Лаборатория юного физика - Гальперштейн Леонид Яковлевич
Этот простой и интересный прибор придумал знаменитый ученый древности Герон Александрийский.
Подберите бутылку как можно большего объема с плотной пробкой.
Трубка для фонтана нужна потоньше. Хорошо, если ее внутренний диаметр будет 1–2 мм. В пробке просверлите или прожгите раскаленным гвоздем отверстие, в которое трубка должна входить очень туго.
Налейте в бутылку немного воды. Вставьте пробку в горлышко. Нижний конец трубки должен погрузиться в воду и дойти почти до самого дна. Фонтан готов (рис. 7).
Рис. 7. Геронов фонтан.
Для того чтобы он стал действовать, воздух в бутылке надо сжать. Лучше всего сделать это насосом, которым накачивают мячи.
Если насоса нет, можно просто взять конец трубки в рот и дуть в него, сколько хватит силы. Только в этом случае конец трубки должен быть ровным, гладким, чтобы не порезать губы. Если трубка стеклянная, оплавьте ее конец на свече или горелке. Если металлическая, аккуратно опилите мелким напильником. Перед каждой демонстрацией прибора конец трубки протирайте ваткой, смоченной одеколоном.
Когда освободите верхний конец трубки, из него забьет фонтан. Это сжатый в бутылке воздух, стремясь расшириться, вытесняет воду. Фонтан перестанет действовать, когда давление воздуха в бутылке упадет до нормального.
Что нужно для того, чтобы фонтан работал дольше?
Прежде всего, объем воздуха в бутылке должен быть как можно больше. Для этого и берется большая бутылка. А воды на дно наливайте поменьше. Ведь она отнимает место у воздуха. И трубочка берется с узким каналом, чтобы вода выходила не так быстро.
Но все-таки Геронов фонтан работает недолго. Для того чтобы он действовал длительное время, воздух нужно подкачивать. Это можно сделать, если удастся пропустить через пробку еще одну трубку. Эту трубку не нужно опускать до самой воды. Верхний конец ее отогните и дуйте в него или накачивайте воздух насосом с вентилем. Тогда фонтан будет работать, пока не кончится вода.
Модель водопровода
Водопровод работает по закону сообщающихся сосудов. На водопроводной станции имеется огромный сосуд — водонапорный бак. Он устанавливается где-нибудь на холме или на высокой башне. В бак накачивают воду насосом. А из бака идут трубы к потребителям воды. Если даже потребитель живет в верхнем этаже высокого дома, все равно вода поднимется к нему, как поднимается она в сообщающихся сосудах. Важно только, чтобы потребитель не забирался выше уровня воды в водонапорном баке. Фонтаны на площадях и скверах тоже питаются от водопровода. И чем выше установлен водонапорный бак, чем сильнее напор в сети водопровода, тем на большую высоту будет бить фонтан.
В нашей модели роль водонапорного бака играет консервная банка. Припаяйте к ней ножки из толстой проволоки, как показано на рисунке 8.
Рис. 8. Модель водопровода.
В середине дна банки сделайте отверстие и впаяйте в него жестяную трубку, свернутую на школьной ручке и спаянную по шву.
Для сбора воды, выливающейся из фонтана, нужно сделать бассейн. Иначе вода разольется по комнате. На рисунке 8 показан бассейн из низкой консервной банки. Можно взять и высокую банку, обрезав ее до небольшой высоты, или согнуть корытце из жести. Помните только, что емкость бассейна не должна быть меньше емкости водонапорного бака, иначе вода перельется через край.
Для того чтобы вода била достаточно высоко, фонтан должен иметь узкое сопло. Мы сделали сопло из ниппеля от старой велосипедной камеры. Внутреннюю трубочку, на которую раньше надевалась ниппельная резинка, мы отпилили, оставив только конусную часть и горловину с резьбой. Это видно на рисунке 8.
Ниппель мы вставили в трубочку, спаянную из жести, и опаяли вокруг. Трубочку пропустили через дно банки-бассейна и тоже опаяли. Если у вас ниппеля нет, можете сделать сопло из какой-нибудь другой подручной детали, просверлив в ней отверстие диаметром 1,5–2 мм, или свернуть и спаять жестяной конусок с таким же отверстием в вершине.
Сделайте для модели деревянную подставку из доски на двух брусочках. Под водонапорным баком и под бассейном просверлите отверстия для пропуска трубок. Поставьте бак на место и привинтите ножки к подставке. Бассейн с фонтаном тоже установите на место, пропустив трубочку сквозь подставку. Длина трубочки должна быть такой, чтобы конец, выступающий из подставки снизу, был не короче 10 мм. А отверстие сопла фонтана должно быть чуть выше верхнего края бассейна, чтобы вода никогда его не покрыла.
Осталось соединить трубку бака с трубкой бассейна при помощи гибкой резиновой трубочки. Наполните бак водой, и фонтан начнет работать. Чем ниже будет опускаться уровень воды в баке, тем меньше напор. Фонтан будет постепенно ослабевать.
Для того чтобы банки от воды не ржавели, а подставка не коробилась, покрасьте модель масляной или эмалевой краской. Для модели водопровода кран не очень нужен. Можно пользоваться прищепкой для белья, зажимая ею резиновую трубочку.
А вот у настоящего водопровода кран есть. И бывает иногда, что он портится. Как его ни заворачивай, вода продолжает бежать тонкой струйкой. Юный физик должен уметь сам починить кран.
Заверните вентиль на трубе, подающей воду к неисправному крану. Гаечным ключом выверните из корпуса крана головку вместе с ручкой. На валике ручки сидит внизу клапан с круглой кожаной прокладкой. Прокладка износилась, ее нужно заменить новой.
В обрывке старого ремня или другом кусочке кожи подходящей толщины проделайте отверстие. Наденьте кожу на клапан и аккуратно обрежьте ее по контуру. Вывернув ручку крана до отказа в положение «открыто», заверните головку в корпус.
Ремонт окончен. Можете открывать вентиль на трубе.
Водяные насосы
Насосы широко применяются в технике. Они бывают разного устройства. Один из самых простых — насос с диафрагмой, или так называемая «лягушка» (рис. 9).
Рис. 9. Насос с диафрагмой.
Устройство насоса-«лягушки» понятно из рисунка 10.
Рис. 10. Детали насоса-«лягушки».
Корпус насоса — низкая металлическая консервная банка. Хорошо подходят банки от бычков в томате, тресковой печени и других рыбных консервов.
Тщательно промойте банку горячей водой с ершиком, чтобы удалить остатки содержимого и клей от этикетки. Если на кромке, оставшейся от крышки, образовались заусенцы, осторожно отогните их внутрь, чтобы они не прорезали диафрагму.
В противоположных стенках банки прорежьте круглые отверстия и впаяйте в них патрубки для клапанов. Патрубки сверните и спаяйте из жести от консервных банок. Их наружный диаметр должен быть равен наружному диаметру клапанов. Мы брали 12 мм.
К одному боку банки, как раз посредине между патрубками, припаяйте кронштейн для ручки насоса. Кронштейн в разрезе имеет форму буквы «П». Сгибать его можно прямо на ручке насоса. Тогда он точно подойдет по размеру. Ручку сделайте из деревянной рейки сечением 6Х10 мм и длиной 200 мм. Грани рейки закруглите на длине примерно 100 мм. За эту половину вы будете потом браться рукой. Всю ручку отшлифуйте шкуркой.
Ширина заготовки для кронштейна — 16 мм. Ушки кронштейна закруглите, а с другой стороны срежьте бока под углом в 30°, оставив кромки по 2 мм для припайки. Эти кромки разогните наружу.
