12.1. Условия задач

Задача 8. Укол

Для вакцинации и многих других медицинских манипуляций делают подкожные и внутримышечные уколы. Многие люди боятся уколов, которые причиняют боль и травмируют кожу.

Как сделать, чтобы человек не чувствовал боли при уколе и чтобы кожа не травмировалась?

Задача 9. Бензобак боевого самолета

В результате попадания пули в бензобак самолета образуется отверстие, из которого выливается и растекается по фюзеляжу бензин. При этом пожаром охватывается весь самолет.

Бензобаки стали бронировать, но это привело к утяжелению самолета и недопустимому ухудшению его маневренности.

Как быть?

Задача 10. Горбач

Горбатый кит, или горбач, в основном питается стайными рыбами типа сайры. Желудок горбатого кита способен вместить до 500?600 кг пищи, поэтому каждому из горбачей необходимо много рыбы. При охоте кит раскрывает пасть и движется на стаю рыб, но при его приближении стая рассыпается в разные стороны.

Как горбачу удается поймать большое количество рыб?

Задача 11. Резка лука

Резка репчатого лука связана с трудностью его удержания. Лук выскальзывает из руки, а кроме того можно поранить пальцы.

Как быть?

Задача 12. Самолет «Сталь-6»

При создании самолета «Сталь-6» Роберто Бартини решил объединить в одной сварной конструкции лучшие свойства разных сталей — прочность, пластичность, стойкость против коррозии. Наилучшую комбинацию свойств давали нержавеющая и хромомолибденовая стали, но режимы их сварки оказались противоположными.

Нержавеющую сталь нужно варить короткими мощными импульсами тока, так как более длинные импульсы тока перегревают сталь, и она теряет важные элементы, делающие ее нержавеющей. Шов может поржаветь.

Хромомолибденовую же сталь нужно варить медленно, слабым током, дающим относительно низкую температуру, иначе перегретая точка, быстро охлаждаясь на воздухе, перекалится, станет хрупкой, и шов порвется.

Как обеспечить сварку с такими противоположными требованиями?

Задача 13. Стул

Когда человек работает на каком-то одном рабочем месте в одной позиции, например за письменным столом, то сидение подбирается и подгоняется под данный стол.

Если же человек вынужден перемещаться от одного места работы к другому и рабочее место каждый раз на новой высоте, то, конечно, можно у каждого рабочего места поставить соответствующее сидение, но это достаточно сложно, может мешать перемещению и т. д.

Кроме того, при наладке или исследовании больших объектов, например двигателей самолетов, приходится работать в разных положениях: на корточках, с полусогнутыми ногами и даже стоя. В таком положении человек не может находиться долго. Как быть?

Задача 14. Оса

Оса дисцелия (Discoelius zonalis) строит свое гнездо в древесине, в буровых ходах личинок жуков. Она охотится на гусениц ярко-красных молей или личинок пилильщиков, укладывает гусеницу в гнездо, откладывает в нее яйцо и делает перегородку из кусочков листьев растений, скрепленных пастообразной массой, приготовленной из этих же листьев, а затем летит за следующей гусеницей. Далее, в следующие ячейки вновь закладываются гусеницы и откладывается яйцо. Так до тех пор, пока ход в древесине не заполнится7.

Оса-паразит хризис игната из рода блестянок (Chrysis ignita) во время отсутствия осы дисцелия делает в перегородке тонкое отверстие и откладывает свое яйцо8 в ячейку с уже отложенным яйцом осы дисцелия. Такое малое отверстие в перегородке оса-хозяйка не замечает и не подозревает угрозы своему потомству.

Личинки осы-паразита вылупляются раньше личинок осы-хозяйки и поедают последних.

Некоторые виды ос научились спасать свои личинки от личинок ос-паразитов.

Каким образом?

Задача 15. Сигарета

При курении сигареты большая часть причиняемого ей вреда здоровью возникает из-за вдыхания канцерогенных веществ, которые образуются при горении табака. При этом в процессе нагрева табака вблизи зоны горения происходит возгонка никотина и ароматических веществ, ради вдыхания которых курильщик и курит сигарету.

Проблему пытаются решить путем нагревания табака в специальных устройствах для курения, в которых горения табака не происходит. В таких устройствах табак нагревается с помощью электрических нагревателей до температуры, при которой происходит возгонка никотина и ароматических веществ, но не происходит пиролиз табака и его компонентов, который и приводит к образованию канцерогенных веществ. Примером могут служить устройство glo, разработанное компанией British American Tobacco9 (см. патенты США 9 414 629 и 9 609 894) и iQOS, разработанное компанией Philip Morris10.

Эти устройства существенно менее опасны для здоровья курильщика, чем обычные сигареты, но при их использовании ритуал курения полностью меняется: курильщик не зажигает табак, не видит зону горения, которой просто нет, и не наблюдает, как огонек на кончике сигареты вспыхивает и перемещается при затяжке. Кроме того, внешне такие устройства не похожи на обычную сигарету. Эти обстоятельства настолько важны для многих курильщиков, что они продолжают курить обычные сигареты, несмотря на риск для собственного здоровья.

Как быть? Как не допустить вдыхания канцерогенных веществ при курении сигарет, полностью сохранив ритуал курения (зажигание сигареты, наблюдение за тем, как зона горения активируется и перемещается вдоль сигареты при затяжке и т.д.) и обеспечив вдыхание курильщиком никотина и ароматических веществ?

Задача 16. Кормежка рыб

Необходимо кормить рыб, когда дома не будет никого несколько дней. Можно запустить в аквариум циклопов11 — это великолепный корм для рыб, но нетерпеливые рыбы их быстро съедят и на все оставшееся время, пока хозяин отсутствует, останутся голодными12.

Как быть?

Задача 17. Поставка пшеницы

Компания, выращивающая и поставляющая пшеницу, заключает заранее контракт13 на ее поставку. Однако пшеница еще не выросла, и компания рискует сорвать контракт в случае неурожая, вызванного, например, плохими погодными условиями или другими, не зависящими от нее факторами.

Чтобы не сорвать контракт, в случае неурожая продавец будет вынужден докупить недостающее зерно у других производителей и поставить его покупателю по оговоренной в контракте цене. При этом в случае неурожая рыночная цена зерна возрастает и может значительно превысить его отпускную цену, оговоренную в контракте. В этом случае продавец потерпит убыток и даже может разориться.

Как быть?