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怎样用塑料瓶制作一个漂亮喷泉?

发布日期:2018-08-07 12:01:45 点击:
亚历山大里亚的希罗(公元10年-70年),是古希腊的一位著名的科学家和发明家,我们曾经介绍过的“希伦蒸汽机”就是他发明的。
 
不错“希罗”和“希伦”是一个人,中国教育界对外国科学家人名的翻译似乎没有统一的标准,往往让人迷惑。比方电压的单位是“伏特”,而化学电池被叫做“伏打电池”,其实“伏特”和“伏打”也是同一个人。
 
希罗有很多发明,比方希伦蒸汽机、风力机械装置、注射器等。最有趣的是一种自动售货机,向里面投入硬币,这台机器就会自动流出一定分量的“圣水”,很像现在的自动咖啡机啊。
 
普通喷泉利用了连通器的原理。比方在山上修建一个蓄水池,用一根管子把池子里的水引到山下,因为山上水的液面高于山下,压力差会使山下水管里的水喷向空中,成为喷泉。但是这种喷泉喷出的水会高于山顶的水池吗?显然不会,最多只能与山顶的水面等高,这是很简单的物理原理。
 
但是希罗喷泉不同,希罗喷泉相当于建在山顶,喷出的水柱远高于山顶的蓄水池,所以第一次看到它的人会惊讶不已,仿佛它违反了最基本的物理定律。当然希罗喷泉是不会打破物理定律的,你发现任何貌似不符合物理定律的现象,都只是由于你了解的深度不够而已。
 
下图是普通喷泉与希罗喷泉的比较。
 
如何用塑料瓶制作一个简易的希罗喷泉?
 
对普通喷泉来说,山顶水面高度与喷泉喷嘴处水面高度的差h,这段高度的水柱产生的压力,就是喷泉往空中喷发的动力,这一点很好理解。
 
对希罗喷泉而言,同样是利用了水的液面高度差造成的压力,使水柱喷向空中,只不过装置非常巧妙而已。容器A,就是山顶的蓄水池里的水,通过水管1进入容器C,C是建在山脚的一个密封的容器,设A与C的水的液面高度差为h1。容器C里面一半装的是水,一半是空气。因为它是密封的,所以里面的空气要受到A里面过来的水的压力,换算到压强,也就是h1高度的水造成的压强,有初中物理知识的可以算出具体结果来。
 
容器C里面的压力,通过管2(注意管2里面没有水,只有空气),被传导到上面另外一个密封的容器B里面。B里也是一半水一半空气,因为它与容器C里的空气通过管2连同,所以它里面空气的压力与C里面是相同的,都是h1那么高的水柱造成的压力。注意管2里面的空气柱也有一定的高度,而且压力大于1个大气压,因此它也产生一定的压力,但是由于空气的密度与水相比可以忽略不计,所以它产生的压力也可以忽略不计。
 
容器B里面的水,通过管3伸到A的水面之上,也就是喷泉的喷嘴处,我们假设它们的高度差是h2。那么管3的喷嘴处的水受到的压强,就等于h1减h2这么高的水造成的压强。我们看到h1明显高于h2,因此喷嘴处的水受到正的压力,就会喷向空中。h1与h2的高度差越大,喷管里的水受到的压力也就越大,水柱也就喷的越高,就造成了山顶处有喷泉的奇观。
 
想想在几千年前的古希腊,那时候没有水泵也没有电动机,山顶的喷泉的确算是一个奇观。
 
弄懂了希罗喷泉的原理,我们不由得感叹,古希腊的文明是多么伟大,希罗这个人是多么聪明。怎么,你还没弄懂?没关系的,你只不过比一位伟大的发明家笨那么一点点……
 
下面我们自动动手来做一个希罗喷泉的模型,以下图片是一位外国朋友做的,我们在此向他表示感谢!
 
需要的材料是:3个矿泉水瓶,3支吸管,长度分别是20、30、40厘米。普通吸管可能没有那么长,可以去杂货店或者卖观赏鱼的地方,买那种抽水的细塑料管。
 
如何用塑料瓶制作一个简易的希罗喷泉?
 
需要的工具是:手电钻和大剪刀。手电钻是用来在瓶子上钻孔的,当然你也可以用烧红的钉子,或者用小刀慢慢在瓶子上钻孔,只不过麻烦一些,或者钻的孔不圆、不光滑而已。
 
如何用塑料瓶制作一个简易的希罗喷泉?
 
首先把一个矿泉水瓶切下1/3,用来做希罗喷泉最上面那个容器,也就是放在“山顶”的容器A。
 
如何用塑料瓶制作一个简易的希罗喷泉?
 
然后用手电钻在A的瓶盖上钻孔,孔的直径要等于或者略小于你所用的吸管的外径。
 
如何用塑料瓶制作一个简易的希罗喷泉?
 
钻完孔的瓶盖。
 
如何用塑料瓶制作一个简易的希罗喷泉?
 
这是组装完成后的各个瓶子的相对位置。注意每个瓶盖上的孔的对应位置不要弄错,不然穿不进吸管。假如吸管与瓶盖之间密封不好,可以用点玻璃胶或者万能胶。
 
如何用塑料瓶制作一个简易的希罗喷泉?
 

组装完成后,只要2号瓶里装满水就可以了。然后用另外一个容易向1号瓶加水,水通过管1流入最下面的3号瓶,压力传导进中间的2号瓶,整个装置开始运作,管3顶端开始有喷泉喷出,直至2号瓶里的水全部喷出。如果你所使用的吸管太粗的话,可能看不到比较明显的喷泉效果,可以把喷嘴的地方用加热的方法弄细一些。 

文章标签: 塑料瓶
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