15:12, 13 ноября 2019
7589
Чудеса александрийские
Как сделать фонтан Герона своими руками
Чудеса? Да ещё и Александрийские? Чуточку терпения. Сейчас мы обо всём подробненько расскажем. Давным-давно, около двух тысяч лет назад, греческий математик и механик Герон, а жил он в Александрии, вот и прозвали его Александрийским, придумал фонтан. Это бы вы сейчас не удивились (столько необычного мы уже и сами с вами научились делами своими руками), но людям тех времён казался он настоящим чудом.
Сами подумайте, заходят люди в храм, а там красивенькая чаша стоит, а из неё бьёт фонтан? «Но как? – диву давались они. – Нигде никаких подводящих трубочек тебе к ней, а внутри – механизмов. Вода из фонтана бьёт сама». Волшебство – решили они. Не тут‑то было!
Чудесному фонтанчику, работающему без каких‑либо внешних источников энергии, ещё как можно найти объяснение. И всего‑то нужно знать физику. Третьеклассник Волоконовской средней школы № 1 Максим Селихов не только разгадал секрет фонтана Герона, но и смастерил его сам (за помощь спасибо учителю начальных классов Оксане Александровне Алтуховой). Со своей исследовательской работой «Фонтан Герона своими руками» он стал лауреатом всероссийского конкурса «Первые шаги в науке».
Максим Селихов / Фото: из личного архива Максима Селихова
И чаша с сосудами превращаются…
Предлагаем смастерить вместе фонтан Герона. Но для начала запомните, из чего же он состоит (см. схему). Итак…
Верхушка
На вершинке прописалась чаша – открытая ёмкость, похожая на мисочку или тарелку. Называют её ещё точкой отсчёта, ведь именно отсюда вода «стартует», то есть начинается двигаться.
Серединка
Чуть пониже обосновалась ёмкость, это может быть специальная колбочка, баночка или бутылка. Она наполнена водой.
А внизу…
Ещё одна ёмкость, такая же, как её верхняя соседка-серединка. Только она в самом начале эксперимента совсем пустая.
И… трубочки!
Они соединяют чашу и две ёмкости – серединку и низ – между собой. По ним и «путешествует» вода в фонтанчике.
Схема фонтана Герона
На заметку!
Фонтан Герона, каких бы размеров он ни был, не может работать очень долго, он же не вечный. Но вы, ребята, сможете легко «перезарядить» его, и он снова зажурчит. Как? Всего‑то нужно будет поменять среднюю и нижнюю ёмкости местами. Вы легко справитесь с задачкой, особенно, когда узнаете секретики работы фонтана. Ищите их ниже.
Домашний фонтанчик
Ну что, запасаемся всем необходимым (ведь не всё сразу найдётся под рукой, придётся отыскать с родителями трубочки) и айда мастерить фонтан Герона. Конечно же, его упрощённую версию. Но фонтанчик работать будет, даже не сомневайтесь. Главное – не перепутайте, куда какую трубочку вставлять (а в этом вам помогут схема и фото) и правильно расположите все ёмкости. Итак…
Приступим!
Нам понадобятся:
Две стеклянные банки,
Две полимерные крышки,
Резиновые колечки или пластилин,
Полимерные трубочки,
Пластиковая ёмкость/небольшой контейнер,
2–3 литра воды.
Шаг 1.
Возьмите две крышки и ёмкость-чашу фонтана (лучше всего брать ненужный вам контейнер из пластика, чтобы не жалко было его дырявить) и попросите взрослых аккуратно проделать в них по два отверстия в каждом, чтобы в них можно было протянуть трубочки. Полимерные трубочки и крышки соедините между собой, как показано на фотопримере, присоедините чашу фонтана. Все стыки входа трубочек зафиксируйте пластилином или резиновыми колечками (то есть загерметизируйте).
Это интересно!
Фонтан Герона ещё прозвали «консервированным фонтаном». А всё из‑за того, что, мастеря его, мы используем герметичные сосуды (не зря же вы на стыках трубочек прикрепляли пластилин!) – то есть закрытые наглухо и совсем не пропускающие воздух.
Шаг 2.
Две стеклянные банки закройте подготовленными крышками с трубками. Всё! Наш фонтанчик готов. Пора опробовать его!
Две баночки
Каких размеров взять баночки? Решайте сами. Максим поэкспериментировал с литровой и полуторалитровой. Главное, ту, что побольше, разместить снизу, а меньшую – посерединке. Не перепутайте, иначе фонтанчик не заработает. Можно также взять баночки одинакового объёма.
Почему так происходит?
Итак, разберёмся, что же происходит в этом хитросплетении трубочек. Мы наливаем воду в чашу, она под давлением атмосферного воздуха начинает медленно «спускаться» по трубочке в самую нижнюю баночку. Но мы то уже знаем, не такая уж она и пустая. Находящийся в ней воздух под давлением воды тоже начинает перемещаться, ещё бы – вода его вытесняет, то есть выталкивает! Вот по воздухоотводной трубочке он и устремляется в верхнюю банку. А там… вода! Давление воздуха из нижнего сосуда начинает выталкивать её через трубочку в верхнюю чашу и… фонтан начинает работать. Конечно же, не бесконечно. Наша незамысловатая конструкция будет работать до тех пор, пока вся вода из верхней чаши не перельётся в нижнюю баночку и в ней не закончится воздух.
Это важно!
Чтобы эксперимент удался, все три сосуда, то есть чашу и две баночки, нужно разместить на разной высоте: чашу выше всех, баночку без воды – в самом низу, а с водой – посерединке между ними. Кстати, вот вам маленькая хитрость: чем ниже вы опустите банку, заполненную воздухом (то есть вы тем самым увеличите давление), тем выше поднимется струйка воды. А вот если банки поставите на одном уровне (как вы уже наверняка догадались, тогда получится одинаковое давление), то фонтан, к сожалению, работать не будет.
А знаете ли вы…
Если украсить конструкцию нашего упрощённого домашнего фонтанчика, то получится отличное украшение для дома или квартиры, дачи, а может даже холла школы… (на что фантазии хватит!)
Автор статьи:
Андрей Васильев
Если на даче или дома скопилось большое количество пластиковых бутылок из-под газированной воды, не спешите выбрасывать их на свалку — они еще могут пригодиться в хозяйстве. Например, пустая тара подойдет для изготовления простых самодельных фонтанчиков, при помощи которых легко организовать оросительную систему полива газона (на тот случай, если под рукой нет дождевателей и разбрызгивателей для огорода).
А еще вы можете с пользой провести свободное время вместе с детьми, сделав фонтан из пластиковой бутылки. Такая самоделка будет очень интересной для юных изобретателей и достаточно проста в изготовлении.
Фонтан, который работает сам из пластиковых бутылок
Классическая схема фонтана Герона описывается еще в учебниках по физике 7 класса, и представляет собой 3 емкости с водой, расположенные одна над другой и соединенные тремя трубками. Для домашнего эксперимента как раз подойдут пустые пластиковые бутылки из-под минеральной воды или газировки. Первая трубка выходит из верхней чаши и опускается до самого дна конструкции. Вторая, которая крепится отдельно от первой, выходит из нижней емкости, заходит в среднюю и доходит практически до самого верха. Третья трубка идет со дна средней емкости и входит в верхнюю чашу.
«По умолчанию» вся жидкость находится в средней емкости. Чтобы фонтан начал работать, нужно добавить немного воды в верхнюю чашу — тогда по первой трубке жидкость начнет автоматически поступать в нижнюю емкость, пока не заполнит полностью. В это время будет расти давление воздуха, который по второй трубке будет передаваться в средний резервуар. При этом на воду также будет воздействовать давление, в результате чего она по третьей трубке начнет подниматься в верхнюю чашу и струиться вверх. Выполнив это стандартное задание по физике, вы сможете повторить опыт великого греческого математика и изобретателя Герона Александрийского.
Самостоятельное изготовление фонтана Герона
На сайте представлена инструкция, как сделать фонтан из пластиковых бутылок, которая поможет выполнить опыт без ошибок. Для этого эксперимента можно использовать пустую тару любого объема. Для начала потребуется сделать чашу будущего фонтана — отрежьте от одной бутылки «конус» с горлышком нужной вам высоты. Соедините все элементы конструкции, как показано на рисунке ниже, предварительно просверлив отверстия под трубки.
Активировать фонтан Герона своими руками из бутылок очень просто: сначала залейте него количество воды, равное по объему средней емкости, потом дождитесь, пока она полностью стечет в нижнюю часть фонтана, а затем переверните конструкцию верх дном. Жидкость начнет перетекать в среднюю емкость. Этот процесс еще называют «зарядкой фонтана», потому что он длится, пока вся вода не стечет вниз. Запустить фонтан тоже просто — добавьте немного воды в чашу, чтобы замкнуть систему, и наслаждайтесь удивительным зрелищем.
Фонтан из бутылок своими руками будет работать, пока не израсходуется вода в среднем резервуаре — затем потребуется перезарядка. Обратите внимание, чем больше пластиковые бутылки по объему, тем дольше будет функционировать фонтан. Высота струи напрямую будет зависеть от фактической разности уровня воды в средней и нижней емкости. Главное — это не запутаться с трубками.
Ещё один важный момент, на который обязательно нужно обратить внимание, это герметичность соединений. По этой причине после завершения сборки места входа трубок в крышках залейте термоклеем или герметиком. Если под рукой нет герметика, в качестве альтернативного варианта можно использовать обычный пластилин, но учитывайте, что в этом случае возможна протечка.
Расходные материалы
Для изготовления самодельного мини-фонтана используются подручные материалы, которые найдутся в любом доме:
- пластиковые бутылки из-под газировки или йогурта;
- гибкий шланг, стеклянные трубки или соломинки для коктейля;
- термоклей или герметик;
- сверло или гвоздь (чтобы проделать отверстия).
Если вместо жестких трубок вы будете использовать гибкий шланг, то в пластиковых крышках (в местах соединения) можно вставить отрезки от толстого стержня шариковой ручки или коннекторы от капельницы.
Инструменты
Чтобы сделать фонтан, вам потребуется минимум инструментов: канцелярский нож или ножницы, пистолет для работы с термоклеем или другим быстросохнущим герметиком, электродрель или шуруповерт — если вы будете сверлить отверстия в крышках.
Если вы поймёте принцип данного фонтана и освоите его изготовление, нечто похожее можно сделать и на дачном участке.
Источник статьи: https://sdelairukami.ru/fontan-kotoryj-rabotaet-sam-iz-plastikovyh-butylok/
Как сделать фонтан Герона своими руками
Примерно в сотом году до нашей эры в столице
Древнего Египта при Фараоне жил и работал один из гениальнейших
физиков-математиков и изобретателей Герон Александрийский. Им был придуман
фонтан, который мог в течение длительного времени работать без дополнительного
подвода воды. Жители, посещавшие храм были поражены тем, что самостоятельно
льется вода. Никаких устройств для ее подачи не существовало.
Как же устроен подобный фонтан?
Самая простая конструкция имеет:
·
водяную чашу, куда выведена трубка фонтана;
·
две емкости (А и В), расположенные одна над другой;
·
систему трубок; обычную водопроводную воду.
Основной объем воды размещен в емкости В. Чем
больше здесь будет находиться воды, тем дольше будет работать данный фонтан.
Жидкость наливают перед запуском конструкции в действие.
Для последующей работы нужно налить немного
воды в верхнюю чашу. Когда заполнится трубка, соединяющая чашу и емкость А,
фонтан начинает действовать. Из верхней трубки изливается вода. Она поступает с
некоторым напором.
Почему работает фонтан?
1. Вода, налитая в чашу, создает давление в сосуде А.
2. Из нижнего сосуда выдавливается воздух в емкость В.
3. Давление передается на воду, которая выдавливается в трубку фонтана.
4. Фонтан начинает работать.
Высота столба жидкости между чашей и уровнем в
нижней емкости А определяет величину давления. С ростом столба растет и
давление.
Если изготовить достаточно большую по размеру
чашу, можно поднимать уровень изливающей трубки выше. Это улучшит эффект работы
фонтана.
Как сделать фонтан самостоятельно?
Здесь показан общий вид создаваемой
конструкции.
Потребуются несколько пластиковых бутылок.
С помощью клеевого пистолета нужно соединить
две пробки тыльными сторонами.
Получится деталь, у которой имеются две резьбы
для присоединения пробок к бутылкам.
Теперь нужно просверлить два отверстия. В них
потребуется пропустить две трубки для коктейля.
Диаметр отверстий составляет 4…5 мм.
Трубки вставляются так, чтобы одна из них
находилась на расстоянии 4…7 мм от дна.
Если трубки коротковаты, то их нужно удлинить.
Разрезается одна из них на 4…6 мм. В разрез вставляется другая. Потом с помощью
клеевого пистолета герметизируется соединение.
Нужно проверить, как будет вставляться
трубочка в бутылку.
Нужно создать герметичное соединение. Снова
используется клеевой пистолет. С его помощью заливается клей в стык между
пробкой и трубкой.
Точно также впаивается и вторая трубка. Ее
укорачивают так, чтобы обрез находился в самой верхней части бутылки, создающей
емкость В.
Емкость А (вторая бутылка), которую будут
устанавливать вниз горлышком, нужно подготовить для использования. Донце
необходимо прорезать, чтобы через него была возможность пропустить две трубки.
Вот так выглядит отверстие в донце второй
бутылки.
Подготавливается еще одна пробка, в которой сверлятся
два отверстия. Ее приклеивают к донцу.
Еще одну бутылку нужно обрезать. Из нее будет
создана чаша.
Чашу приворачивают к верхней пробке. Процесс
изготовления подходит к концу.
Вся конструкция устанавливается вертикально.
Заполняют водой нижнюю бутылку (емкость А).
Нужно перевернуть всю конструкцию вверх
«ногами». Нужно дождаться, чтобы вся вода переместилась в емкость В.
Остается установить фонтан в нормальное
положение. Долить в чашу немного воды. В дальнейшем можно наблюдать, как
работает фонтан Герона, созданный своими руками.
Практическая работа «Фонтан Герона»
Цель: изготовить простейшую модель фонтана, показать ее в действии.
Оборудование: пластиковые бутылки, 3 трубки, вода, термоклеящий пистолет, прибор для выжигания, ножницы.
Шаг1 Две пробки от бутылок и склеиваем их клеевым пистолетом. С помощью прибора для выжигания проделываем два отверстия в склеенных пробках. Вставляем в отверстия две трубки , а другую 20см
Шаг 2 Ко дну второй бутылки приклеиваем пробку от третьей бутылки. Проделываем в ней два отверстия .
Шаг 3 В отверстия вставляем трубки , остатки трубки длиной 42 см и трубку 22 см Нужно произвести стыковку нижней и средней емкости, склеив пробки между собой, их заранее прикрепляют к горловине
Шаг 4 Отрезаем от бутылки верхнюю часть и присоединяем ее к приклеенной пробке.
Шаг 5 Собираем все части фонтана вместе
Сначала мы наливаем воду в верхний сосуд.
Затем она переливается в нижний сосуд.
И сразу после того, как вода перелилась в нижний сосуд, мы переворачиваем наш фонтан, чтобы заполнить средний сосуд.
Потом мы переворачиваем обратно наш фонтан, и чтобы фонтан заработал, нам нужно просто добавить воды в верхний сосуд, Вот и все наш фонтан Герона готов.