Как сделать фонтан по принципу сообщающихся сосудов

Тем, кто отлично знает законы физики еще со школьной скамьи,
описанное ниже будет знакомо и понятно. Для тех, кто далек от научных трудов
или по какой-то причине пропустил уроки в школе, расскажем, как сделать фонтан
Герона своими руками, и узнаем, правда ли он может работать бесконечно?

Кто такой Герон и в чем важность его изобретения?

Сразу скажем, что о жизни это изобретателя известно очень
мало, одни лишь предположения, как и о том, в каком веке он жил. Есть лишь
несколько записей, сохранившиеся с тех времен, где он делает описание лунного
затмения, на основании чего можно предположить, что жил он во второй половине I века н.э. Но суть не в
этом.

К его заслугам можно отнести несколько важных открытий,
которые и сейчас используются в повседневной жизни. Это ему мы обязаны появлением:

• автоматических дверей и паровых турбин,
• автоматических театров кукол и автоматов для продаж,
• автоматических декораций и приборам для
  измерения протяженности пути,
• арбалетам, способным автоматически заряжаться,
• фонтанам Герона и многим другим изобретениям.

К сожалению, до наших дней дошла лишь малая часть всех
трудов, но даже то, что известно, говорит о всесторонней развитости этого
человека.

Его труды затрагивают несколько областей науки: оптику, катоптрику,
механику, геометрию, гидростатику и многие другие сферы, которые, в частности,
берутся за основу и в наше время.

Но чаще всего упоминание о Героне можно услышать при проектировании фонтанов, один из которых носит его название.

Принцип работы фонтана

Если вы ищите вариант обустройства своего бассейна или фонтана без применения насоса, то этот вариант не то, что вы думаете. И сейчас вы поймете почему. Для начала, давайте рассмотрим простую схему функционирующего фонтана, с использованием наноса.

Есть определенный резервуар воды, внутри которого бьет
фонтанчик. Больше вам ничего не видно и определить источник подачи воды очень
сложно. На самом деле все интересное скрыто от наших глаз. Это система
перекачки воды.

Приведенная схема раскроет все карты:

В нижней части резервуара стоит фильтр, который при помощи
наноса забирает воду и направляет ее в бак, расположенный выше уровня самого резервуара.
В итоге получается замкнутый круг, обеспечивающий непрерывный кругооборот. Но
без подачи электроэнергии такая цепь не работает. Можно ли сделать то же самое,
но без участия мотора?

По сути, фонтан Герона предоставляет такую возможность,
только схема перекачки несколько усложняется, но принцип остается тот же,
рассчитанный на разное давление между емкостями.

Принцип работы такой системы достаточно прост:

Есть три емкости, две герметично закрытые и одна в виде чаши,
в которой и наблюдается некое подобие фонтанчика.

Принцип действия фонтана заключается в последовательном
соединении сосудов несколькими трубочками. Как их правильно соединить:

• 1-я и 3-я
• 2-я и 3-я
• 2-я и 1-я

При заполнении среднего резервуара, и доливании воды в
верхнюю чашу происходит фокус, фонтан начинает работать. Если вы внимательно
посмотрите представленные ниже видео ролики, то заметите, что жидкость, подаваемая
в верхнюю чашу, постепенно переходит в нижнюю через вторую трубочку, постепенно
заполняя нижний резервуар. Следовательно, под действием давления, скопившегося
в нижнем отсеке, происходит выталкивание жидкости из второго резервуара. Т.е.
на первый взгляд это выглядит бесконечно.

Но как только средняя емкость освобождается, фонтанчик
иссякает. Обидно, но закономерно. Ничего вечного, к сожалению, у нас нет! Чтобы
повторить этот фокус, достаточно перевернуть мини демонстрацию фонтана, чтобы
жидкость из нижнего резервуара перешла в средний, снова долить немного воды в
верхнюю чашу и у вас есть несколько минут, чтобы полюбоваться фонтанчиком.

Чем больше емкость 2-го и 3-го отсека, тем длительнее будет процесс циркуляции воды. Но это интересно посмотреть один раз, в крайнем случае 2 или 3, но не более. Применить эту технологию для декоративных фонтанчиков в квартиру или на дачный участок – это пустая трата времени, сил и средств. Потому что заниматься перемещением жидкости с нижнего отсека в верхний – никто не будет, а при больших объемах – тем более.

Пересмотрев множество видео роликов на эту тему можно
натолкнуться на различные способы изготовления этого фонтанчика. Рассмотрим,
как изготовить такой фонтан своими руками.

Материалы для изготовления экспериментального фонтана

Сам процесс создания очень интересен, причем его можно
провести вместе с детьми и тогда пользы от него будет гораздо больше, чем сразу
от демонстрации процесса.

Итак, что нужно взять для изготовления:

• 3 любых емкости, которые можно герметически
  закрыть. Это могут быть пластиковые бутылки, пластиковые ведерки или что-то из
  этой области.
• Несколько коктейльных трубочек или трубочек от
  капельницы.
• Пистолет с клеем.
• Острый нож.
• Паяльник, вместо него можно использовать дрель,
  но на практике, можно обойтись даже отверткой, нагретой на газовой горелке.

По сути, это все что нужно для сборки. Поэтому готовим все
комплектующие и приступаем к работе.

При использовании паяльника, не забывайте о соблюдении техники безопасности, особенно, если весь процесс вы выполняете вместе с детьми. Это касается и других острых предметов. Лучше такие работы выполнять самим, а детям доверить процесс сборки конструкции.

Рассмотрим несколько вариантов изготовления фонтана и
ответим на вопрос, может ли он работать беспрерывно?

Фонтан, изготовленных из трех емкостей

Это настоящий фонтан Герона, который демонстрирует
изобретение ученого. Вам нужно 3 емкости, можно взять три пластиковые бутылки,
объемом от 1 до 2 литров. Больше тоже можно, но для экспериментального образца
хватит и такого объема.

Сразу определитесь, какой формы будет ваша конструкция:
ориентированная по вертикали или горизонтали.

Второй вариант более устойчивый, так как емкости укладываются на специальную подножку и хорошо стоят на ровной поверхности. Вертикально ориентированная конструкция менее устойчива, за счет того что нижняя емкость сначала находится без воды и для демонстрации в кругу семьи ее лучше придерживать, чтобы не опрокинуть.

Рассмотрим вариант с горизонтальным размещением бутылок.
Процесс изготовления выглядит таким образом:

• Сначала подготовьте ножки, которые могут
  удержать бутылку в горизонтальном положении, чтобы она не котилась по столу. Их
  можно сделать из картона, вырезав дугообразное углубление на одной из сторон.
  Когда фонтан будет готов к показу, эти ножки нужно приклеить при помощи
  клеевого пистолета.
• Второй вариант – это ножки, изготовленные из
  крышек от пластиковых бутылок. Их нужно приклеить на боковую сторону нижней
  бутылки конструкции.
• Из одной бутылки нам нужно отрезать горлышко, на
  высоту 7-8 см, это будет своеобразная чаша, внутри которой вы будете наблюдать
  фонтан.
• Две другие бутылки предназначены для
  изготовления самой конструкции. Берем одну бутылку и на одной боковой стороне
  отмечаем места для двух отверстий и прожигаем их при помощи паяльника.

• Аналогичные отверстия на том же уровне делаем и
  на второй бутылке, проверяя их расположение линейкой.

• На одной из бутылок отмечаем дублирующие
  отверстия со второй стороны, только одно из отверстий смещаем на 1 см в
  сторону, вдоль бутылки, и точно так же их прожигаем. Это будет средний
  резервуар.

• В нижнюю бутылку устанавливаем трубочку для
  коктейля, чтоб она доходила почти до дна, но не касалась его, а место
  прохождения бутылки фиксируем клеем, для большей герметичности.

• Аналогично устанавливаем трубочку во второе
  отверстие, только глубина ее вхождения должна быть минимальной. Место
  прохождения бутылки тоже фиксируем клеем.

• На боковую часть бутылки, со стороны выхода
  трубочек, приклеиваем две крышки от пластиковых бутылок, это держатели.

• Затем, на выведенные трубочки одеваем вторую
  бутылку, продевая их через подготовленные отверстия. Обратите внимание, что
  одна трубочка, идущая со дна первой емкости – остается длинной, а вторая –
  короткая. Она идет с нижней емкости и доходит до верхнего края второй емкости,
  но не упирается в нее.

• Проклеиваем все места соединения трубочек с
  бутылками и крышками-распорками между бутылками. В готовом виде у вас должна
  получиться такая конструкция.

• Берем пробку от пластиковой бутылки и прожигаем
  в ней 2 отверстия.

• Готовим третью трубочку, устанавливаем ее в верхнюю
  бутылку, а сверху надеваем крышечку с двумя отверстиями. Все места соединения
  проходим клеевым пистолетом.

• Обрезаем первую трубочку, идущую с нижнего резервуара,
  почти под самый низ.

• Сверху накручиваем воронку, обрезанную в самом
  начале нашей работы.

• Схематически, вся конструкция выглядит таким
  образом:

• Заливаем воду через воронку, пока не наполнится
  нижняя емкость.

• Когда это произошло, всю конструкцию нужно
  перевернуть вверх ногами и подождать, пока вся вода перейдет в среднюю емкость.

• Как только это произошло, конструкцию возвращаем
  в исходное положение, наливаем в воронку еще немного воды, тем самым запуская
  процесс циркуляции.

Все, фонтан Герона готов!

Второй вариант фонтана – зрительный обман или в чем фокус?

Это второй вариант фонтана, который тоже претендует на
звание «вечного двигателя». Его суть достаточно проста и примитивна. Чтобы
понять, как устроена эта конструкция, нужно взглянуть на представленное ниже
фото:

Что мы видим:

• Площадку, где будут установлены 2 держателя –
  один для фрагмента бутылки, второй для крепления трубочки
• Два держателя, в виде деревянных палочек или
  шпажек
• Половинка бутылки или любая другая емкость
• Трубочка от капельницы

Процесс изготовления такого фонтана достаточно прост:

• Сначала готовим основание под фонтан. Это может
  быть любая коробка от обуви или игрушки, либо коробка, изготовленная из гофро картона.
  Как вариант, можете взять обрезки от фанеры или листа ОСБ, главное, чтоб на
  основе вы могли зафиксировать две вертикальные планки.

• На готовую коробку устанавливаем 2 деревянные
  палочки (шпажки) – они предназначены для удерживания трубочки и емкости с
  жидкостью. С изнаночной стороны концы шпажек фиксируют клеевым пистолетом.

• Из пластиковой бутылки делают емкость, для сбора
  жидкости. Это может быть литровая или полуторалитровая бутылка, отрезанная со
  стороны горлышка на 1/3.

• Отрезанную заготовку необходимо приклеить к
  деревянной шпажке, горлышком вниз. Для этого берете клеевой пистолет, наносите
  клей на ровный участок бутылки и фиксируете заготовку на держателе.

• На вторую шпажку необходимо прикрепить медную
  проволоку, при помощи фрагментов трубочек от коктейля. Их нарезают небольшими
  кусочками, надевают на шпажку, вставляют в проволоку в образовавшиеся отверстия
  и при помощи зажигалки сжимают пластиковые держатели.

• Сгибаем свободный конец проволоки в дугу,
  направляя его в емкость, из обрезанной бутылки.

• Откручиваете крышечку с бутылки, просверливаете
  или прожигаете в ней отверстие, и устанавливаете в него трубочку от капельнцы.
  Завинчиваете крышечку.

• Фиксируете трубочку от горлышка бутылки сначала
  к платформе, потом ко второму держателю из проволоки. Когда эти работы
  выполнены, можно приступать к самому эксперименту.
• Устанавливаете платформу с фонтанчиком на стол,
  готовите жидкость для заливки. Для большего эффекта ее можно окрасить, чтоб был
  виден сам процесс запуска и дальнейшая циркуляция воды в системе.

Представленная модель не принадлежит Герону, ее открыл
Роберт Бойль, но тем не менее, в качестве эксперимента ее можно изготовить.

Эту модель можно использовать не только как демонстрационный элемент, но и как мини-аквариум с постоянным фонтанчиком. Единственное, придется постоянно контролировать уровень жидкости, так как она имеет свойство испаряться.

Как видите, фонтан Герона своими руками изготовить не
сложно, но говорить о вечном двигателе я бы не рискнула. Второй вариант немного
напоминает разработку Герона, но существенно отличается от нее, хотя и намного
проще по устройству.

Видео, как изготовить фонтан Герона своими руками