Бесплатная техническая библиотека

Как воду заставили течь наверх. Детская научная лаборатория

Справочник / Детская научная лаборатория

 Комментарии к статье

Древнеарабские рукописи донесли до нас рассказ об удивительных творениях античного изобретателя Герона Александрийского. Одно из них - красивая чудо-чаша в храме, из которой бил фонтан. Нигде не было видно никаких подводящих труб, а внутри - механических устройств. Откуда же бралась вода? Почему устремлялась вверх?!

Даже современный человек удивился бы. Ведь это вопреки закону всемирного тяготения!

Но увидеть прапраправнука героновского фонтана можно было на недавней выставке научно-технического творчества молодежи. Среди ее экспонатов демонстрировался сосуд, очень похожий на древнюю чашу. Из него тоже фонтанировала вода. Сосуд можно было потрогать, взять в руки... Но как и откуда бил фонтан - оставалось секретом. Чудо?

- Нет, - ответил автор игрушки Виктор Жигунов. И объяснил нам принцип действия на простейшей модели.

Возьмите трубку длиной около 400 мм, вставьте в нее две пробки из плотной резины, а в пробки - кусочки стержня от шариковой ручки, как показано на рисунке 1. Потом трубку переверните и заполните пространство между пробками водой. Вернув все в исходное положение, погрузите устройство в наполненную водой ванну, причем обязательно вертикально. И вы увидите, как из верхнего стержня ударит струйка воды. Почему? Разгадка проста. Вода в ванне давит на воздух под пробками, а тот, в свою очередь, на воду, что между ними залита, и выталкивает ее наружу. Вот вам и объяснение секрета Герона!

Вы спросите, что же заставляло воду фонтанировать, когда к сосуду Герона не прикладывалась никакая сила и его не погружали в воду?

Давайте построим еще одну модель - фонтана-автомата. Возьмите разноцветные пластмассовые кубики (у многих из вас они лежат без дела). Соедините их, как показано на рисунке 2, и закрепите на проволочном каркасе. Нагретым гвоздем проткните в кубиках отверстия. Вставьте в них резиновые или пластмассовые оплетки-трубочки, снятые с электрических проводов. Желательно, чтобы внутренний диаметр их не превышал 2-3 мм. Проследите, чтобы в кубиках одни трубки почти касались дна, другие - верха. Все соединения должны быть герметичными.

"Чашу" подберите от подходящей сломанной игрушки или вырежьте из оболочки старого резинового мяча, а наконечник - из стержня от шариковой ручки.

Фонтанчик готов. Теперь его надо "зарядить". Понемногу наливайте воду в чашу. Вода постепенно станет переливаться в нижний левый кубик. Наполнив его, переверните ваше устройство - вода потечет в верхний кубик. Снова переверните и долейте воду в чашу. Повторите операцию еще и еще раз, пока не заполнятся все верхние кубики. Вот теперь ударит фонтан.

Когда он иссякнет, переверните устройство на 180° - оно перезарядится, и все повторится.

Принцип действия такого устройства понять нетрудно В этом опыте работает вода, приподнятая в одних кубиках на некоторую высоту по отношению к другим уровням.

Виктор Жигунов был неодинок в своих попытках построить действующую модель фонтана Герона. В США над этой же проблемой работал изобретатель Джон Фолкис. На рисунке 3 представлена разработанная им действующая модель. Выполнена она из органического стекла, поэтому сквозь прозрачные стенки видно, куда и как перетекает вода.

На рисунке 3а фонтан подготовлен к работе. Под действием силы тяжести вода из верхнего отсека перетекает в нижний. Воздух там постепенно сжимается и начинает давить на жидкость в среднем отсеке - ведь они сообщаются между собой. В результата жидкость поднимается по трубочке насадки и начинает из нее фонтанировать (рисунок 3б). Продолжается это до тех пор, пока уровень воды в среднем отсеке опустится до отметки, когда вода лишь касается нижнего торца наконечника (рисунок 3в). Теперь, чтобы привести в действие устройство, необходимо снова "зарядить" - перераспределить воду в отсеках. Его переворачивают на 180°, и все повторится, только в обратной последовательности (рисунок 3г, д и е).

Американский изобретатель сделал еще одну любопытную игрушку на аналогичном принципе, где применил водяное колесо. Вода (см. рис. 4), переливаясь из трубки, заставляет его вращаться. Очень многим, кто впервые видит эту игрушку, кажется, что перед ними вечный двигатель. Но вам теперь не составит труда объяснить его работу.

Фонтан Герона, приборы Жигунова и Фолкиса - только ли забавными фокусами способны они нас удивлять? Виктор Жигунов считает, что такие конструкции могут иметь вполне серьезное промышленное применение. Например, используя принцип Герона, можно создавать высокопроизводительные насосные установки непрерывного действия, которые смогут поднимать воду на высоту нескольких метров, не расходуя при этом ни грамма угля или бензина, ни ватта электрической энергии. Как это можно осуществить, наглядно показано на рисунке 5. Поперек реки установлена плотина, верхний край которой чуть ниже уровня воды. Вода, переливаясь через край, падает на ротор, собранный из нескольких больших бочек, соединенных трубками, как в одной из наших моделей, и вращает его.

Но можно обойтись и вовсе без плотины, если тот же ротор, как показано на рисунке 6, будет вращаться на валу в притопленном состоянии. Система из последовательно соединенных между собой бочек будет поочередно забирать внутрь то воздух, то воду и поднимать ее. Так даровая энергия течения реки сможет без промежуточных преобразователей подавать воду для полива садов и огородов, питать оросительные системы, использоваться для других промышленных нужд.

Попробуйте воспользоваться советами древнего умельца и его последователей - наших современников.

Автор: В.Алешкин

 Рекомендуем интересные статьи раздела Детская научная лаборатория:

▪ Физика ледяного кубика

▪ Дальномер

▪ Какого цвета небо?

Смотрите другие статьи раздела Детская научная лаборатория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Песчаная батарея Polar Night Energy 30.06.2025 В Финляндии успешно реализован инновационный проект - крупнейшая в мире песчаная батарея, способная аккумулировать тепло и существенно повысить стабильность "зеленой" энергетики. Эта уникальная система, разработанная компанией Polar Night Energy совместно с энергетическим предприятием Loviisan Lampo, расположена в муниципалитете Порнайнен. Представляет собой стальной резервуар высотой 13 метров и диаметром 15 метров, наполненный около 2000 тонн измельченного стеатита - горной породы, обладающей высокой теплопроводностью и способностью долго сохранять тепло. Мощность батареи составляет 1 мегаватт, а ее емкость достигает 100 мегаватт-часов, что в десять раз превышает показатели предыдущей модели, введенной в эксплуатацию в 2022 году. Принцип работы песчаной батареи достаточно прост, но эффективен. В периоды, когда солнечные панели или ветровые турбины генерируют энергию в избытке, она направляется на нагрев воздуха, который затем через систему труб циркулирует внутри резервуара, прогревая каменную крошку. Накопленное тепло может сохраняться часами, днями и даже неделями с минимальными потерями. При необходимости энергия высвобождается для нагрева воды в централизованной системе отопления города, обеспечивая теплом жилые дома и предприятия. Основное преимущество такой технологии заключается в решении проблемы нестабильности возобновляемых источников энергии, поскольку солнце и ветер не всегда доступны. Песчаная батарея функционирует как крупный буфер, аккумулирующий излишки энергии в периоды ее избытка и обеспечивающий ее в периоды повышенного потребления. Ожидается, что благодаря этому проекту выбросы углерода в местной системе теплоснабжения сократятся почти на 70%, что станет важным вкладом Финляндии на пути к достижению климатической нейтральности к 2035 году. Кроме экологической пользы, песчаные батареи предоставляют и экономические преимущества. Они помогают стабилизировать электросети, уменьшают зависимость от ископаемого топлива и могут участвовать в рынках резервной электроэнергии, повышая общую эффективность системы. Этот проект служит наглядным примером того, как использование доступных и сравнительно простых материалов позволяет создавать мощные и устойчивые решения в области энергетики. Запуск самой крупной в мире песчаной батареи в Финляндии демонстрирует большой потенциал технологий хранения тепловой энергии для поддержки перехода к экологически чистым источникам. Такие инновации становятся ключевыми звеньями в цепочке борьбы с изменением климата, обеспечивая надежность энергоснабжения и снижая негативное воздействие на окружающую среду.

Другие интересные новости:

▪ Компьютер с раздвоением личности

▪ Кроме бананов может исчезнуть и кукуруза

▪ Прионы перепрыгивают с животных на человека

▪ Синтетические нервы работают на свету

▪ Свет испаряет воду без нагрева

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Ваши истории. Подборка статей

▪ статья Уильям Мейкпис Теккерей. Знаменитые афоризмы

▪ статья В доме-музее какого писателя живет более 50 кошек, половина из которых с лишними пальцами? Подробный ответ

▪ статья Штык с обносом. Советы туристу

▪ статья Фотоэлектрические преобразователи. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Исчезновение дамы. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025