tléi­nk szerint elektronikus áramkörök felhasználásával elé­gíthetők kii a legjobban. A fák nyomaték-szabályozás szerkezeti megoldását tekintve ma már — mind a személy-, mind a tehergépkocsiknál — eljutott odáig, hogy a fejlesz­tési periódus többé-kevésbé le­zárult, s megindulhat a soro­zatgyártás. A szabályozás opti­mális megvalósítása rendkívül bonyolult feladat, és csak a kor­szerű elektronika és a logikai áramkörök felhasználása hoz­hat eredményt. A felmerülő ne­hézségek érzékeltetésére bemu­tatunk egy már beváltnak te­kinthető szabályozási rendszert. A szabályozási kört a szabá­lyozástechnika alapfogalmai sze­rint szabályozóra és szabályzati szakaszra bonthatjuk. Az utób­bihoz tartozik a fékrendszer, a kerék és a pálya. A gépjár­művezető által „előválasztott” féknyomás a kerékfékszerkezet segítségével fék­nyomatékká ala­kul, amely a pálya és a gumi­abroncs közötti pillanatnyi ta­padási tényező által meghatáro­zott ellennyom­a­tékot vált ki. E két nyomaték összegétől és a kerék forgó tömegeinek nagy­ságától függ a kerék pillanatnyi mozgási állapota. Ezt a mozgási állapotot mé­rőérzékelő (legtöbbször valami­lyen impulzusadó) „tapintja le”; ennek jelét megfelelő formálás után az elektronikus érzékelő egység összehasonlítja az elő­írt „referencia”-jellel, s adott esetben vezérli is a féknyom­ár­csökkentő szelepegységet. Az érzékelő jelet elektronikus úton (differenciáló, négyszögesítő és egyenirányító áramkörökkel) a keréksebességgel és gyorsulás­sal arányos mennyiséggé ala­kítják, és a kü­lönbségképző szervhez vezetik mint ellenőr­ző jelet, illetve a logikai egy­séghez mint segédjelét. A sza­bályozás egyik legfontosabb szerve, a logikai egység az alap­jelképző részére beállítójelet szolgáltat, illetve bizonyos kö­rülmények között közvetlenül vezérli a szelepegységet. Alkal­mazására azért van szükség, mert a féknyomaték-szabál­yo­­zási rendszer nem működhet, optimálisan előre beállított alap­jellel. A beállít­­ójel logikai összefüggések felhasználásával egy szabályozási cikluson belül többször is változhat. A logi­kai egységbe valamennyi kerék sebesség- és gyorsulásjelét be­vezetik, ezenkívül további se­gédjeleket, mint pl. a féknyo­­másjelet. A szabályzott szakasz átviteli függvénye A szabályzott szakasz átvite­li viselkedését lényegében a gu­miabroncs és a pálya közötti ta­padási tényező határozza meg. Ez a gumiabroncscsúszás függ­vényében nem lineáris átviteli függvényt jelent, amely nagyon sok paramétertől, a többi kö­zött az abroncs és a pálya fe­lületi minőségétől, állapotától, a normálerőtől, az oldalkúszási szögtől stb. függ. A kapcsolat az esetek többségében azonos jellegű, a tapadási tényező gör­béje egy bizonyos csúszási ér­téknél maximumot ér el, majd csökken. (A maximumpont meg­lehetősen széles csúszási inter­vallumban mozoghat.) Az ilyen jellegű, a maximumponttal sta­bil és instabil tartományra oszt­ható átviteli függvény a szabá­(Folytatása a 18. oldalon) A TFI­DIX-rendszerű elektronikus féknyomaték-szabályozással ellátott jármű (a sötét színű) fékútja rövidebb

Next