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你們知道什么是希羅噴泉嗎?

海銳朗噴泉設(shè)備2018年03月27日

 希羅噴泉:      

       讀者們大概都知道一種普通形式的噴泉,這種噴泉相傳是古代的力學(xué)家希羅設(shè)計(jì)的。我在這里先談一下它的構(gòu)造,然后再談這種有趣裝置的新的形式。希羅噴泉(圖205)是由三個(gè)容器組成的,上面一個(gè)是沒有蓋的碟子(a),下面兩個(gè)是密閉的球(b和小這三個(gè)容器用三根管子連了起來,連接的方法見圖。在碟子a里裝著一些水、球b里裝滿水、球c里裝滿空氣的時(shí)候,噴泉就開始起作用了:水沿著管子從a流到c,把c里的空氣排到球b里;球b里的水受到進(jìn)來的空氣的壓力,就沿著管子往上冒,在容器a上形成噴泉。到球b里的水流完為止,也就是說它里面的水全部流進(jìn)了球C里的時(shí)候,噴泉就停止噴水了。這就是希羅噴泉的老的形式。在今天,一位意大利學(xué)校教師已經(jīng)改造了這種噴泉。這位教師由于自己的物理實(shí)驗(yàn)室設(shè)備太少,不得不運(yùn)用自己的創(chuàng)造性來簡化希羅的噴泉裝置,結(jié)果他想出了一種用最簡單的設(shè)備來制造新噴泉的方法。在新裝置里,藥瓶代替了球形容器,橡皮管代替了玻璃管或金屬管。上面那個(gè)容器也不一定要穿孔,只要像圖206的上圖所畫的那樣,把橡皮管的一端放在里面也成。 經(jīng)過這樣改造以后的儀器,使用起來就十分方便:當(dāng)瓶b里的水經(jīng)過碟a全部流進(jìn)了瓶C的時(shí)候,只要簡單地把b、C兩個(gè)瓶子換一下位置,噴泉就會(huì)重新噴水;不過不要忘記,同時(shí)也要把噴嘴移到另一條管子上去。改造以后的噴泉還有一種方便的地方,就是使我們有可能任意變動(dòng)容器的位置,來研究各個(gè)容器的水面之間的高度差對(duì)水流噴射高度的影響。

       如果你想把噴泉的噴射高度加大好幾倍,只要把這個(gè)裝置下面的兩個(gè)瓶里的水換成水銀,空氣換成水,同時(shí)把噴嘴移一下(圖207)就可以做到。這個(gè)裝置所起的作用是容易明白的:水銀從瓶C流進(jìn)瓶b的時(shí)候,就把瓶b里的水排出去,造成噴泉。水銀的密度是水的13.5倍,我們知道了這點(diǎn)就可以算出,這時(shí)候的噴泉可以噴多么高。讓我們用h1、h2、h3來表示各個(gè)液面之間的高度差?,F(xiàn)在我們可以研究一下瓶C里的水銀是用多大的力在向瓶b流去的。兩瓶之間的連接管里的水銀受到了兩方面的壓力。在右面對(duì)它起作用的是h2的這么一段水銀柱的壓力(這個(gè)壓力等于13.5h2這么高的水柱的壓力),加上h1這么高的水柱的壓力。在左面起作用的是h3這么高的水柱的壓力。總起來看,水銀所受的壓力等于這么高的水柱的壓力:13.5h2+h1-h(huán)3,但是,h2-h(huán)1=h2,所以我們可以用-h(huán)2來代替h1-h(huán)3,上面那個(gè)式子就變成13.5h2-h(huán)2也就是12.5h2。這樣看來,水銀壓進(jìn)瓶b里去的壓力是一根高達(dá)12.5h2的水柱的重力。從理論上來說,噴泉噴射的高度應(yīng)該等于兩個(gè)瓶里的水銀面的高度差的12.5倍。但是摩擦力會(huì)把這個(gè)理論上的高度稍微降低一些。

       雖然是這樣,這個(gè)裝置仍舊使我們有可能得到很高的噴射水流。譬如說,為了使噴泉達(dá)到10米的高度,只要把一個(gè)瓶移到比另一個(gè)瓶大約高1米的位置就夠了。奇怪的是,從我們的計(jì)算可以看出。碟a離水銀瓶的高低對(duì)水流的高度一點(diǎn)沒有影響。

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