Лаборатория юного физика

На всасывающий клапан наденьте длинную резиновую трубку. Опустите ее в воду и качайте ручку насоса. Каждый раз, как диафрагма оттягивается наружу, под ней образуется разрежение. Атмосферное давление будет вгонять туда воду через всасывающий клапан. Каждый раз, как диафрагма будет вдавливаться внутрь, она будет выгонять воздух через нагнетательный клапан. Когда корпус насоса заполнится водой, она потечет из нагнетательного клапана.

Насос с диафрагмой применяется, например, в автомобиле для подачи горючего из бака. Только там диафрагму делают не из резины, а из лакоткани, которую бензин не растворяет.

С клапанами такой же самой конструкции можно сделать поршневой насос для подъема воды. Его устройство ясно из рисунка 11.

Рис. 11. Поршневой насос для подъема воды.

Цилиндром насоса служит стеклянная трубка.

Нижний клапан — всасывающий. Вклейте его в трубку. Для этого с обеих сторон корпуса клапана снимите фаски. Густо смазав корпус клеем БФ-2, вдвиньте его в трубку и сушите, держа трубку вертикально. Когда подсохнет, залейте клеем наружную фаску.

Верхний клапан — нагнетательный. Он служит поршнем насоса. Обточите его корпус так, чтобы диаметр был на 0,5 мм меньше внутреннего диаметра трубки. Проточите в корпусе две канавки глубиной по 0,5 мм и шириной по 4 мм. У этого клапана ограничитель служит одновременно поршневым пальцем. На него надевается петля штока. Поэтому здесь ограничитель сделайте из медной проволоки диаметром около 2 мм.

Просверлите канал под ограничитель. Введите в корпус клапана петлю штока и вставьте ограничитель так, чтобы он проделся в нее. После этого концы ограничителя осторожно расклепайте.

Поршень с клапаном должен плотно закрывать канал трубки. Для этого уплотните его ниткой с вазелином. Намотайте нитку сначала в верхнюю канавку. Мотайте до тех пор, пока поршень не станет входить в трубку туго. Тогда вытяните его и мотайте нижнее кольцо. Оно тоже должно входить туго. Закрепив конец нитки, смажьте оба кольца вазелином.

Нижний конец трубки можно погрузить в стеклянную банку от консервов с металлической крышкой. В центр крышки впаяйте разрезной патрубок, пропустите в него трубку и закрепите сверху хомутиком.

На верхний конец стеклянной трубки насоса плотно насадите с клеем БФ-2 спаянную из жести головку. В головку с одного бока впаяйте отводную трубку. Над трубкой припаяйте кронштейн для ручки.

Ручка здесь не деревянная, а жестяная, П-образная. Конец ручки закрепите в кронштейне шплинтом. Найдите место для крепления верхнего конца штока, просверлите и закрепите петлю штока вторым шплинтом.

Насос готов. При движении поршня вверх вода под давлением атмосферы открывает всасывающий клапан и движется за поршнем. При движении поршня вниз вода, находящаяся под ним, давит на всасывающий клапан и закрывает его. Не имея возможности уйти вниз, вода открывает нагнетательный клапан и переходит в пространство над поршнем. Снова двигаясь вверх, поршень поднимает эту воду в головку, и она выливается в отводную трубку.

Манометр

Манометрами называются приборы для измерения давления, производимого жидкостями и газами. Мы с вами сделаем так называемый открытый жидкостный манометр. Этот манометр измеряет давление газа. Жидкостным он назван потому, что в его трубку налита жидкость.

Основная часть нашего манометра — стеклянная трубка длиной около 1 м, изогнутая в виде латинской буквы U. Как ее изогнуть, сказано в описании сообщающихся сосудов. Если же такой длинной стеклянной трубки не достанете, можете взять две более короткие, длиной по 350–400 мм, и соединить их отрезком резиновой трубки, как показано на рисунке 12.

Рис. 12. Манометр и его части.

На этом же рисунке показаны и все остальные части манометра.

Основание сделайте из доски толщиной 20–25 мм. Более тонкую брать не стоит: она будет слишком легка и не даст манометру необходимой устойчивости. Панель же, на которой крепится трубка, должна быть полегче. Ее можно сделать из дощечки толщиной 10–12 мм.

Чтобы панель хорошо стояла на основании, ее нужно укрепить деревянным подкосом. На нашем чертеже этот подкос имеет форму треугольной рейки. Можно, разумеется, делать его и иначе. Например, отпилить от какой-либо дощечки два прямоугольных треугольника и прибить их к основанию и панели сторонами прямого угла.

Заготовив все части подставки, тщательно отполируйте их шкуркой. Соприкасающиеся поверхности обработайте так, чтобы панель стояла на основании прямо, ровно, а подкос прилегал бы плотно.

Соединять части подставки лучше всего шурупами и столярным клеем. Шурупы нужны длиной 30–35 мм с потайными головками. Места для их завинчивания наколите шилом, а под головку сделайте выемки.

Соприкасающиеся поверхности деревянных частей покройте тонким слоем столярного клея. Шурупы смажьте сухим мылом и заверните на свои места. Если шурупов нет, можно сбить подставку гвоздями длиной также 30–35 мм, но обязательно на клею.

Через час после склейки снимите стамеской выступившие на стыках капли клея. После этого подставку можно покрыть светлым мебельным лаком, или цапон-лаком. Можно также окрасить ее масляной или эмалевой краской светлых тонов (белый, кремовый, «слоновая кость»). Только не окрашивайте панель морилкой или темной краской. На темной панели плохо будет виден уровень жидкости в стеклянных трубках.

Заготовьте по рисунку 12 жестяные хомутики для крепления трубки манометра к панели. Если трубка составная, с резиновым коленом, хомутиков нужно четыре штуки. Для цельной трубки достаточно трех хомутиков. Два верхних остаются на тех же местах, а вместо двух нижних поставьте один на самой середине колена. В тех местах, где будут хомутики, оберните трубку изоляционной лентой.

Наденьте хомутики на трубку и осторожно прибейте к панели мелкими гвоздиками.

Собственно говоря, манометр уже готов. Если налить в него воду, подкрашенную чернилами, она установится в обоих коленах трубки на одном уровне. Так и должно быть в сообщающихся сосудах, если давление воздуха в них одинаково. Если же на одно из колен надеть резиновую трубку и попробовать отсосать из нее воздух, то уровень жидкости в этом колене поднимется, а в другом — опустится. Разница уровней покажет, на сколько миллиметров водяного столба давление в колене с отсосанным воздухом стало меньше атмосферного давления.

Чтобы разность уровней удобнее было измерять, наклейте на панель прибора шкалу из миллиметровой бумаги. Края шкалы должны подходить возможно ближе к обеим трубкам. Для упрощения отсчета по одной из жирных линий миллиметровки проведите тушью горизонтальную черту. Это будет нулевая линия. Воды в прибор всегда наливайте столько, чтобы ее уровни устанавливались точно на нулевой линии.

Теперь, если из одного колена снова начать отсасывать воздух или же, наоборот, дуть в это колено, то один уровень поднимется выше нулевой линии, а другой опустится на столько же ниже ее. Чтобы определить разность уровней, достаточно измерить, на сколько миллиметров отклонился от нулевой линии один (любой) из уровней, и полученный результат умножить на 2. Это и будет разность давлений, измеренная в миллиметрах водяного столба.