КАК ВОДУ ЗАСТАВИЛИ ТЕЧЬ ВВЕРХ

Древнеарабский 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.

Источник

Магия физики или как заставить воду подниматься вверх (видео)

Вы скажите, что остановить поток воды или даже заставить подниматься его вверх невозможно и будете неправы! Нет ничего невозможного, используя знания науки и последние, широко распространенные технологические устройства. Сегодня даже камни могут заставить летать, как в исталяции «Летающие камни».

Некий Brusspup (http://www.youtube.com/user/brusspup) , разместил видео, на котором с помощью нехитрой самодельной установки и фотоаппарата, работающего в режиме съемки видео, автор заставлял останавливаться поток воды из шланга и, что самое невероятное – заставил его подниматься вверх. В первый же день, видеоролик набрал миллион просмотров.

Завораживающее видео магического движения (обездвиживания) воды представлено ниже.

Физическая суть эффекта заключается в синхронной работе видеокамеры вместе с колебаниями струи воды. Повторить данный эксперимент вполне под силу каждому, для этого необходимо:
1. Установить сабвуфер на краю прочной поверхности.
2. Закрепить легкий и гибкий шланг к диффузору динамика, например, с помощью липкой ленты, а лучше всего использовать молярный скотч, так как липкая лента может испортить диффузор динамика. Шланг должен оканчиваться на расстоянии 2-3 сантиметра от края динамика. Естественно шланг должен быть направлен вниз. В принципе это самая важная часть эксперимента – шланг должен касаться диффузора.
3. Подключите сабвуфер к усилителю, а усилитель подключите к источнику звука, такому как генератор звуковых частот или компьютер. Использование компьютера более приемлемый вариант, потому что для него проще найти программу, с помощью которой можно задать нужную звуковую частоту.
4. Включите камеру или переведите свой смартфон в режим видеосъемки.
5. Запустите программу генератора звуковых частот на компьютере и установите ту частоту, с которой производиться видеосъемка на вашей видеокамере. Такую информацию легко можно найти в паспорте или в интернете по типу вашей видеокамеры. Самыми распространенными параметрами являются 24 или 30 кадров в секунду, соответственно в программе генератора необходимо установить такое же значение.
6. Пустите воду по шлангу и посмотрите на поток воды через вашу камеру. Если частота, с которой производится видеосъемка, совпадет с частотой выставленной в программе генератора, то вы будете наблюдать неподвижный поток воды.
7. Регулируя уровень громкости можно получить разнообразную форму потока воды.
8. Изменив частоту звуковых колебаний в программе на один герц больше (если было 24Гц, то установив 25Гц) получим эффект движения воды вперед.
9. Изменив частоту звуковых колебаний в программе на один герц меньше (если было 24Гц, то установив 23Гц) получим эффект движения воды назад, обратно в шланг.
10. Не забудьте установить емкость, куда будет стекать вода.

Таким образом, вы можете получить волшебные эффекты и создать незабываемые видеоролики, которые нестыдно будет показать друзьям и знакомым.

Источник

Как сделать чтоб вода текла вверх

Этот простой опыт хорошо иллюстрирует, как происходит процесс впитывания жидкости твердым телом, а именно бумажной салфеткой и х/б веревочкой.

Суть опыта:

Салфетка имеет пористую структуру и состоит преимущественно из целлюлозы, которая, в свою очередь, имеет волокнистое строение. Таким образом, воде не составляет труда найти себе пути-капилляры для движения вверх.

Для опыта вам понадобится:

• бумажная салфетка
• два больших пластиковых прозрачных стаканчика
• вода
• обрезанная бутылка
• бечевка
• фломастеры
• ножницы

Вырезаем из бумажной салфетки полоску. Наносим по ее ширине разноцветными фломастерами точки в один ряд. На бечевке также наносим несколько отметок фломастерами разных цветов, но не в ряд, а вдоль и на равном расстоянии друг от друга. Для опыта лучше брать прозрачные стаканы, в прозрачной посуде ребенку интересней будет наблюдать за происходящим. Наливаем в стаканы воду. В первый стакан опускаем полоску из бумажной салфетки так, чтобы она немного касалась поверхности воды. Во второй стакан помещаем бечевку таким же образом, как и салфетку. При этом обрезанная бутылка поможет вам закрепить верхний конец бечевки. Всё. Наблюдаем с ребенком, как вода сама поднимается вверх.

Вода – уникальное вещество. При всей распространенности и простоте своего состава ее физические и химические свойства зачастую являются исключениями. Так, например, при 4 о С плотность воды максимальна, а при переходе в твердое состояние (лед) она уменьшается! Никакое другое вещество себя так не ведет.

Что же касается данного опыта, на первый взгляд, все очевидно и просто. Вода смачивает бумагу и бечевку, и материалы намокают. А вот объяснить почему так происходит, затруднительно.

Для начала разберемся в самом термине «смачивание». Оно представляет собой явление взаимодействия жидкости с поверхностью твердого тела. Вариантов развития событий, как всегда, два:

• притяжение между молекулами жидкости сильнее, чем их притяжение к молекулам твердого тела. Жидкость стремится сократить контакт с поверхностью и, в результате, собирается в капли.
• притяжение между молекулами жидкости слабее, чем их притяжение к молекулам твердого тела. Жидкость стремится увеличить площадь соприкосновения и, в результате, прижимается к поверхности тела, растекаясь по ней.

Тут, очевидно, второй вариант. Растекание происходит до тех пор, пока жидкость не покроет всю поверхность, или пока слой жидкости не станет мономолекулярным.

Но как вода преодолевает силы гравитации?

Собственно, так же, как и в растениях. Вода поднимается вверх по капиллярным сосудам растения и доставляет ее от корней к листьям и плодам.

Происходит это за счет разницы давлений и сил поверхностного натяжения воды. Поверхность воды, попадающей в узкий капилляр, принимает вогнутую форму (мениск). При таком положении давление жидкости под этим мениском становится меньше атмосферного, и вода стремится вверх. И чем тоньше капилляр, тем выше поднимается вода, стремясь уравновесить отрицательное давление. Если жидкость не смачивает поверхность, то мениск будет выпуклый, и она не станет подниматься вверх по капилляру.

Салфетка имеет пористую структуру и состоит преимущественно из целлюлозы, которая, в свою очередь, имеет волокнистое строение. Таким образом, воде не составляет труда найти себе пути-капилляры для движения вверх.

В бечевке процессы протекают аналогичным образом, с той лишь разницей, что в ней не нарушаются механические свойства, так как состоит она из цельных нитей.

Источник

Сад и огород → «Родник течет вверх». Как сделать гидравлическую установку для подъема воды

И снова предлагаю вашему вниманию полезную статью из журнала «Мастер на все руки» — «Родник течет вверх», в которой показан принцип работы гидравлической установки, в которой для подъема воды используется сам источник воды.

Ничем не примечательная внешне водонапорная башня, от нее — сеть водопровода к расположенным вокруг домикам и животноводческим постройкам. Однако, подойдя ближе, вы не услышите привычного шума работы водяного насоса — его здесь нет! И хотя родниковый источник расположен значительно ниже уровня верхней емкости башни, вода постоянно, лишь с корот​кими передышками, поднимается вверх! Уж не чудо ли? Нет, просто горьковскому умельцу, слесарю-сборщику Л.Черепкову удалось изобрести и проверить на деле оригинальную гидрав​лическую установку, в которой для подъема воды использует​ся. энергия самого источника. Предлагаем нашим читателям познакомиться с принципом ее работы и устройством.

Обычно электронасос подает воду в напорный бак башни, получая для этого электроэнергию от небольшой местной гид​роэлектростанции, вырабатывающей ее за счет преобразова​ния энергии речного потока. А нельзя ли обойтись без этого посредника, заставив работать сам источник воды — ручей, род​ник? Оказывается, можно с помощью несложной гидравличес​кой установки, действующей по принципу своеобразного «ко​ромысла»: слив определенного количества воды обеспечивает подъем части ее на некоторую высоту над источником.

Схема безмоторного автоматического водоподъемника изо​бражена на рисунке 1. Его основные части: водонапорный бак, колодец источника, напорный и воздушный герметичные баки с клапанными механизмами и соединительные трубы.

Вода от родника заполняет колодец. Как только ее уровень достигнет выходного отверстия соединительной трубы 9, она начинает поступать в напорный бак. Когда тот заполнится, уро​вень в колодце поднимется до обреза трубы 8 и вода станет поступать в воздушный бак. Давление сжимаемого там воздуха по трубе 2 передается в напорный бак, и оттуда вода будет «вы​жиматься» в водонапорный бак. Обратному перетеканию воды из напорного бака в колодец будет препятствовать закрывший​ся обратный клапан А.

Подача воды в водонапорный бак будет продолжаться до тех пор, пока воздушный не заполнится водой. При этом сработает его клапанный механизм и вода уйдет в сливное отверстие. Затем рабочий цикл повторяется.

Клапанный механизм воздушного бака (рис. 2) работает сле​дующим образом. Поступающая из колодца по трубе 3 вода, вытесняя воздух в напорный бак, заполняет воздушный бак. Поднявшись в нем до верхнего уровня цилиндра 11, вода под​нимет поплавок 10, который закроет клапан 13, преграждая до​ступ воды в стакан поплавка 2. Попасть в него она теперь смо​жет лишь через верхний срез стакана — когда весь воздух бу​дет вытеснен в напорный бак. При заполнении стакана попла​вок своими рычагами откроет воздушный и сливной клапаны, сообщая напорный бак с атмосферой, а воздушный — со слив​ным патрубком 14. Клапаны останутся открытыми до тех пор, пока бак не опорожнится. И только когда вода через небольшое отверстие 12 вытечет из цилиндра 11, поплавок 10 откроет сво​им рычагом сливной клапан 13 стакана. Поплавок 2 опустится, закроет клапаны 8 и 15 — бак снова готов к работе.

Производительность такого водоподъемника зависит от де​бита источника, высоты подъема воды, диаметра труб. Действу​ющая установка при перепаде воды N,=8,2 м и напоре Н2=7 м имеет производительность 21 312 л воды в сутки. Один цикл зарядки баков занимает 15 минут и подает в водонапорную баш-222 л, сливая из воздушного 507 л.—ЧК)

Рис. 2. Клапанный механизм воздушного бака:

1 — стакан, 2 — поплавок, 3 — напорная труба, 4 — воздуш​ная труба, 5, 6, 7 — рычаги поплавка, 8 — воздушный кла​пан, 9 — рычаг, 10 — поплавок, 11 — цилиндр, 12 —перепуск​ное отверстие, 13 — клапан, 14 — сливной патрубок, 15 — сливной клапан.

Установка проста по конструкции и может быть изготовлена из доступных материалов в небольших механических мастер​ских. Надежность, безотказность в работе и автономность поз​воляют эксплуатировать такой водоподъемник вдали от линий электропередачи, использовать для создания искусственных водоемов, систем орошения, других хозяйственных нужд. Бла​годаря автоматическому режиму система может длительное время работать без присмотра человека.

На схеме изображен лишь один вариант такой установки, действующей по принципу гидрокомпрессора. Для получения большего напора систему можно сделать двухступенчатой: с последовательным подъемом воды в двух напорных баках. От​сутствие гидравлической связи между воздушным и напорным баком позволяет установке работать на двух источниках воды, когда, например, чистый родник имеет небольшую производи​тельность, а протекающий рядом стремительный горный ручей непригоден для питья. Тогда ключевая вода может поступать только в напорный бак, а из ручья — в воздушный, создавая необходимый напор в системе.

Источник