Кутовий відбивач, соціальна мережа працівників освіти
Якось я звернула увагу, що багато елементів дороги мають світлоповертаюче покриття. Вночі все знаки і деякі елементи дорожньої розмітки відбивають світло. Педалі, колеса і форма велосипедистів, які мають світлоповертаючі елементи, також добре помітні. Одним з таких елементів є катафот.
В енциклопедичному словнику я дізналася, що катафот (грец. Κατα- - «назад; вниз» + φως, fos - «світло») - пристрій забезпечення безпеки, широко застосовується в дорожньому будівництві і транспорті. Місцем винаходи катафоти прийнято вважати Великобританію.
Катафот є оптичний ретрорефлектор, побудований з використанням властивостей уголкового відбивача. Найбільш широко катафоти застосовуються на велосипедному та автотранспорті для позначення габаритів.
А ще це световозращатель або оптичний пристрій, що відображає світло назад до висвітлює його джерела незалежно від кута падіння світла на поверхню. Ними обладнуються всі транспортні засоби і небезпечні ділянки доріг. Виготовляється зі скла або пластмаси.
У мене виникло питання: Навіщо користуватися мигалками і габаритами для нічного катання на велосипеді, якщо ви і так помітні? Найпростіша відповідь - катафоти (відбивачі) велосипеда працюють тільки в специфічних умовах. Ці умови в основному присутні в темний час доби, тому у вас може виникнути хибне враження, що катафоти і відбивачі працюють завжди. Однак якщо ці умови не виконуються, ви дуже сильно ризикуєте.
Всі прекрасно знають, що в катафоти. кріпляться на велосипедні колеса, немає джерел світла. Однак шофер, який проїжджав повз велосипедиста, бачить катафот дуже добре в момент, коли він потрапляє в світло фар його машини. Чи замислювалися Ви, що в цей же момент запізнілі перехожі можуть не бачити відсвіту від відбивача? Як не дивно, властивості катафоти засновані на найпростіших геометричних фактах.
Як відомо з геометричної оптики, відображення променя від дзеркальної поверхні відбувається за законом «кут падіння дорівнює куту відбиття».
Розглянемо плоский випадок - два дзеркала. утворюють кут в 90 °. Луч, що йде в площині і потрапляє на одне з дзеркал, після відбиття від другого дзеркала піде рівно в тому ж напрямку. звідки прийшов. Перевірте це, або вважаючи кути, або проаналізувавши відображення вектора променя.
Для отримання подібного ефекту в нашому звичайному тривимірному просторі необхідно розташувати три дзеркала у взаємно перпендикулярних площинах. Візьмемо куточок куба. з краєм у вигляді правильного трикутника.
Луч, що потрапив на таку систему дзеркал, після відбиття від трьох площин піде паралельно прийшов променю в зворотному напрямку. Перевірте це!
Саме це просте геометричне пристрій з його властивостями і називається уголковим відбивачем. Для застосування в техніці роблять батарею таких куточків, збільшуючи площу відображення. Найпростіші математичні міркування допомагають і на цьому етапі - площину може бути вимощена трикутниками, а значить, і кутові відбивачі зручно приставляти один до одного.
Саме так і влаштований велосипедний або автомобільний катафот. Однак ці геометричні міркування використовуються і в набагато більш технологічних пристроях.
Коли почали конструювати місяцехід, ніхто не знав, яка поверхня земного супутника. Чи то вона тверда, то там дуже багато пилу, і приземлився апарат повинен в ній плавати. Йшли довгі дебати, в яких точкою стала записка Сергія Павловича Корольова (1907-1966): «Слід розраховувати на досить твердий грунт типу пемзи. [. ] Корольов ». Ось так великі вчені не боялися вирішувати найскладніші питання і брати на себе всю відповідальність.
Дивно, але на місяцеході були встановлені кутові відбивачі! По-перше, вони давали можливість будь-якій країні перевірити наявність радянського апарату на Місяці. А найголовніше, таке просте геометричне пристрій допомагало науці вимірювати відстань до супутника Землі. Вчені всіх країн використовували уголковие відбивачі «Місяцехід-1» ще навіть в XXI столітті.
Ось так найпростіші геометричні міркування допомагають людям, починаючи від побутових питань безпеки і закінчуючи пізнанням Всесвіту.
Гравцям в більярд здавна знайоме дію відображення. Їх «дзеркала» - це борту ігрового поля, а роль променя світла виконують траєкторії куль. Вдарившись об борт біля кута, кулю котиться до сторони, яка розташована під прямим кутом, і, відбившись від неї, рухається назад паралельно напрямку першого удару.
Властивість відображеного променя зберігати напрям при повороті кутового дзеркала навколо осі знаходить широке застосування в техніці. Так, в трехгранном дзеркальному кутовий відбивач промінь зберігає постійне напрям, незважаючи на досить сильні коливання дзеркала. За формою таке дзеркало являє собою кубик з відрізаним куточком. І в цьому випадку на практиці використовують не три дзеркала, а відповідну скляну призму з дзеркальними гранями.
Важливою сферою застосування тригранного дзеркала служить кутовий відбивач (котяче око, катафот) на велосипедах, мотоциклах, сигнальних запобіжних щитах, обмежниках проїжджої частини вулиці. З якого боку не впав світло на такий відбивач, світловий рефлекс завжди зберігає напрям джерела світла.
Велику роль тригранні дзеркальні уголковие відбивачі грають в радіолокаційної техніки. Літаки і великі сталеві кораблі відображають промінь радара. Незважаючи на значне розсіювання його, тієї невеликої частки відображених радіохвиль, яка повертається до радару, зазвичай досить для розпізнання об'єкта.
Гірше йде справа з маленькими суденце, сигнальними поплавками і пластиковими вітрильними яхтами. У невеликих предметів відображення занадто слабке. Пластикові яхти так само «прозорі» для радіохвиль, на яких працює радарна техніка, як шибки для сонячного світла. Тому вітрильні яхти і сигнальні буйки оснащують металевими кутиковими відбивачами. Довжина граней у такого «дзеркала» всього близько 30 см. Але цього досить, щоб повертати досить потужне відлуння.
Повернемося ще раз до кутового дзеркала з двох з'єднаних дзеркал. Качний його вісь вправо або вліво - наше зображення теж нахилиться в бік. Ми можемо навіть покласти його, якщо помістимо вісь дзеркала горизонтально. Але, нахиливши дзеркало ще далі, ми зауважимо, що зображення «випрямляється».
Углове дзеркало має площину симетрії, яка ділить навпіл простір між обома дзеркалами. При відповідній формі воно може мати ще одну площину, перпендикулярну дзеркал, але вона тут не розглядається. Нас цікавить тільки площину симетрії, що проходить між дзеркалами, в якій, так би мовити, взаємно відбиваються обидва дзеркала.
Кожна площину симетрії змінює, як нам уже відомо, праве на ліве (і навпаки). Але це дещо спрощене сприйняття. Якби площину симетрії вміла говорити, вона б заявила: «Я не змінюю ні праве на ліве, ні гору на низ. Я взагалі не знаю, що це таке. Я лише точка за точкою відображаю все, що знаходиться по одну або іншу сторону від мене. Якщо людина своєю поздовжньою віссю встане паралельно моєї осі, я поміняю йому праву і ліву сторони, але якщо той же людина своєю поздовжньою віссю розташується перпендикулярно моєї осі (бо я завжди залишаюся незмінною), то я поміняю то, що люди називають верхом і низом » . Як бачимо, все залежить від точки зору.
Але в кінцевому підсумку істинно те, що можна виміряти і порахувати. Сьогодні ми не бачимо особливого досягнення в тому, що Снеллиус виміряв кути падіння і відбиття променя. Але ми не повинні забувати, що вчені XVI в. подібними відкриттями ламали більш ніж двадцатівековую традицію.
Серед секретів телебачення відомий трюк із зменшенням виконавця, який на тлі усієї навколишньої обстановки «в натуральну величину» виглядає маленькою лялечкою. Іноді глядач може бачити актора одночасно в двох масштабах: на передньому плані в звичайну величину, а на задньому в зменшеному.
Тому, хто обізнаний у фотографії, зрозуміло, як досягається подібний ефект. Спочатку знімається зменшений варіант, а потім актор грає перед екраном, на який проектується його зменшене зображення
Відомий «чарівник» Іохен Цмек в своїй захоплюючій книзі «Чарівний світ магії» описує, як такі дива можна робити без фотографії. Коли зменшений предмет повинна сама собою з'явитися в просторі, за допомогою увігнутого дзеркала його зображення проектується таким чином, щоб воно здавалося хто стоїть на підставці.
Ілюзіоніст Олександр Фюрст будував цей трюк наступним чином. Глядач бачив маленьку сцену з сильно зменшеними артистами. Щоб спроектувати їх в такому вигляді на екран, Фюрст використовував у своєму спорудженні кутовий дзеркало. Саме перед ним рухалися артисти. Але дзеркало перевертало їх на 180 ° і ставило тим самим «на голову», і вже це зображення увігнуте дзеркало, ще раз перевернувши, відкидало на маленьку сцену. Неодмінною умовою ефекту була бездоганна чистота всіх дзеркал.
Ось основні умови, при яких світловідбиваючий ефект велоекіпіровкі може бути значно ослаблений:
- Світло фар може не потрапляти на світловідбиваючі елементи велосипеда;
- Кут потрапляння світла може бути невідповідним, так що відбивачі не працюватимуть;
- Очі водія можуть дивитися під іншим кутом, ніж світло, які повертається від відбивачів велосипеда в іншу сторону;
- Туман може повністю блокувати ефект відбивачів (катафот);
- У водія може бути брудна, погано налаштована або перегоріла фара;
- Поверхня відбивача (катафоти) може бути брудною.
Цей список неповний, але суть одна: існує маса факторів, які можуть перешкоджати повноцінній роботі відбивачів і катафот на велосипеді. Статистика нічних ДТП за участю велосипедистів показує це. Щоб зрозуміти, чому можуть не працювати відбивачі і навіть задні ліхтарі на велосипедах, варто звернутися до інженерно-технічної термінології. Ми розглянемо такі поняття як кут попадання світла, кут огляду, конус світла, положення на дорозі.
Кут потрапляння світла
Відбивачі і катафоти велосипеда найбільш ефективні, якщо промінь світла падає на них строго перпендикулярно. Тобто якщо машина рухається прямо позаду, то відбивачі будуть світити яскравіше, ніж, якщо машина буде виходити з-за повороту, і фари будуть висвітлювати катафоти під кутом. Кут потрапляння світла позначає те, наскільки перпендикулярно світло падає на відбивачі і катафоти велосипеда. Відбивачі максимально ефективні при вугіллі до 10 градусів. Чим більше кут відхилення від перпендикуляра, тим сильніше знижується яскравість відбиваного світла. При куті 60 градусів відображаються світло практично непомітний.
Щоб зрозуміти цей ефект спробуйте зробити такий експеримент. Візьміть ліхтарик, піднесіть його якомога ближче до очей і посвітити їм на дзеркало. Світло буде досить яскравий. Однак, якщо ви відведете від очей руку з ліхтариком і знову направите промінь світла на дзеркало, то світло буде темніше. Виходить, що чим ближче джерело світла знаходиться до очей, тим сильніше буде відображене світло. Катафоти - це те ж саме дзеркало. Це поняття називається кут зору - кут між променем світла, спрямованим до катафоти і променем, відбитим до ваших очей. Для того, щоб відбивачі і катафоти велосипеда були максимально яскравими для водіїв машин, кут зору повинен бути не більше 0,2 градуса! У більшості реальних ситуацій цей кут значно відрізняється. Відбивачі і катафоти велосипеда можуть бути помітні і при кутах до 1,5 градусів, цифра досить реалістична для водіїв легкових автомобілів. Питання як бути з водіями фур, голова яких може бути на три метри вище рівня фар? Якщо ж одна фара автомобіля неправильно налаштована або несправна, то кут огляду може ще сильніше змінитися.
Як світять фари автомобіля
Фари автомобіля спрямовані вниз і трохи направо. Тому велосипеди на перехрестях, а також рухомі назустріч можуть бути погано помітні водіям. Кут освітлення фар автомобіля також може сильно відрізнятися, тим більше в нашій країні, де техогляд часто робиться формально. Є певні нормативи кута світлового пучка автомобіля, але вони можуть сильно відрізнятися в реальності. У будь-якому випадку, не варто довіряти своє життя катафоти в темний час доби!
Положення велосипеда на дорозі
Статистика ДТП в темну пору доби за участю велосипедистів дає цікаві висновки. Тільки чверть з них відбувається при наїзді ззаду. Три чверті відбувається при наїзді автомобіля спереду. Це найбільш важливий момент, який потрібно завжди пам'ятати, виїжджаючи на велосипеді в темний час доби.
Отже, ще раз: ДТП при наїзді на велосипедиста ззаду не така велика проблема як багатьом здається, однак це не позбавляє вас від необхідності купити парочку задніх ліхтарів для велосипеда. ДТП при наїзді на велосипедиста спереду домінують і вдень і вночі. Вночі світло фар зустрічного автомобіля може бути сліпуче яскравим і вам може здаватися, що ви прекрасно освітлені і помітні. Однак водій зустрічного автомобіля насправді бачить лише невелику освітлене пляма дороги прямо перед ним. У зв'язку з обмеженим кутом освітлення фар автомобіля, досить легко вилетіти з темряви прямо перед машиною. Пам'ятайте це, випалене на перехрестя. Навіть якщо автомобіль вам добре видно, це не означає, що ви так само помітні водієві. Три чверті ДТП в темну пору доби за участю велосипедистів пов'язано з наїздом на велосипедиста спереду і тільки одна чверть пов'язана з наїздом автомобіля ззаду. Тому крім відбивачів і мигалок ззаду, обов'язково потрібно мати мигалку спереду!