Как сделать фонтан сообщающиеся сосуды своими руками
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
Источник
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.
Оцените запись
[Голосов: 17 Средняя оценка: 4.4]
Источник
Делаем вечный фонтан Герона своими руками из пластиковых бутылок
Хотите, чтобы у вас дома без всяких проводочков и прочих хитрых приспособлений “бил” вечный фонтанчик?
Тогда вам, как и многим, кому вдруг попалось на глаза это увлекательное зрелище, придётся узнать, что такое фонтан Герона.
Задолго до того, как появился интернет, один соображающий и занимающийся гидростатикой и аэростатикой, а точнее, Герон Александрийский придумал изделие, которое при правильном сборе сосудов начинает работать автономно, перекачивая воду из среднего сосуда в верхнюю чашу, как показано на рисунке сверху справа…
Всё это пришло ему в голову ещё в 200 веке до н.э.
В те далекие времена у людей не было много чего того, что есть сейчас и на современный манер этот фонтанчик выглядит приблизительно так, как на фото ниже.
Почему приблизительно? Потому что пластиковых бутылок всевозможной конструкции вокруг полно, но принцип вот такой.
Делаем вечный фонтан Герона своими руками из пластиковых бутылок
Для технически мыслящих смысл такой:
Нужно налить воду в верхний сосуд так, чтобы она перелилась в нижний.
Далее, перевернуть всю конструкцию и перелить эту воду в средний сосуд.
Потом опять поставить конструкцию в положение вертикально и налить снова воды в верхнюю чашу.
Всё это скрепляется герметично, чтобы воздух не уходил куда попало, так как именно воздух играет важную роль и несколько трубок, по которым должна циркулировать вода.
Перелив воду в средний сосуд, наливаем опять жидкость в верхнюю чашу, чтобы она заполнила нижний сосуд и тем самым создала избыточное давление в средней чаше.
И с помощью этого самого избыточного давления, вода из среднего сосуда будет выливаться из трубки, которая в нём находится и идёт в верхнюю чашу.
На рисунке ниже этот процесс более понятен.
Делаем вечный фонтан Герона своими руками из пластиковых бутылок
Для кого то этот вариант достаточно сложен к пониманию, поэтому есть более компактная установка, которая включает в себя всего одну бутылку и чашу.
Трубки, которые находятся внутри и весь “механизм” так же должны быть герметичны.
Наливая жидкость в верхнюю чашу, она попадает в нижний сосуд, где так же создаёт избыточное давление на воду, из за чего вода начинает выдавливаться в трубку, которая должна одним концом находиться на дне, а вторым торчать из верхней чаши.
На фото ниже можно более наглядно увидеть менее сложный вариант этого изделия.
Делаем вечный фонтан Герона своими руками из пластиковых бутылок
Хотелось бы добавить несколько моментов:
У меня не получилось сделать такой фонтан, хотя некоторые уверяли, что одна трубка должна по диаметру быть меньше, а точнее, трубка по которой жидкость поступает в нижний сосуд должна быть больше диаметром, чем та, по которой выливается вода в верхнюю чашу.
Как оказалось, я не один такой, у кого не получилось это сделать и некоторые пользователи утверждали, что всё это обман и в крышках сосудов экспериментаторы прячут небольшие моторчики.
Вообщем, аудитория разделилась на две группы, одна точно знает, что сделать, чтобы увидеть у себя дома вот такую штуку, а другая скептически объясняет всё происходящее.
На просторах получилось найти один более менее понятный урок, где экспериментатор в двух вариантах создал фонтанчик и он у него работал.
Поэтому, предлагаю изучить этот материал и прошу в комментарии, если вы точно знаете, что всё это такое.
Источник