Как работает эскалатор? Клуб почемучек

Здравствуйте, дорогие читатели и участники “Клуба почемучек“! Как всегда по пятницам у меня в блоге новый выпуск Клуба. Сегодня я отвечаю на вопрос вопрос мамы Алины и ее сыночка Сережи (3,5 лет) “Как работает эскалатор?”

Когда я была маленькая, я очень мечтала покататься на эскалаторе. Ведь увидеть его можно было только в метро, а в нашем небольшом городе его нет. Читая рассказ Николая Носова “Метро” про мальчиков, которые разминулись со своими мамами на эскалаторе, я очень завидовала им – счастливые, они могут хоть каждый день на нем кататься!

Иллюстрация к рассказу Н.Носова “Метро”

И только став уже взрослой, я впервые увидела эскалатор в Киевском метрополитене. Как я боялась ехать на нем в первый раз! ))) Я тогда вспоминала забавный факт о том, что когда в Лондоне был установлен первый в стране эскалатор (в 1898 году в магазине “Харродс”), то люди очень боялись пользоваться им. И тогда директор магазина поставил у выхода эскалатора специальных служителей, которые выдавали каждому смельчаку, рискнувшему прокатиться на этой чудо-лестнице, по стаканчику бренди – для восстановления душевных сил)))

А вот мои дети уже тысячу раз видели эскалаторы и совсем их не боятся. Ведь эскалаторы давно уже стали привычной деталью городской жизни. Они встречаются теперь на каждом шагу: в зданиях большинства супермаркетов и на вокзалах. Конечно, это совсем не такие большие эскалаторы, как в метро. Они поднимают людей всего лишь на один этаж. Поэтому такой тип эскалаторов так и называется “поэтажные“. А вот большие, которые устанавливаются на станциях метро, называются “тоннельные“. Они могут иметь длину в несколько десятков метров. Мировой рекорд тут принадлежит эскалаторам со станции «Адмиралтейская» Петербургского метрополитена. Длина каждого из них 137,4 м., а высота подъёма 68,7 м.
Основные части эскалатора я отметила на фотографиях поэтажного эскалатора, сделанных нами на симферопольском вокзале.

Основные части эскалатора

Устройство эскалатора

И у больших тоннельных, и у маленьких поэтажных принцип действия один.
Заключается он в следующем: каждая ступенька эскалатора (если смотреть на нее сбоку, то она имеет профиль, похожий на букву “Г”) по бокам приделана к двум длинным цепям. А снизу опирается на ролики, которые едут по направляющим рельсам. Цепи замкнуты в кольца, которые бесконечно крутятся, вращаемые на двух валах, стоящих сверху и снизу. Сам вращающий механизм (такие огромные железные “звездочки”, насаженные на вал) приводятся в движение мотором. Он спрятан под верхней площадкой эскалатора. 

Стоит всего лишь взглянуть на эту движущуюся картинку (которую я взяла на сайте Howstuffworks), и все станет понятно:

Кстати, хочу рассказать об одном открытии, которое я сделала, готовя информацию к этому посту. Может быть и еще кто-нибудь кроме меня до сих пор этого не знал ? Все эскалаторы оснащены кнопкой экстренной остановки. В случае каких-то непредвиденных ситуаций пассажиры могут сами остановить эскалатор, нажав на одну из красных кнопок “Stop”, расположенные у верхней и у нижней площадках эскалатора. Теперь я знаю, что надо делать в экстренной ситуации! Ведь если на станциях метро есть дежурные, которые следят за работой эскалатора, то у поэтажных эскалаторов обычно никого нет…

Мы поискали эту кнопку на эскалаторе нашего вокзала и сразу же нашли ее. Покажите и вы своему малышу такие кнопки. А заодно напомните ему правила поведения на эскалаторе.

• на эскалаторе нужно стоять справа, лицом по направлению движения, держаться за поручень, оставляя левую сторону для прохода пассажиров; 
• проходить с левой стороны; 
• не наступать на ограничительную желтую линию, обозначенную на ступенях эскалатора;
• не прислоняться к неподвижным частям эскалатора;
• держать малолетних детей за руку или на руках. 
• быть внимательными при сходе с эскалатора: готовиться к нему заранее и не задерживаться на выходе;
• придерживать полы (края) длинной одежды для предотвращения попадания ее в элементы эскалатора.

• сидеть на ступенях эскалатора;
• ставить сумки, ручную кладь на ступени и поручень эскалатора;
• облокачиваться на поручень эскалатора;
• бежать по эскалатору;
• загромождать и заслонять площадки у входа и выхода с эскалатора;
• входить на огражденный, неработающий эскалатор.

Спросите малыша, что ему напоминает работа эскалатора? Где он подобный принцип движения мог видеть? Бесконечно вращающаяся цепь, звездочки, которые ее крутят… Да это же цепной привод велосипеда! Не хватает только ступенек, приделанных к цепи, чтобы получилась точная модель работы эскалатора. (Если у вас есть возможность, сразу же покажите малышу, как крутится велосипедная цепь).Только вместо мотора как у эскалатора мы крутим вал ногами нажимая на педали велосипеда. Вал вращается, зубчики “звездочек” входят в промежутки на цепи, зацепляют ее и продвигают вперед – цепь начинает ползти. Все просто!

Цепная передача на примере велосипеда

Такой способ передачи движения – с крутящихся валов на цепь, – называется “цепной передачей“. Именно цепная передача и приводит в движение и эскалатор, и велосипед.

А давайте разберемся, какие еще бывают способы передачи движения в разных механизмах (виды механических передач). Правда, скажу по секрету, что этот вопрос нам изучать еще рановато: его проходят в курсе физики даже не в школе, а в технических училищах и институтах. Но какой же мальчишка (да и девчонка) откажется хоть одним глазком заглянуть в механизм, в котором крутятся какие-то интересные штуковины! Поэтому мы не будем обращать внимание на наш малый возраст и подойдем к делу со всей серьезностью ? 

Итак, механические передачи (т.е. те способы, которыми движение от одной части механизма передается к другой ее части) бывают нескольких разных видов. Основные из них – это передачи зацепления и передачи трения. Не пугайтесь этих страшных слов, сейчас все будет понятно ?
Все 3D картинки, демонстрирующие виды механических передач взяты из Википедии. 

С передачами зацепления все более-менее ясно из названия. Они происходят, когда одна движущаяся деталь зацепляет другую и заставляет двигаться и ее. Спросите малыша, видел ли он где-то такое? Ну да, только что видел как “звездочка” зацепляет звенья цепи, вращая ее. Значит, цепная передача – это передача зацепления.

А где еще можно увидеть что-то подобное? Да где угодно! Например, в механических часах, в которых используются шестеренки. (Обязательно найдите и покажите ребенку механизм с шестернями). Такая передача движения от одной крутящейся шестерни на другую называется цилиндрической зубчатой передачей.

Зубчатые колеса можно увидеть, например, в машинке для выдувания мыльных пузырей

А еще бывают другие зубчатые передачи. Например, реечная – когда шестеренка как бы “протягивает” длинную зубчатую деталь-рейку.

Ее мы можем увидеть вот в таком вот штопоре. Если у вас есть подобный, понаблюдайте с ребенком, как он работает и как зубчики на колесиках зацепляют и продвигают рейку (которая в данном случае вовсе и не выглядит рейкой)

Реечная механическая передача на примере штопора

Еще реечная передача есть в детской игрушке – запускаемом волчке. В нем происходит наоборот – движение рейки (пластиковой полоски с зубцами, за которую надо тянуть, чтобы запустить волчок) передается на шестеренку волчка, и он от этого начинает крутиться.

Реечная передача на примере запускаемого волчка

А если малыш интересуется машинами, то он может найти реечную передачу в рулевом механизме автомобиля с передним приводом колес. Там рулевое колесо вращает шестеренку, а от этого соединенная с ней рейка двигается вправо и влево, поворачивая колеса автомобиля в нужную сторону.

Кроме цилиндрической и реечной есть еще один вид зубчатой передачи со смешным названием “червячная“. Называется она так потому, что движение зубчатой шестеренки происходит от вращения своеобразного винта – детали, своим видом похожей на червяка (отсюда и название). 

После долгих поисков мы нашли у себя дома механизм, в котором используется червячная передача! Она есть внутри музыкальной шкатулки. А вы с ребенком сможете отыскать червячную передачу?

Червячная передача на примере механизма музыкальной шкатулки

Еще один вид передач зацепления – это винтовая передача. С ней вы знакомы, если хоть раз закручивали на винт гайку – винт вращается, гайка перемещается по нему. 

Дома с ней можно познакомиться, например, закручивая струбцину, тиски или просто запуская юлу – ее ручка и есть винт.

Тиски как пример винтовой передачи

Вот мы и познакомились с основными видами передач зацепления: зубчатой (цилиндрической, реечной, червячной и винтовой) и цепной. А есть и другие: волновая, планетарная и т.д. О них маленький инженер сможет узнать со временем.

А что же относится ко второму типу механических передач – к передачам трения? 

Так называют способы передачи движения, когда одна деталь, крутясь, трется о вторую деталь и заставляет крутиться ее.

Спросите малыша, какой материал крепче всего трется друг о друга? Возьмите, например, две металлические вещи (хоть ложки) и потрите одна о другую. Они проскальзывают. Попробуйте потереть друг о друга деревянные предметы. Предметы из пластика. Ткань. Кожу. Бумагу. Резину (например, два ластика). Какие из них лучше всего сцепляются друг с другом? Конечно, кожаные и резиновые! Поэтому обычно (но не всегда) хотя бы одна из деталей для передачи трения изготавливается из этих материалов. Это могут быть ремни, протянутые от одной детали механизма и передающие вращение на другую его деталь (и тогда передача называется ремённая) или валики или колесики (и тогда передача называется фрикционной от слова “фрикция”, что значит “трение”).

Давайте поищем, где мы можем встретить ременную передачу? В детстве у моей бабушки я видела и даже пользовалась механизмом с классической ременной передачей. Там вращательное движение одного колеса (такие колеса с бороздкой для ремня называют “шкивом“) передавалось к другому колесу с помощью длинного кожаного ремня. Я говорю о ножной швейной машинке. Но в наше время такую машинку уже не встретить(((

Еще ременная передача широко используется в автомобилях. Может, кто-нибудь согласится показать и рассказать малышу, что делается под капотом машины?

А если автомобиль разобрать пока не получается, не беда – можно самим сделать механизм, использующий ременную передачу. Например, используя детали металлического конструктора. Два шкива насаживаем на оси, соединяем канцелярской резинкой. К одной из осей приделываем ручку. Теперь если крутить ручку, то вторая ось тоже закрутится – резинка передаст ей наше движение.

Механизм с ременной передачей

С другим видом передач трения – фрикционным, – совсем просто. Мы можем найти их, например, в принтере. Механизм протягивания бумаги основан на этом принципе: валики-колесики крутятся и заставляют бумагу проезжать сквозь принтер.

Если снять крышку с принтера, то можно будет увидеть пример фрикционной передачи – бумагопротяжный механизм

А еще мы часто наблюдаем фрикционный механизм в действии, когда стоим у кассы супермаркета. “Резиновая дорожка”, на которой продукты подъезжают к кассиру, это он и есть. Ведущий ролик вращается, трется о резиновую ленту и заставляет ее проезжать по кругу. Такой механизм называют транспортерной лентой. И часто используют на заводах для организации конвейера.

Надеюсь, Сережа теперь понял, как работает эскалатор и ему понравилось играть в инженера ?
 А я жду от всех читателей примеры вышеперечисленных способов механической передачи движения! Удачных вам занятий!