Задача 6.8. Современный супермаховик представляет собой катушку, на которую с натягом намотана тонкая стальная лента. Такой маховик очень прочен, но, разумеется, и для него существует критическая скорость, превысив которую маховик начинает разрушаться под действием центробежных сил. Первая фаза разрушения — расслоение наружных витков ленты. Чтобы увеличить критическую скорость, стали проклеивать ленту тонким слоем очень прочного клея. Критическая скорость возросла. Но все-таки хотелось бы получить маховик с еще более высокой критической скоростью… Как быть?
Будем считать, что лента взята самая прочная. Клей — тоже. Намотка осуществлена с оптимальным натягом. Резервов здесь нет.
Решая эту задачу по общей схеме, прежде всего отметим, что дана невепольная система — лента. Правда, лента свернута в спираль, которую можно считать полисистемой неполных веполей. Клей можно во внимание не принимать, по условиям задачи из него выжато все возможное.
Как будет развиваться неполный веполь — ясно: он прежде всего станет полным веполем. Следовательно, в системе появится второе вещество и поле, и все элементы войдут в единую структуру.
Как ввести второе вещество? Здесь явное противоречие: не должно быть посторонних веществ, чтобы не ухудшались характеристики маховика, и должно быть второе вещество, чтобы маховик стал вепольной системой. Решение: второе вещество — тоже стальная лента, т. е. маховик получен намоткой двойной ленты. Красиво, не правда ли? Второе вещество введено без всякого усложнения системы… Однако само по себе введение второго вещества еще ничего не дает. Было, скажем, 800 одинарных витков, стало 400 витков двойных. Веполь по-прежнему неполный, нет взаимодействия между витками (точнее, есть только «клеевое» взаимодействие, которое было и раньше). Нужно ввести поле. Какое поле сожмет две металлические ленты, притянет одну ленту к другой? Ответ очевиден: электрическое поле, силы взаимного притяжения разноименных зарядов. Клей, помимо своей основной функции, будет работать как диэлектрик между двумя проводниками. Это — изобретение по а. с. 1084522.
Можно ли пойти дальше? Конечно. Оставим пока мысль о сжатии витков за счет силы электромагнитов, расположенных внутри маховика (тяжело!) или вне его (тяжело и громоздко!). Что можно сделать, не уменьшая коэффициента свернутости системы?
У нас теперь «электризованный» маховик, в котором электрическое поле работает на увеличение механической прочности. Но ведь главная функция маховика — накопление энергии. Не обязательно только механической; «электризованный» маховик-конденсатор, он может накапливать одновременно энергию механическую и электрическую. Это — изобретение по а. с. 1132310.
