Silnik samochodu nie jest żadną tajemniczą konstrukcją. W swoim działaniu opiera się na podstawowych prawach fizyki, Jak on działa i na czym polega jego praca?

Wsuwanie i wysuwanie

Praca silnika samochodowego opiera się na pracy tłoka w cylindrze. Praca ta to klasyczne wsuwanie i wysuwanie, które następnie przedkładają się na rozruch kolejnych, ruchomych elementów silnika.

Cztery suwy

Poszczególne ruchy wykonywane przez tłok w obrębie cylindra nazywamy suwami. Ich kolejność i sposób działania są następujące:

1. Tłok cofa się – w cylindrze powstaje próżnia, która zasysa przez specjalny zawór powietrze.

2. Tłok pokonuje drogę powrotną – dzięki temu powietrze zmagazynowane w cylindrze (przy zamkniętym zaworze wylotowym), zaczyna się sprężać. Gdy powietrze jest już maksymalnie sprężone, dochodzi do zapłonu mieszanki (wspomniane powietrze jest „ubogacane” przez paliwo). Zapłon odbywa się najczęściej poprzez iskrę. W ten sposób dochodzi do wybuchu.

3. Po wypaleniu mieszanki tłok cofa się, dzięki czemu powstaje siła odpowiedzialna za ruch naszego samochodu.

4. Ostatni suw to znów ruch tłoka w górę. W ten sposób odprowadzone zostają wszystkie spaliny, które powstają w komorze spalania podczas intensywnego wybuchu.

Co dalej?

Wspomniany tłok jest połączony z korbowodem. W ten sposób energia ruchu przenoszona jest jeszcze dalej, aż do wału korbowego napędzającego bezpośrednio samochód.

Oczywiście nie oznacza to, że praca silnika opiera się wyłącznie na jednym cylindrze. Im jest ich więcej, tym charakterystyka pracy jednostki napędowej jest równiejsza i bardziej wydajna. Silnik z wieloma cylindrami charakteryzuje się znacznie większym przyspieszeniem i oczywiście – zużyciem paliwa.

Cylinder a obroty silnika

Nietrudno więc obliczyć, że jeśli wskazówka naszego obrotomierza pokazuje około 2000 obrotów na minutę, to silnik przez ten sam interwał czasowy wykonuje aż 4000 suwów. Tym samym, wprowadza on paliwo do komory spalania 1000 razy w przeciągu minuty! Dlatego im wyższy gaz, tym większe zużycie paliwa. Teraz już wiecie, dlaczego warto jeździć ekonomicznie.

Największe samoloty należące do polskich linii powietrznych mogą ważyć nawet i 250 ton. Jak więc to możliwe, że tak ciężkie i masywne konstrukcje, mogą unosić się i latać na wysokości kilkunastu tysięcy metrów?

Siła tkwi w sile nośnej

Najważniejszy aspekt, dzięki któremu samolot może unieść się w powietrzu to oczywiście siła nośna. Jest ona proporcjonalna do powierzchni skrzydeł samolotu. To właśnie dlatego, zaraz przed startem i lądowaniem, piloci zwiększają powierzchnię skrzydeł przez wyciągnięcie klap. Pozwalają one na stabilny lot w warunkach obniżonej prędkości.

Opór powietrza i ciśnienie

Samoloty pasażerskie latają jak najwyżej, ponieważ w ten sposób znacznie oszczędzają paliwo, poprzez zredukowany opór powietrza. Można by oczywiście latać jeszcze wyżej, jednak wyprowadzenie samolotu na wyższy pułap samo w sobie jest bardziej energożerne a po drugie należy pamiętać o bezpieczeństwie pasażerów. Po pierwsze – na dużych wysokościach daje o sobie znać promieniowanie kosmiczne a po drugie – istnieje zwiększone ryzyko śmierci pasażerów podczas dehermetyzacji kabiny.

Biorąc pod uwagę bardzo wysokie pułapy lotu, trzeba pamiętać o tym, że na dużych wysokościach istnieje zawsze duży niedobór tlenu. Ten zaś jest katalizatorem przemian, które zachodzą w obrębie silnika spalinowego, którym jest przecież silnik odrzutowy.

Ile spala samolot w trakcie lotu?

Podczas lotu ilość spalanego paliwa jest bardzo zróżnicowana. W przypadku początkowej fazy lotu, jest to aż 8 ton na godzinę. Tak duża ilość jest potrzebna do uruchomienia silników, stałego wzrostu prędkości i oczywiście – pułapu lotu.

W kolejnym etapie spalanie wynosi już około 6 ton. Z jednej strony masa samolotu maleje, co oznacza zmniejszone zapotrzebowanie na paliwo a z drugiej – nadal wchodzi on na określony pułap.

Dopiero na samym końcu, w trakcie lotu na konkretnym pułapie, ilość spalanego paliwa normalizuje się i wynosi około 4 ton na godzinę. W miarę upływu czasu masa samolotu maleje, co przedkłada się na minimalnie mniejsze spalanie.

Czym jest bajt a czym bit? Dlaczego komputery pracują w oparciu o system binarny? Na te pytania (a także na kilka innych), postaramy się odpowiedzieć w poniższym artykule.

Co to jest kod binarny?

Wbrew pozorom, praca procesora komputera jest o wiele mniej złożona, niż praca ludzkiego umysłu. Procesor rozróżnia jedynie dwa stany – ten w którym prąd przepływa (1) i ten, w którym prądu nie ma (0). Na podstawie tego, tworzone są algorytmy znacznie bardziej złożonych liczb a także ogólnie definiowanych danych.

Jak więc to działa w praktyce? W systemie binarnym 0 to 0, 1 to 1, ale już 10 to 2 a 11 to 3. Idąc tym samym torem myślenia, można dojść do wniosku, że litera B to 01100010.

Bajt vs bit

Taka jedynka lub zero, to inaczej bit. Z kolei osiem takich znaków (bitów) to oczywiście jeden bajt. W przypadku wartości komputerowych, mamy do czynienia z nieco innym przelicznikiem niż w klasycznej fizyce. Przedrostek kilo nie oznacza, że jeden kilobajt to 1 000 bajtów, lecz 1024 bajtów.

Ta nieco inna kalkulacja jednostek wiąże się oczywiście z wieloma błędami, jakie popełniają nabywcy sprzętu komputerowego. Wciąż wielu z nich wierzy, że dysk terabajtowy może zmieścić aż 1000 gigabajtów danych. Na szczęście realia są znacznie bardziej korzystne, niż wydawałoby się to na pierwszy rzut oka…

Kwanty wchodzą do gry

W wielu laboratoriach, trwają prace nad komputerami kwantowymi. W czym tkwi różnica pomiędzy nimi a komputerami tradycyjnymi? Jak już wspominaliśmy, tradycyjne komputery opierają się na systemie obecności, bądź nieobecności przepływającego prądu. W komputerze kwantowym, kwant może być zarówno jedynką jak i zerem. Jak to możliwe?

Jeśli pamiętamy lekcje fizyki to najprawdopodobniej wiemy, że elektron nie ma jasno określonej pozycji w układzie z jądrem atomowym. Można jednak w miarę możliwości określić, jakie jest przypuszczalne miejsce w którym aktualnie się znajduje (orbita). Tą właściwość wykorzystują nowoczesne komputery kwantowe a w zasadzie – ich raczkujący protoplaści.