讓我們做1 個不需要電動水泵的噴泉吧!這種噴泉由公元1 世紀的古希臘數(shù)學家和發(fā)明家希羅(Heron)設計。
注意事項
本次活動會使用電鉆、鋒利的刀和熱膠槍,請成年人協(xié)助實驗。
實驗條件及材料
● 3 個帶蓋的空塑料水瓶,最好挑選蓋子比較寬大的瓶子。
● 1.5 米長的養(yǎng)魚用的細軟管,直徑2.5 毫米。
● 電鉆
● 鉆頭組
● 熱膠槍和膠棒
● 剪刀
● 回形針
● 1 罐水
● 毛巾
● 藍丁膠
活動步驟
(1)在成年人的幫助下,用熱膠槍把其中2 個瓶蓋背靠背地粘在一起。然后小心地用熱融膠粘住整個連接的邊緣,防止出現(xiàn)泄漏(圖1)。
(2)選擇1 個直徑比軟管略大的鉆頭,比如直徑3 毫米的鉆頭。請成年人在做好的雙瓶蓋和剩下的1 個蓋子上并排鉆2 個孔,大約間隔5 毫米。
(3)用直徑10 毫米的鉆頭,在其中1 個瓶子底部鉆1 個洞。用膠槍把單個瓶蓋的背面粘在瓶底剛鉆的洞上,確保膠不會堵住瓶蓋上的洞,仔細粘住所有連接處,防止泄漏。
(4)在成年人的幫助下,用剪刀把另1 個瓶子的下半部分剪掉,你只需要用到上半部分。將完整的瓶子作為噴泉的底座,將雙層蓋子擰在它的瓶口上。
(5)拿起底部粘了1 個蓋子的瓶子,把它倒過來,擰到雙層蓋的另一側(圖2),我們稱這個瓶子為“中間部分”。然后,把最后1 個瓶子的上半部分擰到瓶底的蓋子上,我們稱這個瓶子為“漏斗”。
(6)用軟管測量各個瓶子連接組件的長度,然后用剪刀剪取3 段不同長度的軟管。軟管1 的長度從漏斗底部延伸到噴泉底座瓶的底部,是最長的一段軟管。軟管2 將從最下面瓶子的頂部延伸到中間瓶子的頂部。
(7)軟管3 將從中間瓶子的底部延伸到漏斗中,在頂部多加15 厘米,這樣就可以把軟管彎曲成噴嘴了(圖3)。
(8)再次將所有瓶子拆開,將每個軟管從圖中所示的孔中穿過去,隨后用膠槍密封軟管與蓋子間的空隙,確保不會漏水。
(9)把瓶子和所有的軟管組裝回原位,將回形針插入漏斗頂部的軟管中,然后將軟管彎曲成噴嘴。
(10)慢慢地將水倒入頂部的漏斗中,如果你已經正確地將瓶子連接在一起,那么水就會流經軟管1,注滿底部的瓶子。
(11)當?shù)撞康钠孔硬畈欢酀M了的時候,把噴泉倒過來,讓水通過軟管2 流入中間的瓶子,再把噴泉倒轉回原來的位置。
(12)現(xiàn)在開始啟動噴泉,將水倒入頂部的漏斗中,觀察一下水的流動過程吧(圖4)。
活動概述
希羅噴泉(Herons fountain)是利用水的位移和氣壓來工作的。當水被倒進漏斗時,重力使水順著軟管1 流進底瓶。在底瓶裝水的過程中,里面的空氣被壓縮了,其中一些空氣會順著軟管2 流入中間的瓶子。隨著中間瓶子里壓力增加,其中的水就會被壓到軟管3 內,形成噴泉。隨著噴泉的水流回漏斗,噴泉就能周而復始地運轉起來。這種水流會一直持續(xù)下去,直到底部瓶子里的水升得太高或中間瓶子里的水位降得太低。要重置噴泉,只需把它上下翻轉,使中間的瓶子重新蓄滿水,把底部瓶子里的水全部倒掉,再把水倒回漏斗即可。