Юный техник, 2011 № 09 - [19]

ЗАГАДКА МОНЕТ

Возьмите несколько монет, например, 10-копеечных, разные по форме стаканы и моющее средство.

Аккуратно наполните один из стаканов водой из-под крана доверху. Поставьте его на стол и осторожно кладите монетки одну за другой в стакан так, чтобы вода не потекла. При этом лучше всего опускать монетки по стенке стакана, а не бросать их.

Попробуйте угадать, сколько монет может поместиться в стакан, чтобы вода не полилась через край. Совпал ли ваш прогноз с реальностью?

Повторите опыт с разными емкостями: широким и узким стаканами, бутылкой, банкой. Накапайте в воду несколько капель моющего средства и посмотрите, что изменится в этом случае.

Суть дела такова. Каждая монетка увеличивает объем воды в стакане. Но вода будет удерживаться, даже вздуваясь горбом над краем, силой своего поверхностного натяжения. Чем уже емкость, тем меньше монеток поместится в ней: меньшая площадь горлышка приводит к подъему воды на большую высоту, поэтому быстрее наступает момент, когда вода перельется через край.

Капля моющего средства растворяет поверхностную пленку на воде, так что вода проливается уже при помещении в стакан первых монет.

ПОЛИГОН Двигатель Герона

Как всем известно, в карбюраторном двигателе внутреннего сгорания есть свечи для поджига воздушно-топливной смеси. Мы же предлагаем вам построить модель парового двигателя, источником энергии для которого является обыкновенная парафиновая свечка.

А конструкцию возьмем у Герона Александрийского — выдающегося греческого ученого, жившего во второй половине 1 века н. э.

Историки предполагают, что Герои жил в Александрии (отсюда и его прозвище), преподавал в Александрийском музее — научном центре Древнего Египта, и состав которого входила и знаменитая Александрийская библиотека.

Герона недаром считают одним из величайших инженеров в истории человечества. Он первым изобрел автоматические двери, автоматический театр кукол, скорострельный самозаряжающийся арбалет, паровую турбину, автоматические декорации, прибор для измерения протяженности дорог и многое другое. Первым начал создавать программируемые устройства, например, вал со штырьками и намотанной на него веревкой.

Известен автомат Герона для «магического» открывания дверей в храме при разжигании огня на алтаре. На самом деле огонь нагревал воздух в трубке, скрытой в основании алтаря.

Нагретый воздух расширялся и поднимал давление в резервуаре, наполовину заполненном водой. Часть воды выливалась из резервуара в подставленную емкость, и это заставляло срабатывать систему, открывавшую ворота.

Для того же храма Герон сконструировал автомат по продаже святой воды и устройство, якобы обращавшее воду в вино (на самом деле вино наливалось из секретного резервуара).

Еще одно интересное изобретение Герона — самоходный шкаф, схема и описание которого приведены в приложении к этой заметке.

Наконец, во многих учебниках физики и сегодня описывается, пожалуй, самое знаменитое устройство античного изобретателя, названное Героном эолипил. Это игрушечная паровая турбина, представляющая собой полый шар, в который сбоку подавался пар из котла, разогреваемого дровами. Пар выходил из шара через две изогнутые трубки и вращал его посредством реактивной силы.

Паровая турбина Герона.

Конечно, за прошедшие тысячелетия много воды утекло и пара вышло. Но и сегодня можно построить забавный вариант двигателя Герона, используя подручные материалы.

Возьмите пустую алюминиевую банку из-под газировки и обрежьте ее примерно на две трети сверху, чтобы получилась своего рода чашка (рис. 1).

Затем, чтобы не поранить пальцы, обожмите плоскогубцами обрезанный край, загибая его так, чтобы острая кромка оказалась загнутой внутрь банки.

В верхней части банки друг напротив друга пробейте два отверстия диаметром примерно 3 мм. На дно банки поставьте широкую декоративную свечу. А чтобы она не падала, донце банки подогрейте хотя бы спичкой, чтобы нижняя часть парафиновой свечи оплавилась и пристала к донцу.

Пропустите через отверстия отрезок медной трубки диаметром примерно 2,5 мм. (Коли найдете трубку чуть большего диаметра, то и отверстия в стенках должны быть соответственно больше.) Изогните среднюю часть трубки в вертикальной плоскости так, чтобы сбоку она напоминала чайку, раскинувшую крылья в полете. Оставшиеся снаружи концы трубки длиной примерно по 5 см тоже изогните, но уже в горизонтальной плоскости. Один конец вправо, второй влево примерно под прямым углом (рис. 2, 3).

В любую широкую посудину, например в миску, налейте воду и опустите на нее свою конструкцию. По идее она должна плавать в воде (рис. 5).

Если же будет норовить опрокинуться, обмотайте для веса нижнюю чисть свечки полоской пищевой алюминиевой фольги (рис. 4).

Аккуратно заполните медную трубку водой с помощью пипетки, шприца или спринцовки. Осталось поджечь свечу и подождать, пока вода в трубке закипит. Струи пара, выходящие из ее концов, заставят ваш двигатель вращаться со скоростью примерно один оборот в секунду.

По словам придумавшего эту конструкцию американца Дж. Смита, цикл работы двигателя можно увеличить. Для этого концы трубок нужно изогнуть в горизонтальном направлении в одну сторону, например, вправо. Кроме того, один из концов надо опустить вниз, чтобы он немного уходил под воду. А второй, напротив, приподнять немного вверх, чтобы вода в него не попадала. Тогда, по идее, начавшая вращаться под воздействием первой порции воды в трубке конструкция будет затем сама себя подпитывать, черпая дополнительные порции воды концом трубки, который опущен в воду.