[на главную] [на главную] [eng]
[этюды]
[миниатюры]
[3D-уроки]
[киноаппаратная]
[colloquium]
[контакты]
[другие этюды]
• Круглый треугольник Рело
• Уди­ви­тель­ные объе­мы много­гран­ников
• Уве­ли­че­ние объе­ма вы­пук­лых мно­го­гран­ни­ков
• Кон­такт­ное чис­ло ша­ров и сфе­ри­чес­кие ко­ды
• Од­ним раз­ре­зом
• Лест­ни­ца в бес­ко­неч­ность
• Площади фигур
• За­да­ча Том­со­на
• Ку­соч­но глад­кое вло­же­ние мно­го­гран­ни­ка
• Кошечка
• Кубистский паркет
• Арифметика Магницкого
• Параболическая антенна
• Развертка
• Эллипс
• Циклоида
• И это развертка?!
• Свер­ле­ние квад­рат­ных от­вер­стий
• Кратчайшая
• Уголковый отражатель
• Хорошая конструкция
• Экранировать луч
• Анти-Дюрер
• Стопоходящая машина П.Л. Чебышева
• Вычислительная техника 1950-х
• Парадоксальный механизм П.Л. Чебышева
• Прямило Липкина
• Степени свободы
• Трисекция угла
• «Велосипед» П.Л. Чебышева
• Сдвиг и поворот
• Сорти­ровал­ка П. Л. Чебы­шева
• Аксиомы:
• Тени
• Объём шара
• Хитрое изгибание
• Выход в пространство
• Изгибаемые многогранники
• Геометрия поворота
• Цепная линия
• Изобретая колесо
• Механизм с остановкой ведомого звена на полпути
• Интерактивная головоломка «Теорема Пифагора»
• Формула Пика
• Площадь трапеции
• Устойчивость перевёрнутого маятника
• Нониус (верньер)
• Непрерывность
• Задача о бутерброде
• Мятый рубль
• Шарнирные механизмы
• Невидимка
• Колесная пара
----

Глубина заложения, или о пользе тригонометриисовместно с Сергеем Петровичем Коноваловым

/-
/^Скачать фильм в высоком качестве 
^Скачать фильм в среднем качестве 
 — 768×576 
— 320×240 
[DivX, 41,1 Мбайта
[DivX, 10 Мбайт
[Zipped DivX, 39,4 Мбайта]
[Zipped DivX, 9,8 Мбайта]
/Скачать локальную версию сайта
/Перед просмотром рекомендуем прочитать текст!
-/

Как оценить глубину заложения станции метро, на которую Вы спускаетесь по эскалатору? Оказывается и в этом житейском вопросе может помочь знание математики! А именно — ^тригонометрии.

Эскалатор метро… Как много в этих словах скрыто для любого интересующегося человека! Огромная, постоянно движущаяся махина, «живая лестница»…

А начиналось все еще в конце XIX века, когда американский изобретатель Дж. Рено (Jesse W. Reno, 1861-1947) запатентовал первую «живую лестницу». В его конструкции вместо ступенек на «бесконечной» ленте ее лестничного полотна были продольные рифли. Первый же публичный действующий эскалатор, по соглашению с его изобретателем К. Зеебергером (Charles D. Seeberger, 1857-1931), был изготовлен компанией «Отис» и экспонирован на Парижской выставке 1900 года. У него были горизонтальные ступени, которые выходили из-под ограждения на одной входной площадке и уходили под такое же ограждение на другой входной площадке, что доставляло массу проблем.  В 1921 обе идеи — горизонтальные ступеньки и рифление —  были объединены в новой конструкции, и с этого момента всегда стала использоваться подобная схема.

Когда в 30-е годы начали проектировать первый в нашей стране московский метрополитен, была предпринята попытка ознакомиться с заграничным опытом. Однако запрашиваемые суммы и время на исполнение со стороны зарубежных компаний были настолько велики, что от этой идеи пришлось отказаться. Тогда директор лондонского отделения фирмы «Отис» в конце 1933 года писал председателю Моссовета: «Ваши специалисты — способный народ. Но эскалаторы — чрезвычайно сложное дело, им с этим делом не справиться. Даже мы, с нашим тридцатилетним опытом, не возьмемся выполнить заказ в такие сроки. Я, как друг Советского Союза, обязан вас предупредить, что сроки пуска метро могут быть сорваны.» Но советские инженеры и ученые сумели решить эту уникальную задачу, и в феврале 1935 года эскалатор стал доставлять пассажиров на станции московского метрополитена.

Одним из важных элементов эскалатора является ^ступенька. У неё четыре ролика: два больших и два маленьких. Большие ролики едут по своим направляющим рельсам, а маленькие — по своим.

Когда проектировали эскалатор, даже подбор материалов для роликов был очень важной и трудной задачей. Московский метрополитен открыт примерно с 6 утра до часу ночи. Т.е. больше 19 часов — больше 68 тысяч секунд в день. Самая медленная скорость эксплуатации эскалатора сейчас 0,75 м/c, и, значит, ступенька пробегает каждый день больше 50 километров. И так, без устали, день за днем, в год более 18 тысяч километров! Представляете, каков должен быть материал, чтобы ролики без регулярных ремонтов и замен могли выдерживать постоянно едущих на ступеньках пассажиров. И это только одна деталь и один вопрос, который пришлось решать советским инженерам, а таких вопросов были тысячи.

Вот так примерно выглядит ^схема эскалатора. Если посмотреть ^сбоку, то видно, что именно взаимное расположение направляющих рельс больших и маленьких роликов обеспечивает основное свойство эскалатора: в верхней части «живой лестницы», по которой едут пассажиры, ступени всегда горизонтальны. В нижней же части ступени возвращаются вверх параллельно направляющим, не занимая место в туннеле.

Но вернемся к нашему вопросу о глубине, на которую спускается эскалатор. Удивительный факт состоит в том, что все российские эскалаторы, с самых первых и до производимых в наше время, наклонены к горизонту под углом в ^30 градусов!

Достроим мысленно эскалатор до естественного прямоугольного треугольника. Длина его гипотенузы — это длина эскалатора, а длина одного из катетов и будет примерно равна глубине заложения той станции метро, на которую ведет этот эскалатор.

Как же посчитать длину эскалатора, спускаясь по нему? Можно было бы засечь время, но тогда для вычисления пути нужно точно знать скорость движения, а она может меняться от 0,75 м/c до 1 м/c, и погрешность — в четверть — довольно большая.

Можно было бы посчитать размеры одной ступеньки, но затем понять на движущемся эскалаторе, сколько на гипотенузе умещается ступенек, сложновато…

Что же мы можем использовать еще? Спускаясь или поднимаясь по эскалатору, мы постоянно проезжаем фонари! Расстояние между ними не фиксируется, ГОСТами оговаривается необходимая освещенность туннеля. И в итоге получается, что фонари отстоят друг от друга примерно на ^5 метров.

Спускаясь по эскалатору, можно посчитать ^количество фонарей. Что нужно сделать дальше, чтобы посчитать длину гипотенузы?

Не торопитесь умножать на 5. Для подсчета длины нам же нужно не количество фонарей, а количество расстояний между ними! От подсчитанного количества фонарей следует ^отнять 1, а теперь уже можно ^умножить на 5 и на синус 30°.

Красота момента состоит в том, что синус 30° равен 1/2, и с этим числом легко производить счет в уме! И ^получившаяся формула подсчета глубины заложения станции проста для счета и легка для запоминания.

/-
/^Скачать фильм в высоком качестве 
^Скачать фильм в среднем качестве 
 — 768×576 
— 320×240 
[DivX, 41,1 Мбайта
[DivX, 10 Мбайт
[Zipped DivX, 39,4 Мбайта]
[Zipped DivX, 9,8 Мбайта]
/Скачать локальную версию сайта
-/

Литература

 • Л.А. Островский. Живая лестница // Из книги «Как мы строили метро». М., 1935
 • Лестница-чудесница // Из книги «Московскому метрополитену — 50». М., 1985

 
-
- -
   © 2002–2012 Фонд «Математические этюды».
      Коммерческое использование запрещено.
этюды | миниатюры | 3D-уроки | киноаппаратная | colloquium | контакты
[на главную]