Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2005 № 09
Но в те времена (начало XX века) все вещи рассчитывались на долгие годы работы и должны были быть просты в ремонте. Однако замена в приборе прорвавшейся пленки и присоединение ее к рычажку стрелки вызывало затруднения.
Гораздо надежней и проще в ремонте был другой прибор Гартля (см. рис. 2).
В нем затянутая пленкой чашка соединялась с водяным манометром. Прогибаясь под действием давления воды, пленка вытесняла из чашки воздух. Он поступал в манометр и поднимал в нем столбик воды. Высота его была пропорциональна давлению воды в жидкости.
Тот же изобретатель создал прибор, измеряющий давление жидкости на дно сосуда (рис. 3).
Для этого служила чашка с пленкой, соединенная со стрелкой, почти как в первом приборе. Только стрелка была значительно длиннее и снабжалась большой, хорошо заметной шкалой. К чашке крепили сменные стеклянные сосуды различной формы. Наливая в них воду до определенного — одного и того же — уровня и измеряя ее давление по отклонению стрелки, удавалось доказать, что давление зависит только от глубины сосуда и не зависит от его формы.
Известный изобретатель Отто фон Герике поставил некогда такой опыт. К крышке герметически закрытой бочки с водой он присоединил тонкую, но очень высокую трубку, а затем налил в нее воду. Давление в бочке повысилось, из всех щелей ее забили струи. Это явление принято называть гидростатическим парадоксом, а объясняется оно законом Паскаля. Дополнительное давление, создаваемое в трубке, пропорционально высоте водяного столба. Оно действует на воду, находящуюся в бочке, передается по всем направлениям и заставляет стенки бочки прогнуться. В них образуются щели, и через них бьет вода.
Гидростатический парадокс показывали и при помощи аппарата Сире (рис. 4).
Он состоял из цилиндрического стаканчика с водой, на который плотно, без зазора, надевался цилиндрический колпачок с тонкой высокой трубкой. Когда эту трубку заливали водой, колпачок начинал подниматься. К пояснению собственно закона Архимеда шли отдельными шагами.
К установленному в сосуде прозрачному цилиндру с ровно отрезанным и отшлифованным торцом (рис. 5) прижимали и удерживали на нитке тяжелую пластинку. Когда сосуд заливали водой, нитку выпускали из рук, но пластина продолжала удерживаться, теперь уже давлением воды. Тем самым ученику показывали, что в жидкости существуют силы, направленные вверх, и они могут поддерживать плавающее тело.
Аппарат Шеллена показывал, что плавающее тело до тех пор погружается в воду, пока не вытеснит столько воды, сколько весит оно само (рис. 6).
Аппарат состоял из прозрачного цилиндра со сливной трубочкой, направленной в мензурку. В цилиндр наливали воду до уровня этой трубочки и аккуратно опускали в него заранее взвешенное тело, способное плавать. Оно до какого-то уровня погружалось в воду, которая выливалась в мензурку. По объему воды определяли ее вес, и оказывалось, что он равен весу тела.
Начало XX века — это время появления подводных лодок. Поэтому некоторые опыты посвящались особенностям плавания под водой.
Случается, что подводная лодка ложится на грунт, а после не может всплыть. Объясняется это тем, что грунт имеет большую вязкость и через него на нижнюю поверхность лодки не передается гидростатическое давление. Таким образом, получалось, что лодка, продув балластные цистерны, стала легче воды, но основной причины всплывания — давления снизу — нет, всплыть невозможно.
Существовало несколько приборов, поясняющих это явление. Вот поплавок Гедике (рис. 7).
Его опускают на дно наполненного жидкостью сосуда и вдувают воздух. После этого поплавок остается на дне, словно бы присосавшись к нему. Опыт хорошо получается, если дно сосуда достаточно плоское, а края поплавка ровно срезаны.
Закону Архимеда подчиняются тела, плавающие не только в воде, но и в воздухе. Именно в эту эпоху моря начинают бороздить гигантские военные корабли, а в небе появляются ничуть не отстающие от них по размерам корабли воздушные — дирижабли.
С ними нередко случаются удивительные коллизии. Ранним прохладным утром подъемная сила дирижабля возрастает на несколько тонн, а в знойный полдень, наоборот, настолько же уменьшается. Когда воздушный корабль проходит под облаком, неведомая сила тянет его вверх…
Логически все это объяснить просто. Прохладным утром или в тени под облаком воздух «съеживается» от понижения температуры и делается плотнее. От этого возрастает сила Архимеда, держащая дирижабль «на плаву». Но показать это в классе при помощи воздушных шариков или мыльных пузырей не удавалось (рис. 8).
Однако была доступна для наблюдения водная модель этого явления. Немецкая и русская промышленность выпускала пустотелые латунные шары. Объем и вес такого шара были подобраны столь точно, что он мог оставаться под водой на любой глубине, напоминая подводную лодку или дирижабль, неподвижно зависшие в толще воды. Стоило в сосуд бросить кусочек льда, вода в нем остывала, плотность ее увеличивалась, и шар начинал подниматься, как дирижабль в утреннюю прохладу.
В ближайшие годы, вероятно, измерения, делавшиеся на приборах Гартля, можно будет выполнять при помощи универсальных измерительных комплектов с электронными датчиками. Но при этом лекция учителя потеряет наглядность. Возможно, для массовой школы этого вполне достаточно. Однако там, где физику изучают углубленно, применение добротных демонстрационных приборов намного эффективнее. Да и сделать их самим совсем не сложно!
А. ВАРГИН
Рисунки из каталога учебных приборов фирмы «Макс Коль Хемниц» за 1911 год
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Электронный регулятор мощности
Этот несложный регулятор позволит плавно менять мощность электроплит, осветительных приборов, скорость вращения электродрели и многое другое. Его рабочее напряжение 220 В, максимальная регулируемая мощность — 2600 Вт.
Умещается регулятор на плате размерами 62x43 мм (рис. 1).
Основой регулятора мощности является полупроводниковый симистор VS2. Он представляет собой два встречно-включенных мощных диода с общим управляющим контактом. При отсутствии на нем управляющего напряжения симистор закрыт, электрический ток через него не проходит.
При поступлении на управляющий контакт положительного управляющего напряжения симистор открывается и пропускает ток. Чем больше величина управляющего напряжения, тем больше ток. Это и позволяет регулировать скорость вращения электродрели или мощность паяльника.
Управляющее напряжение регулируется потенциометром R3 и подается на управляющий электрод через цепочку R4 (резистор) и VS1 (динистор), которые определяют диапазон регулировки управляющего напряжения. Конденсаторы C1, С2 и С3 фильтруют импульсные сетевые помехи и предотвращают «ложное» открывание симистора.
Все компоненты устанавливаются на печатной плате методом пайки. Чтобы не отслаивались токопроводящие дорожки и не перегревались элементы, время пайки одного контакта не должно превышать 2…3 сек. Для работы используйте паяльник мощностью не более 25 Вт. Рекомендуется применять припой марки ПОС61М или аналогичный, а также жидкий неактивный флюс для радиомонтажных работ (например, 30 %-ный раствор канифоли в этиловом спирте).
При мощности нагрузки более 100 Вт симистор VS2 необходимо установить на радиатор площадью не менее 200 см2. Допускается подключение к устройству нагрузки, имеющей кратковременную пусковую мощность до 3600 Вт.
Внимание! Устройство находится под напряжением, опасным для жизни! Соблюдайте правила безопасности при работе с высоким напряжением. Плату необходимо установить в пластиковый корпус, чтобы исключить возможность соприкосновения с элементами, находящимися под напряжением.
ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ
Вопрос — ответ
Когда-то в деревне я пробовала настоящую пшенную кашу на топленом молоке. Готовят ее в русской печке. Так у меня вопрос: неужто нельзя придумать какое-то нехитрое устройство для приготовления блюда в обычной газовой духовке?
Тамара Силаева, 17 лет,
г. Балашиха
Для этого духовку надо слегка дооборудовать. Поместите внутрь нее 2–3 кирпича (желательно огнеупорных). Духовку надо хорошенько разогреть, затем выключить и только после этого поставить кастрюлю с молоком. Высокая температура, благодаря кирпичам, будет держаться в духовке несколько часов. Этого вполне достаточно для того, чтобы каша получилась на славу, как у бабушки в деревне. Приятного аппетита!
