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어린이 과학 실험실
어떻게 물이 위로 흐르게 되었는지. 어린이과학실
고대 아랍어 사본은 고대 발명가 알렉산드리아의 헤론의 놀라운 창조 이야기를 우리에게 가져왔습니다. 그 중 하나는 분수가 뿜어져 나오는 성전의 아름다운 기적의 그릇입니다. 어디에도 공급관이 보이지 않았고 내부에는 기계 장치도 없었습니다. 물은 어디서 왔나요? 왜 서둘러?! 현대인도 놀랄 것이다. 결국 이것은 중력의 법칙에 위배됩니다! 그러나 최근 청소년 과학 및 기술 창의성 전시회에서 헤론 분수의 증손자를 볼 수 있습니다. 전시품 중에는 고대 그릇과 매우 유사한 그릇이 있었습니다. 물도 뿜어냈다. 그 배는 만질 수 있었고, 들어올릴 수 있었습니다... 하지만 분수가 어디서 어떻게 분출되는지는 비밀로 남아 있었습니다. 기적? -아니요-장난감 Viktor Zhigunov의 저자에게 대답했습니다. 그리고 그는 가장 단순한 모델에 대한 행동 원리를 우리에게 설명했습니다. 그림 400과 같이 길이가 약 1mm인 튜브에 고밀도 고무 플러그 XNUMX개를 삽입하고 볼펜 조각을 플러그에 삽입합니다. 그런 다음 튜브를 뒤집어 플러그 사이의 공간을 물로 채웁니다. 모든 것을 원래 위치로 되돌린 후 장치를 물이 채워진 욕조에 담그고 반드시 수직으로 놓으십시오. 그리고 상단 막대에서 물방울이 떨어지는 것을 볼 수 있습니다. 왜? 해결책은 간단합니다. 욕조의 물은 플러그 아래의 공기를 누르고, 차례로 플러그 사이에 채워진 물을 밀어냅니다. 여기 헤론의 비밀에 대한 설명이 있습니다!
왜가리의 배에 힘을 가하지 않고 물에 잠기지 않았을 때 물이 분출하게 된 이유는 무엇입니까? 또 다른 모델인 분수 기계를 만들어 봅시다. 다양한 색상의 플라스틱 큐브를 가져옵니다(많은 사람들이 주변에 눕혀 둡니다). 그림 2와 같이 연결하고 와이어 프레임에 고정합니다. 뜨거운 못을 사용하여 큐브에 구멍을 뚫습니다. 전선에서 제거한 고무 또는 플라스틱 튜브 브레이드를 삽입합니다. 내경은 2-3mm를 초과하지 않는 것이 바람직합니다. 큐브에서 일부 튜브는 거의 바닥에 닿고 다른 튜브는 거의 상단에 닿는지 확인하십시오. 모든 연결은 견고해야 합니다. 적절한 깨진 장난감에서 "그릇"을 집거나 오래된 고무공 껍질에서 잘라내어 볼펜에서 끝을 잘라냅니다. 분수가 준비되었습니다. 이제 로드해야 합니다. 그릇에 물을 조금씩 부어줍니다. 물은 왼쪽 하단 큐브로 점차 넘칠 것입니다. 채운 후 장치를 뒤집으십시오. 물이 상단 큐브로 흘러 들어갑니다. 다시 뒤집어 그릇에 물을 붓습니다. 모든 상단 큐브가 채워질 때까지 작업을 반복해서 반복하십시오. 이제 분수가 터질 것입니다. 수명이 다하면 장치를 180° 뒤집으십시오. 그러면 재충전되고 모든 것이 반복됩니다. 이러한 장치의 작동 원리는 이해하기 어렵지 않습니다.이 실험에서 물은 일부 큐브에서 다른 수준에 비해 특정 높이로 상승합니다. Viktor Zhigunov만이 왜가리 분수의 작동 모델을 만들려고 시도한 것은 아닙니다. 미국의 발명가 John Folkis는 같은 문제에 대해 연구했습니다. 그림 3은 그가 개발한 작업 모델을 보여줍니다. 유기 유리로 만들어져 투명한 벽을 통해 물이 흐르는 곳과 흐름을 볼 수 있습니다. 그림 3a에서 분수대는 작동 준비가 되었습니다. 중력의 영향으로 상부 구획의 물이 하부 구획으로 흐릅니다. 그곳의 공기는 점차 압축되어 중간 구획의 액체에 압력을 가하기 시작합니다. 결국 그들은 서로 통신합니다. 결과적으로 액체는 노즐 튜브를 통해 상승하여 분출되기 시작합니다(그림 3b). 이것은 물이 팁의 하단에만 닿을 때 중간 구획의 수위가 표시까지 떨어질 때까지 계속됩니다(그림 3c). 이제 장치를 작동시키려면 구획의 물을 재분배하기 위해 다시 "충전"해야합니다. 180 ° 뒤집히고 모든 것이 역순으로 만 반복됩니다 (그림 3d, e 및 f). 미국 발명가는 비슷한 원리로 또 다른 호기심 많은 장난감을 만들었는데, 여기서 그는 물레방아를 사용했습니다. 튜브에서 넘친 물(그림 4 참조)로 인해 튜브가 회전합니다. 이 장난감을 처음 보는 많은 사람들은 눈앞에 영구 운동 기계가 있는 것 같다. 그러나 이제 그 작업을 설명하는 것이 어렵지 않을 것입니다. Heron의 분수, Zhigunov 및 Folkis의 장치-재미있는 속임수로만 우리를 놀라게 할 수 있습니까? Viktor Zhigunov는 이러한 설계가 상당히 심각한 산업 응용 분야에 적용될 수 있다고 믿습니다. 예를 들어, 헤론의 원리를 사용하면 5그램의 석탄이나 휘발유 또는 XNUMX와트의 전기 에너지를 소비하지 않고 물을 몇 미터 높이까지 들어 올릴 수 있는 고성능 연속 펌핑 장치를 만드는 것이 가능합니다. 이를 수행하는 방법은 그림 XNUMX에 명확하게 나와 있습니다. 강 건너편에 댐이 설치되어 있으며 상단 가장자리는 수위보다 약간 낮습니다. 가장자리 위로 넘쳐 흐르는 물은 우리 모델 중 하나에서와 같이 튜브로 연결된 여러 개의 큰 배럴로 조립된 로터에 떨어지고 회전합니다. 그러나 그림 6과 같이 동일한 로터가 수중 상태의 샤프트에서 회전하는 경우 댐 없이도 할 수 있습니다. 직렬 연결된 배럴 시스템은 공기 또는 물을 번갈아 가며 들어 올립니다. 따라서 강의 흐름의 자유 에너지는 정원과 과수원의 관개를 위한 물을 공급하고 관개 시스템을 공급하며 중간 변환기 없이 다른 산업적 요구에 사용될 수 있습니다. 고대 장인과 그의 추종자, 즉 동시대인의 조언을 활용해 보십시오. 저자: V.Aleshkin
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