Лаборатория юного физика

Рис. 5. Приспособление для проведения горизонтальных линий.

Водомерное стекло

Как определить уровень жидкости в закрытом сосуде, например в паровом котле? Котел ведь непрозрачный, не видно, сколько в нем воды. Того и гляди, вся вода выкипит и котел распаяется.

Но вы знаете, что в сообщающихся сосудах жидкость устанавливается на одном уровне. Значит, можно к котлу приделать еще один сосуд, стеклянный. На каком уровне будет стоять вода в этом сосуде, на таком она и в котле стоит. Стеклянный сосуд в этом случае называют водомерным стеклом. Его легко сделать из стеклянной трубки. Когда трубку подберете, сверните и спаяйте две жестяные трубки такого же наружного диаметра. Спилите их с одного конца под углом в 45° и составьте вместе так, чтобы получился прямой угол. В этом положении трубки прихватите пайкой, а затем аккуратно пропаяйте по всему стыку. Таким же образом заготовьте вторую угловую трубку.

Котлом в нашем приборе будет служить консервная банка (рис. 6).

Рис. 6. Котел с водомерным стеклом.

Лучше взять банку повыше. У верхнего и нижнего ее краев проделайте два отверстия. Вставьте в них угловые трубки и аккуратно пропаяйте по контуру. Сбоку впаяйте у нижнего края еще одну прямую трубочку для спускного крана.

Отрежьте стеклянную трубку такой длины, чтобы как раз входила между угловыми трубками. Для того чтобы торец трубки не имел острых краев, его можно обточить точильным бруском или кирпичом, а еще лучше — осторожно оплавить в пламени спиртовки, газовой горелки или свечи.

На стеклянную трубку наденьте два кусочка резиновой трубки. Вставьте ее на место и натяните резиновые трубки на жестяные. Места соединений перевяжите прочной ниткой. Вместо резиновых трубок можно просто обернуть стыки хлорвиниловой изоляционной лентой. На трубочку для спускного крана наденьте кусок резиновой трубки подлиннее. Зажмите эту трубку прищепкой для белья.

Постепенно наполняя банку водой, вы увидите, как поднимается уровень воды в водомерном стекле. А если, разжимая прищепку, вы будете опорожнять банку, то и уровень воды в водомерном стекле будет понижаться.

Геронов фонтан

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.