Letadla

Je stroj umožňující nám nelétavým savcům, pohybovat se bezpečně ve vzdušném prostoru.

Hlavním stavebním materiálem bývá převážně hliník, anebo karbonová vlákna, která jsou lehčí a pevnější, ale užívá se jich pouze na malá, bezmotorová letadla, neboť se jedná o poměrně drahý materiál a Airbus z karbonu by se pěkně prodražil.

Dnes jsou letadla užita ve velkém množství oborů. Armáda, civilní letectví, ale také leteckou dopravu zboží, či zásilek.

Letadla fungují na principu vztlakových sil, za pomoci křídla ve tvaru půl kapky. Horní strana křídla je vyboulená a částice vzduchu po této straně proudí rychleji než po straně spodní. Díky tomuto efektu vzniká vztlaková síla, která za pomoci rychlosti vznese letadlo do vzduchu.

Tyto stroje používají několik druhů motorů, respektive tři. Turbodmychadlový, turbovrtulový a proudový motor.

Proudové motory v přední části nasávají vzduch, do kterého se ve spalovací komoře pak vstřikuje palivo. Vzniklé horké plyny pohánějí turbínu, která pohání kompres. Ten vytváří tlak, který v zadní části motoru mění tepelnou energii na kinetickou.

Dmychadlový motor, též nazývaný jako dvouproudový, funguje na stejném principu jako motor proudový, má však o dmychadlo, turbínu a kompresor navíc. Část vzduchu prochází dmýchadlem a část motor obtéká. Na konci motoru se oba proudy smísí, čímž vzniká tlak.

Turbovrtulový motor má prakticky stejné části jako motor proudový, jediným rozdílem je, že tepelná energie se nemění na kinetickou, ale výfukové plyny jsou použiti k pohonu vrtule. Tímto způsobem je využito pouze 10% z celkové energie motoru.

Vědní obory

Nebo také vědecké disciplíny jsou velmi ohraničené pojmy, které musí splňovat řadu kritérií předtím, než mohou být vědním oborem nazvány.

Tento pojem je označení pro určitou oblast vědy, která má vyhraněný prostor studia a stále se rozvíjí o nové poznatky, technologie výzkumu. Všechny vědní obory jsou z menší či větší části spojeny s dalšími vědními disciplínami.

Aby určitá část vědy mohla být odpojena a mohla vytvořit svůj vlastní vědný obor, musí splnit několik kriterií. Základem je specifický objekt zkoumání, kterým se nezabývá žádná jiná vědní disciplína. Dále musí mít vyvinuté specifické techniky a metody své práce a výzkumu. Vědní obor musí obsahovat svoji vlastní terminologii a přesně vyznačené pojmy pro označení faktů a poznatků z praxe či teorie. Dále se vyznačuje jazykem, který je danému tématu vlastní. Musí mít svou vlastní filozofii a teorii, založenou na poznatcích z jiných věd. Musí mít vztah k dalším vědním oborům a musí být schopen tuto relaci dokázat, za pomoci matematických, fyzikálních rovnic či funkcí. Poslední a důležitý fakt je, že každý vědní obor musí mít svůj vlastní studijní obor rozvíjený na univerzitách a ve vědeckých ústavech.

Zkráceně, vědní obory musí být doloženy fakty z ostatních odvětví vědy a musí zkoumat odlišný okruh než ostatní vědy.

 

Vědecké parky

Vědecké parky jsou centra, která se podílejí na inovačním podnikání (šíření nových technologií a vědeckých poznatků na trh a zveřejňování pokroku vědy).

Tyto centra se velmi často nacházejí v blízkosti univerzit, či jiných soukromých vzdělávacích center. Velmi často spolupracují s takzvanými technologickými parky, které fungují jako instituce podílející se na vývoji nových prostředků, materiálů, technologií a dalšího.

Po celém světě se nachází okolo tří set padesáti těchto zařízení. Velké koncentrace těchto center je například v Rusku, USA, Švýcarsku, nebo Portugalsku. V České Republice se nachází pouze dva vědecké parky. Jeden se nachází v Brně a je známý jako Český technologický park a druhém centrum se nachází v Olomouci a je součástí Univerzity Palackého. Zkráceně Vědeckotechnický park Univerzity Palackého.

Tyto instituce, stejně jako technologické parky, pracují a existují pod mnoha názvy. Například Vědeckovýzkumný park, vědeckotechnologický park či vědeckovýrobní park.

Slitiny

Jedná se o taveném vzniklou směs kovů, nebo dalšími prvky a sloučeninami a slitiny touto operací vzniklé jsou produktem metalurgie.

Za pomoci této techniky jsme schopni získávat nové kovy, které mají odlišné vlastnosti, než jejich složky, ze kterých se slitina skládá. Podle počtu složek rozdělujeme slitiny na binární, ternární a kvartární.

Binární slitiny jsou směsi kovů vzniklé tavením a spojením dvou jiných kovů. Příkladem může být bronz, který je slitinou mědi a jiného barevného kovu, kromě zinku. Při spojení zinku a mědi obdržíme mosaz.

Dále tu jsou ternární slitiny. Jak už název napovídá, tato slitina se skládá ze tří různých kovů, či jiných sloučenin. Příkladem je ocel, která je slitinou železa, uhlíku a dalších legujícího (spojujícího) prvku. O oceli můžeme mluvit, pokud je hodnota uhlíku ve slitině obsažená nižší než 2,14%. Při vyšší koncentraci mluvíme o litinách.

Poslední možností jsou slitiny kvartární, složené ze čtyř nebo více různých složek. Jedná se například o Dural (duraluminium), což je slitina z 95% tvořená hliníkem, 5% mědi a stopového množství hořčíku a manganu.

Občas se můžeme setkat se slitinou, která má nižší bod tání než její složky, které jí tvoří. Takovéto slitiny se nazývají eutektické.

Výhodou slitin je získávání nových vlastností, díky kterým se používají ve velkém množství oborů. Také se dají dále zpracovávat a upravovat a při dostatečné teplotě se dají jednotlivé složky oddělit.

Umělé orgány

Umělé orgány jsou synteticky vytvořené stroje, které dokážou nahradit původní orgán a jsou schopny provádět jeho funkci dostatečné dobře na to, aby tělo fungovalo bez rozdílu.

Technologie prostoupila celý náš život a ve velmi brzké době by nám mohla dopomoci k mnohem delšímu životu za pomoci umělých orgánů. Problémem je fakt, že lidské tělo je velmi sofistikovaný a složitý „stroj“, do kterého nemůžete jen tak zasáhnout a neočekávat nějakou reakci. Velkým problémem je vytvořit přístroj, který tělo nebude napadat a také sestrojit ho tak, aby dokázal plně nahradit funkci orgánu. Druhý problém dokáže z velké části vyřešit technologie, neboť tělo jako „stroj“ pracuje v pravidelných intervalech, až na krizové situace, kdy se zrychluje tep i dech a do krve se vyplavuje adrenalin. Ale tato skutečnost se dá technologicky vyřešit, ale sestrojit umělý orgán tak, aby ho tělo nebralo za cizí objekt, bude opravdový oříšek, i když se už nějaké pokusy o implantaci provedly.

Mezi umělé orgány bychom mohli počítat i externí přístroje, tedy stroje, které by byly uloženy mimo tělo, jako je například umělý krevní oběh, či dýchací přístroj v nemocnicích. I takto by se dal problém s přijetím orgánu vyřešit, ale představte si, jak by to asi vypadalo, kdybyste měli za stroje vyměněnou polovinu těla.

Různé náhrady se ale nevytvářejí jen pro orgány, ale třeba také pro kosti. Našel jsem domněnky využití dřeva místo kosti, která by byla oporou tělu.

Další možností jak vytvořit nový orgán jsou kmenové buňky. Tyto buňky se dají odebrat z pupeční šňůry po porodu a mají jednu vlastnost, kterou lze využít na nekonečno způsobu. Tyto buňky nemají přímé určení, co mají dělat a pokud by se podařilo vědcům zjistit, jak je stimulovat a donutit je vytvořit co chceme my, měli bychom být schopni vytvářet naprosto nové funkční orgány, či celé části těla a odpadl by problém s přijmutím orgánu, neboť tělo by si jej „vypěstovalo“ samo.

Technika a medicína jdou velmi rychle kupředu a věřím, že ve velmi brzké době bude možné nahradit naše pravé orgány stroji. Ale z počátku si to asi nebude moci dovolit každ

Nanovlákna

Jsou to vlákna, která mají menší průměr než jeden tisíc nanometrů. Dosud je možné je získat z padesáti přírodních, či syntetických polymerů a znamenaly by revoluci od medicíny až po automobilový průmysl.

První pokus o vytvoření nanovláken, byly v letech 1934 až 1944. Firma Formalas, která se jako první pokusila o výrobu, začala v tuto dobu publikovat mnoho patentů popisujících experimentální výrobu této suroviny.

Roku 1952 dokázali Vonnegut a Neubauer, vytvořit proud vysoce elektrifikovaných kapiček o průměru 0,1 mm. Dále zde bylo mnoho úspěšných pokusů o zlepšení této technologie a výroby tenčích vláken. Dnes se výrobou nanovláken zabývají týmy z firem Reneker a Chun a Larronda a Manley a také se tento experimentální výzkum provádí na univerzitách. Například Cambridge v Anglii.

Nejčastější výrobní technikou je elektrostatické zvlákňování. Z kapky polymeru, která prochází elektrickým polem o napětí 50 kV, se tvoří kapiláry. Velmi úzké trubičky se nerovnoměrně ukládají na kolektor, který se pohybuje po elektrodě. Dosud jsou známy tři typy této výroby. Z trysky, tyčky a válečku. Ostatní výrobní technologie jsou pouze v experimentálním stádiu.

Nanovlákna mají mnohem větší povrchovou plochu než mikrovlákna. Dále mají velkou porezitu a vynikající tuhost a houževnatost a jejich pevnost v tahu se nedá srovnat se žádnou jinou známou látkou.

Po vyřešení všech technologických problémů při výrobě nanovláken, bude tento materiál znamenat revoluci ve všech oborech. Budou znamenat obrovský pokrok, který se projeví ve všech směrech našeho života, ale zatím se povedlo je vytvořit pouze laboratorně ve velmi málem množství.

Vesmír

Pojmem vesmír, universum, je často označován prostor obtékající naši planetu Zemi a vše okolo. Jedná se tedy o vzduchoprázné vakuum, která však má svou podstatu, svůj řád, své principy.

Nikdo neví, kdy vesmír vznikl. O datování jeho stáří a další informace o něm bádají vědy astrofyzika a kosmologie. Jeho věk se však odhaduje na cca 14 miliard let. Původ vesmíru je ještě také relativně neznámí, ale celá věděcká obec světa se sjednotila na názoru Velkého třesku. Je tak nazýván okamžik, kdy supertěžký atom existoval uprostřed ničeho a v jednom okamžiku nastal zvrat vedoucí k jeho výbuchu. Touto explozí vznikl vesmír, jak ho známe teď a neustále se rozšiřuje/rozrůstá.

Vesmír však není jen Země a vzduchoprázdno kolem. V tomto vzduchoprázdnu se pohybuje nespočet dalších a rozličných objektů. Ty nejzákladnější a asi i nejjasnější jsou obrovské shluky par, plynů a dalších prvků, na kterých neustále probíhají obrovské termojaderné reakce. Těmto vesmírným objektům říkáme hvězdy, nejznámější hvězdou je naše Slunce. Právě ono nám totiž dodává životodárné teplo a světlo.

Dalšími takovými “důležitými” vesmírnými prvky jsou planety. Jsou to masy relativně těžkých prvků (převážně kulovitého tvaru), které mají své jádro vytvářející gravitační pole. Toto pole drží všechny masy pospolu a vytváří celistvý povrch. Naší planetou je Země, další planety obíhající kolem Slunce jsou například Merkur, Venuše, Mars, Jupiter, Saturn atd.

Další vesmírné objekty samozřejmě také existují v početných miliardových číslech, ale jejich známost bývá mnohdy zahalena tajemstvím. Mezi ně patří například černé díry.

Vesmír je skutečně ještě ne příliš probádaná studánka tajemství a dříve bylo hvězdné nebe dokonce považováno za úkaz Boží, nebeskou bránu.

Raketoplány

Lety do kosmického prostoru, vesmíru, byly vždy tajným přáním člověka. A tak vznikly rakety. Jenže ty se staly relativně drahou záležitostí a především jejich jednorázové použití nebylo po čase tím “pravým ořechovým”. Navíc nebylo v některých případech potřeba doletět až do samotného dalekého vesmíru, stačilo doletět na oběžnou dráhu země.

Toto si lidé uvědomovali relativně ihned poté, co začal boom s dobíjením vesmíru. Přibližně od 50. let významné státy světa aktivně pracovaly na kombinaci letadla a rakety, která by v tomto případě byla plně dostačující. Výsledkem pak byl první zkušební let raketoplánu v roce 1981, kdy úspěšně dosáhl oběžné dráhy Země a vrátil se.

Raketoplán se tedy stal ideální kombinací vesmírné rakety a letadla, který je schopen startovat buď kolmo (jako raketa) nebo vodorovně (jako obyčejné letadlo). Pro cestu do vesmíru může být navíc doplněn pomocnými raketami, které mu dodají potřebnou sílu, tah.

Tento vzdušný dopravní prostředek považován za skutečně moderní vesmírnou loď, která je daleko efektivnější, než raketa. Za jeho primární výhodu, kromě menší potřeby paliva atd., je možnost bezproblémové návratu a následně jeho opětovného využití.

Podle vyvinutého výkonu se raketoplány rozdělují do dvou kategorií, orbitální a suborbitální. Orbitální kosmické raketoplány jsou raketoplány vyššího výkonu, které jsou schopné vyvinout až první kosmickou rychlost a pomocí ní je schopen dostat se na oběžnou dráhu země, případně až do vesmíru. Suborbitální raketoplány takovou sílu vyvinout nedokáží a pohybují se max. v horní vrstvě atmosféry země. Příkladem orbitálního kosmického raketoplánu je například americký Space Shuttle.

Objevy v poslední době

Díky neustále se zdokonalující ICT a jiné odborné/specializované technologie objevy přibývají jako houby po dešti. Jedná se však spíše o tzv. “miniobjevy”, kdy například výzkumníci objeví v tropické deštném pralese Amazonie nový druh mravenců nebo se najde nová kombinace léků léčící např. obyčejnou chřipku. Nejde tedy o “objevy” v pravém slova smyslu.

Ale i přes tyto “doplňující” objevy se objevují relativně nové možnosti, které se obyvatelům naší Země nabízejí. Není to tak dávno, co se v novinách objevilo, že americká soukromý výzkumná instituce uměle vytvořila život. Byly to si sice a pouze tvorové na buněčné, molekulární bázi, ale dokázali se adaptovat a na prostředí a dokonce se i replikovat/rozmnožovat. Takovýto předem “předinstalovaní” tvorové by se pak dali využít například v medicíně na vytváření vytváření léků. A zůstaneme-li ještě v oblasti medicíny, častokrát jsou zmiňovaní tzv. nanoboti, nebo-li mikroskopičtí roboti, kteří by mohli být vimplementování do těla člověka, kde by automaticky rozpoznali nemoc a vyléčili.

Rovněž také nesmíme zapomenout na oblasti fyziky a chemie. Pro jejich výzkumné práce byly po světě vybudovány speciální urychlovače částic, díky který je zkoumána například možnost rozbíjení jednotlivých atomů prvků. Pomocí těchto urychlovačů se také vědcům podařilo z hmoty vytvořit antihmoty, převrátit náboje všech atomů. Mohlo by to najít řešení, proč antihmota z celého vesmíru zmizela a zůstala jen hmota. Od tohoto výzkumu si navíc někteří slibují, že by v budoucnosti mohly vznikat raketové pohony na bázi této antihmoty. Byly by mnohonásobně rychlejší a efektivnější než cokoliv, co známe v současnosti.

A to ani nemluvím o pokusech vrátit např. molekulu v čase. Někteří vědci tvrdí, že se to za pomocí zrcadel, laserů a některých nejnovějších technologických prostředků dá, že jsou schopni vrátit atom/molekulu v čase o naprosto miniaturní zlomky vteřiny.

Jak tedy vidíme, výzkumů a objevů nás čeká ještě více než dost. Máme se na co těšit.

Aerodynamika

Aerodynamika, toť název mechanicko-fyzikálního oboru, který si klade za cíl zkoumat působení vzduchu na dotyčné těleso. Laicky by se také dalo říct, že zkoumá, jak vytvářet/konstruovat předměty, aby jim vzduch kladl co nejmenší odpor.

S aerodynamikou se v běžném životě setkáváme snad všude. Nejde jen o letadla, kde je dobrá aerodynamičnost takřka nutností, ale rovněž o snad všechna pohyblivé i nepohyblivé předměty. Tím zřejmě nejtypičtějším příkladem by se daly uvést automobily. Ty jsou v pohybu takřka neustále a nemít svůj charakteristický tvar, zřejmě by byl odpor vzduchu tak silný, že by jízda v takovémto automobilu nebyla snad ani pořádně možná, případně s velkými obtížemi, velkou spotřebou pohonných hmot. Aerodynamického tvaru využívají také například v poslední době se rozvíjející větrné elektrárny, kde se díky důsledně vyměřenému tvaru vrtulí roztáčejí generátory vytvářející elektrickou energii.

S aerodynamickou se setkáváme nejen u člověkem-vytvořených předmětech, ale také v přírodě. Stejně, jako patří letadla k lidským aerodynamickým zástupcům první třídy, za “matku přírodu” jsou vzdušnými zástupci spoléhající na aerodynamiku ptáci snad všeho druhu. Však odkud si myslíte, že lidé vzali podobu a tvar letadel?

Ale tím jsme se oddálili od samotné fyzikální podstaty aerodynamiky. Je to vlastně působení tlaku vzduchu na objekt. Tento tlak může být buď statický nebo dynamický. Statický tlak je tlak při naprostém bezvětří a dynamický nastává v okamžiku změny tlaků při pohybu okolního vzduchu. Ten se vlivem “odrážení” se od předmětu stlačuje.