Лаборатория юного физика - Гальперштейн Леонид Яковлевич
У среднего отверстия давление на стенку будет меньше, потому что над ним слой воды не так высок. Струя, вытекающая из этого отверстия, будет бить слабее. А из верхнего отверстия струйка будет совсем слабенькая.
Когда вы убедитесь в том, что вся вода собирается в противень и на стол ничего не попадает, можете слегка подкрасить воду чернилами. Это сделает опыт более наглядным.
После проведения опыта не забудьте ополоснуть сосуд и противень, вытереть их досуха и убрать в шкаф. Каждый раз, когда будете пользоваться приборам, прочищайте отверстия спичкой.
Сообщающиеся сосуды
В сообщающихся сосудах поверхность жидкости устанавливается на одном уровне. Сосуды могут быть разной формы, разной ширины — это не имеет значения. Для демонстрации этого закона физики сделайте прибор с четырьмя сообщающимися сосудами.
Разумеется, сосуды должны быть стеклянными, чтобы уровень жидкости в них был хорошо виден.
Один сосуд можно сделать из бутылки, а еще лучше — из плоского флакона, чтобы удобнее было прикреплять к доске. Только дно придется отрезать.
Оберните бутылку два раза бумажным шпагатом, хорошо смоченным в керосине. Зажгите шпагат и медленно поворачивайте бутылку, держа ее горизонтально над водопроводной раковиной или тазом с водой. Когда шпагат начнет гаснуть, быстро окуните бутылку в таз или облейте ее водой из-под крана. Если бутылка под шпагатом хорошо прогрелась, она треснет по всей окружности и дно отвалится.
Острые края обрезанной бутылки могут поранить руки. Их нужно затупить мелким напильником, точильным бруском или куском кирпича.
Остальные сосуды можно сделать из стеклянных трубок, изогнув их различным образом. Трубки резать проще, чем бутылки. Надо трехгранным напильником в нужном месте пропилить вокруг трубки бороздку. По обе стороны бороздки оберните трубку тряпочкой, чтобы не поранить руки. Затем возьмите трубку и сгибайте, нажимая на бороздку большими пальцами. Когда трубка отломится, затупите ее края, как уже говорилось.
Гнуть стеклянные трубки очень удобно над пламенем газовой или спиртовой горелки, свечи и т. п. Введя трубку «в верхнюю, наиболее горячую часть пламени, медленно поворачивайте ее, давая прогреться по всей окружности. При этом все время слегка нажимайте пальцами, стремясь согнуть трубку. Когда она начнет подаваться, не увеличивайте силу нажима, а сгибайте плавно и равномерно до нужного угла. Не растягивайте трубку, чтобы она не стала тоньше в месте сгиба. Дайте изогнутой трубке остыть, держа ее в руках, и только после этого положите или начинайте сгибать в другом месте.
Придайте трубкам различную форму, как показано на рисунке 4.
Рис. 4. Сообщающиеся сосуды.
Если же вы не сможете достать стеклянные трубки, придется подобрать разные бутылки, стекла от керосиновых ламп и одни из них прикрепить к доске прямо» а другие — косо.
Все сосуды должны быть одинаковой высоты, иначе прибор будет выглядеть неаккуратно. Трубок для соединения сосудов друг с другом нужно заготовить четыре штуки: две угловые и две — Т-образные. Их вид и размеры показаны на чертеже (рис. 4). Сверните трубки из жести на школьной ручке и аккуратно пропаяйте по шву.
К каждому сосуду подберите плотную пробку. Просверлите в пробках отверстия диаметром чуть меньше диаметра трубок. Если, скажем, трубки получились наружным диаметром 8 мм, то отверстия нужно сверлить диаметром 7 мм. Тогда трубки войдут с трудом и будут держаться туго.
Доску прибора размером 250X400 мм и толщиной 10–12 мм чисто обстрогайте, отшлифуйте шкуркой и покройте лаком. Из фанеры выпилите две одинаковые стойки. Их тоже надо отшлифовать шкуркой и покрыть лаком. Только на место ставить пока не нужно, чтобы не мешали при сборке.
Сосуды прикрепите к доске скобками из жести. Скобки привинтите шурупами.
Концы жестяных трубок, торчащие из пробок сосудов, соедините отрезками резиновой трубки. Наполнив сосуды водой, проверьте, нет ли где течи. Только после того, как сделаете все соединения трубок совершенно плотными, прикрепите стойки. Их нужно прибить, смазав предварительно места стыков столярным клеем.
Прибор готов. Медленно наливая в один из сосудов подкрашенную воду, вы увидите, как она поднимется на одинаковый уровень во всех остальных.
Если вместо двух Т-образных трубок сделать три, то воду из сосудов можно будет спускать через резиновый шланг с зажимом. Устройство зажима понятно из рисунка 4. Если открыть зажим и выпустить часть воды, то уровень ее будет понижаться во всех сосудах одинаково.
Используя закон сообщающихся сосудов, можно сделать простое приспособление для проведения на стене горизонтальных линий. Это бывает нужно, если вы хотите повесить школьную доску, большой ковер или же верхнюю часть стены побелить, а нижнюю окрасить клеевой или масляной краской. Линия раздела должна быть строго горизонтальной, иначе получится некрасиво. Приспособление состоит из двух стеклянных трубочек, соединенных резиновой трубкой. Как им пользоваться, ясно из рисунка 5.
Рис. 5. Приспособление для проведения горизонтальных линий.
Водомерное стекло
Как определить уровень жидкости в закрытом сосуде, например в паровом котле? Котел ведь непрозрачный, не видно, сколько в нем воды. Того и гляди, вся вода выкипит и котел распаяется.
Но вы знаете, что в сообщающихся сосудах жидкость устанавливается на одном уровне. Значит, можно к котлу приделать еще один сосуд, стеклянный. На каком уровне будет стоять вода в этом сосуде, на таком она и в котле стоит. Стеклянный сосуд в этом случае называют водомерным стеклом. Его легко сделать из стеклянной трубки. Когда трубку подберете, сверните и спаяйте две жестяные трубки такого же наружного диаметра. Спилите их с одного конца под углом в 45° и составьте вместе так, чтобы получился прямой угол. В этом положении трубки прихватите пайкой, а затем аккуратно пропаяйте по всему стыку. Таким же образом заготовьте вторую угловую трубку.
Котлом в нашем приборе будет служить консервная банка (рис. 6).
Рис. 6. Котел с водомерным стеклом.
Лучше взять банку повыше. У верхнего и нижнего ее краев проделайте два отверстия. Вставьте в них угловые трубки и аккуратно пропаяйте по контуру. Сбоку впаяйте у нижнего края еще одну прямую трубочку для спускного крана.
Отрежьте стеклянную трубку такой длины, чтобы как раз входила между угловыми трубками. Для того чтобы торец трубки не имел острых краев, его можно обточить точильным бруском или кирпичом, а еще лучше — осторожно оплавить в пламени спиртовки, газовой горелки или свечи.
На стеклянную трубку наденьте два кусочка резиновой трубки. Вставьте ее на место и натяните резиновые трубки на жестяные. Места соединений перевяжите прочной ниткой. Вместо резиновых трубок можно просто обернуть стыки хлорвиниловой изоляционной лентой. На трубочку для спускного крана наденьте кусок резиновой трубки подлиннее. Зажмите эту трубку прищепкой для белья.
Постепенно наполняя банку водой, вы увидите, как поднимается уровень воды в водомерном стекле. А если, разжимая прищепку, вы будете опорожнять банку, то и уровень воды в водомерном стекле будет понижаться.
Геронов фонтан
