关于发明的5个故事的集合。
发明的故事1
牛顿-万有引力的发现
大家都知道牛顿从苹果落地中发现万有引力定律的故事。其实只是法国启蒙思想家伏尔泰为了宣传自然科学而编造的故事。
在牛顿之前,人们知道有两种“力”:地面上的一切物体都受到引力的影响,天上的月亮和地球之间,行星和太阳之间都有引力。这两种力量性质不同吗?还是同一种力量的不同表现?牛顿在剑桥大学读书时就考虑过这个问题。
牛顿23岁时,伦敦瘟疫流行。为了防止学生被感染,剑桥大学通知学生离校回家躲避疫情,学校暂时关闭。牛顿回到了他的家乡林肯郡。他仍然没有停止对引力的研究和思考。
那时候农村的孩子经常用投石器打几个回合,然后把石头扔得远远的。他们也可以把一桶牛奶倒在头上而不洒出来。
这个现象激发了牛顿关于引力的想象:“是什么让弹射器里的石头和桶里的牛奶不掉下来?”这个问题让他想起了开普勒和伽利略的想法。他从浩瀚的太空,一望无际的行星,冰冷的月球到巨大的地球,然后想到了这些巨人之间的相互作用。这对牛顿紧紧抓住这些神奇的想法,一头扎进了“万有引力”的计算和验证中。牛顿计划用这个原理来验证太阳系中行星的作用规律。他首先推导了月球和地球之间的距离,但由于引用的数据不正确,计算结果是错误的。因为假设月球的向心加速度应该是每分钟16英尺,但实际只有13.9英尺。在失败的困境中,牛顿没有灰心,而是付出更大的努力努力学习。
1671年公布了新测得的地球半径值。牛顿利用这些数据来重新审视自己的理论,同时利用自己发明的微积分来处理月球与地球关系中地球不能视为质点时的重力加速度的计算。通过这两个改进,牛顿得到了两个相同的加速度值。这让他觉得万有引力和万有引力的本质是一样的。他还将基于地面物体运动的三大定律(即牛顿三定律)应用于行星运动,也得出令人满意的正确结论。
牛顿历经七年寒暑,30岁终于全面证明了举世闻名的“万有引力定律”,奠定了理论天文学和天体力学的基础。
万有引力定律的发现宣告了天上和地上的万物遵循同一规律,彻底否定了自亚里士多德以来宗教势力所主张的天上和地上的不同观念,这是人类认识史上的一次飞跃。
发明的故事2
随着无线电技术的发展,“千里眼”“千里眼”从幻想变成了现实。这里的“千里眼”指的是二战中发明的雷达。雷达发出脉冲波,遇到敌机会反射,然后被雷达接收机接收,在雷达屏幕上显示出一个亮点。根据这个亮点,可以计算出敌机的方位、距离和高度。有经验的观察者可以从亮点中大致判断目标是什么。利用这种方法,我们可以发现几十公里甚至几千公里外的飞机,这当然可以称之为“千里眼”。但仔细想想,从无线电雷达上“看到”一架飞机或一艘军舰,无非是屏幕上的一个亮点,不是训练有素的人简直莫名其妙。所以雷达探测距离确实可以达到千里之外,说它是“眼睛”只是艺术夸张。
激光出现后,真正的“千里眼”才得以实现。由于激光波长短,方向集中,原则上完全可以制造成像雷达。那时,你从屏幕上看到的将是目标的实际图像,而不是亮点。当然,建造这种成像雷达还有很多技术问题需要解决,所以目前还没有这种千里眼。
可能有人会问:电视机能算是千里眼吗?一般来说,电视可以让你看到文艺演出,足球比赛等。千里之外,这也算是千里眼吧。实际上,电视转播设备的“眼睛”就是电视摄像管,必须贴近场景和物体才能有好的效果。电视摄像管将拍摄的图像转换成无线电波并在空气中传播,然后可以在电视上显示。如果两地距离超过几十公里,就必须使用微波中转站传输系统。严格来说不是千里眼。
虽然千里“天眼”成像雷达一时做不出来,但稍逊于它的激光雷达已经造出来了。与微波雷达相比有很多优点:虽然两者都可以测距和测角,但激光雷达波长短,波束细,精度比微波雷达高10倍以上。激光雷达从1500米的高度探测地面,波束直径只有10厘米,可以分辨地形的高低变化,这也是微波雷达无法做到的。其次,激光雷达比微波雷达轻很多。为了在一定距离保持相同的波束大小,激光雷达只需要直径几厘米的透镜,而微波雷达需要直径60米以上的天线。远程微波雷达的天线直径较大,通常固定在雷达站内。整台激光雷达可以用卡车运走,甚至几个人就可以运走。而且激光雷达可以测量目标的速度等参数,这是一般雷达无法企及的。激光雷达还具有很好的抗干扰性能,不受地面无线电波的干扰,这是军方非常看重的一个特点。
激光雷达的发展还有一些问题需要解决,比如大气对激光传输的影响,光束太细给搜索目标带来的困难。目前常将两种雷达结合使用:利用微波雷达进行大范围搜索,搜索到目标坐标后,利用激光雷达对目标进行小范围跟踪,精确确定目标坐标和移动速度。
激光雷达用途广泛。除了军用雷达,还发展了非军事雷达,不一定叫雷达。有一种激光雷达叫测距仪,可以测量月球到地球的距离。绝对误差小于15cm,相对误差小于4×10-10。如果用这么高的精度测量一个1米长的物体,误差小于4个氢原子。氢原子的直线性
10的直径约为10米,即十分之一微米。精确测量地月距离及其变化对科学研究非常重要。通过这种测量,人们可以了解地球和月球的形状和表面地形,从而测量地球上各处的重力变化;此外,通过测量地球上某一固定点与月球之间的距离变化,可以计算出大陆漂移的具体数据,根据月球与地球之间距离的变化,也可以了解月球引力与地球上潮汐变化的关系。此外,激光测距仪还可以确定卫星的位置和轨道。
激光雷达在太空导航中非常有用。太空中没有空气,激光束不会受到影响;安装在航天器上的雷达要求体积小、重量轻、能耗低,这正是激光雷达的特长。一种可以跟踪航天器的激光雷达已经制成,因为它的精度很高,可以使两个在轨道上飞行的航天器精确对接和接近。
1971年,美国发射的阿波罗飞船搭载了一辆可以在月球上行驶的“月球车”。该飞行器配备了激光雷达,可以直接控制电视摄像机跟踪宇航员。宇航员的“漫游”被电视摄像机拍下后,信号通过无线电发射设备传回地面。这种雷达非常小,只有几公斤重。
由于激光雷达波束分辨率高,不仅能识别高楼、高山等庞然大物,还能发现电线杆、烟囱、电线等小型目标。所以在军事上,激光雷达制成的防撞装置可以安装在低空飞行的战斗机和直升机上,可以防止飞机相撞事故的发生。
有些激光对大气成分的变化非常敏感。科学家利用这一特性发明污染检测雷达,检测空气污染。
人类生产活动产生的各种有毒有害物质,如果不经处理就排放到外界,危害无穷。比如,只要大气中一氧化碳的含量超过十万,大庄稼就不会结果。为了及时检测出这些含量非常少的污染物,需要灵敏度特别高的监测仪器。
不同的污染物由于分子结构不同,可以吸收不同波长的激光。最新的激光污染探测雷达采用可调波长激光,灵敏度高,分析速度快。通过改变激光的波长,测量吸收量,可以区分污染物的成分和含量。更方便的是车上携带的污染检测雷达,可以检测到车辆行驶路线周围几公里范围内的空气污染情况。
发明的故事3
在末节手指端面的皮肤上,有凹凸纹,长短、形状、粗细、结构因人而异,因此由此形成的花纹具有独特的个性。
人的指纹都是不一样的,这种模式终身不会改变,所以一直以来都认可指纹可以作为破案的依据。因此,在一些文件和合同中,指纹或签名具有同样的效力。公安机关也可以根据指纹追捕罪犯。但问题是,很多情况下,留在现场的指纹用肉眼或放大镜是看不出来的。比如留在物体上的指纹,长期浸泡在水中,被隐藏起来。我该怎么办?那么我们需要一束激光来展示它。
为什么激光可以让潜指纹露出本来面目?原来人的皮肤表面有很多汗腺。当人的手指接触物体表面时,汗腺分泌的汗液附着在物体表面,形成潜在的指纹。正常情况下,附着在物体上的指纹沉积量只有0.1 mg左右。显然,这是极其微量的,而在这0.1 mg的沉积物中,水占了99%,它们会迅速蒸发,留下大约一半的无机物和一半的有机物。无机物大多是盐。
由于指纹残留太少,通常会采用一些技术使指纹可见。但如果时间间隔太长,特别是现场破坏严重,再加上风吹雨打,常规的技术手段就无能为力了,因为潜指纹的残留几乎没有了。
此时,如果用激光照射物体,仍然可以显现出清晰的指纹。最新研究表明,即使是在水中浸泡了10年的木块、塑料、织物、玻璃等东西,经过一些必要的技术处理后,仍然可以通过激光照射显现指纹。
随着盗窃手段的日益高明,防盗措施层出不穷,而锁就是一种广泛使用的防盗措施。提到锁的历史可以追溯到几千年前,但是直到本世纪初,锁还是比较落后的挂锁。这些元宝的铜挂锁只通过两个空心铜片与外壳扣合。直到20世纪60年代初,铜挂锁在中国农村地区被广泛用于看家。
后来出现了弹珠锁和号码锁。近年来,一些酒店安装了电子锁,乘客可以通过将磁卡插入钥匙孔来打开房门并连接室内照明电路。
在一些科幻电影中,当有人想进入一些绝密的房间时,他们必须站在门口,将眼睛靠近门上的检查孔,然后门就会自动打开。这是什么意思?原来,人的眼底微血管网和人的指纹一样,是因人而异的,所以眼底微血管网也就是俗称的眼纹,也可以作为身份证。看一看门上检查孔里的眼纹,里面的电脑就可以对照底牌判断来访者的身份,进而决定是否开门。
所谓全息锁,是一种比较实用的激光防盗锁。它的原理是用全息照相的方法将主人家庭所有成员的指纹记录在底片上,然后存储在全息锁中。要开锁,先打开激光器,让激光束分别照射底片和手指上的指纹。如果两者一致,锁会自动打开。如果是陌生人的手指,指纹会和底片上的不匹配。锁不仅打不开,还会报警。
全息锁特别适用于安全部门,如档案馆、博物馆、银行、会计室、重要仓库等。
发明的故事4
爱迪生的故事
爱迪生是世界闻名的发明家。小时候因为家里穷,只上过三个月学,十一二岁就开始卖报。他热爱科学,经常攒钱买科学书籍、报纸和化学药品。他实验的工具是从垃圾中拣出的一些瓶子和罐子。
爱迪生12岁的时候,在火车上卖报纸。火车上有专门的车厢供乘客吸烟,列车员同意他在那里占一个角落。他把化学品和瓶瓶罐罐搬到那里,卖完报纸,做各种有趣的实验。
有一次,一瓶白磷在火车行驶中被突然的震动撞倒。磷一遇到空气就燃烧。许多人来和爱迪生一起灭火。指挥气得把爱迪生的实验全扔了出去,还狠狠地扇了他一巴掌,把他的一只耳朵打聋了。爱迪生研究科学的决心从未动摇过。他省吃俭用,又开始了化学实验。有一次,硫酸烧伤了他的衣服;还有一次,硝酸差点弄瞎了他的眼睛。他没有被危险吓倒,仍然顽强地做着实验。
爱迪生试图生产电灯,我不知道他做了多少次实验,才找到一种价格低廉、寿命长的灯丝。他经常在实验室连续工作几十个小时。他太累了,躺在实验台上睡了一会儿。经过这样不懈的努力,他终于找到了合适的灯丝,发明了电灯。后来,爱迪生发明了电影和留声机。。。他一生中发明了1000多种东西。
发明的故事5
瓦特发明了蒸汽机
英国著名发明家瓦特(1736 ~ 1819),出生于英国造船中心格拉斯哥附近的小镇格里诺克。他的父亲是造船工人,他的祖父和叔叔都是机械工人。由于家庭的影响,瓦特从小就熟悉许多机械原理和制造技术。
瓦特是一个具有非凡智慧的孩子。他勤奋好学,勇于探索,对发明创造最感兴趣。有一天,父亲的朋友来拜访,正好看到小瓦特坐在火炉边发呆,手里拿着笔和纸,地上有很多画的画。他和蔼地说:“小瓦特应该去上学。不要只在家里玩来消磨宝贵的时间。”父亲笑着说:“谢谢你,我的朋友。不过,你最好看看我儿子在玩什么……”原来小瓦特在设计各种玩具,画很多图案。这一年,小瓦特刚满6岁,客人惊讶地说:“多好的孩子啊!”
还有一次,全家人都出去了,只留下瓦特当门卫。他茫然地盯着炉子上烧开水的茶壶。水快开了,锅盖被蒸汽往上推,上下晃动...他想:这蒸汽真厉害。如果能做一个更大的炉子,用大锅炉烧水,产生的蒸汽肯定比这个大几十倍或者几百倍。难道不能代替大量人力来作为各种机械的动力吗?这就是“瓦特发明了蒸汽机”的传奇故事。小瓦特是这样设想的,但蒸汽机是后来才真正试制出来的。
为了搞发明,小瓦特发奋学习科学知识。13岁开始研究几何;15岁读完了《物理学原理》;17岁开始当学徒。从此,他真正投身于蒸汽机的研制和发明,从未关闭。
1757瓦特去格拉斯哥大学当教学仪器修理工。这里不仅有完备的实验设施和各种仪器,还有许多著名的学者专家,为瓦特提供了极其有利的条件。学校还专门为他设立了实验车间。1769年,瓦特在大量实验的基础上,经过无数次失败,制成了单作用蒸汽机,并获得了第一台蒸汽机的专利权。1782年,瓦特成功研制出新型双向蒸汽机,可广泛应用于各种机器。1788年,英国政府正式授予瓦特制造蒸汽机的专利证书;从1775年到1800年,瓦特和博尔顿共同经营的Soho工厂生产了183台蒸汽机,全部用于纺织、冶金和采矿工业。到19年的30年代,蒸汽机被推向全世界,人类社会从此进入“蒸汽时代”。瓦特,这位造福人类的发明家,将永远被后人所敬仰。
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