Кіріспе

Пневматикалық берілу арқылы гидростатикалық қысымды пайдаланатын гидравликалық машина фонтаны – бұл біздің заманымыздың 1-ші ғасырында изобретатор, математик және физик Герон Александриялықпен ойлап табылған гидравликалық машина. Герон ауа мен будың қысымын зерттеді, алғашқы бу машинасының сипаттамасын жасады және су шашырататын ойыншықтар құрастырды, олардың бірі Герон фонтаны деп белгілі. Герон фонтанының әртүрлі нұсқалары бүгін физика сабақтарында гидравлика және пневматика принциптерін көрсету үшін қолданылады.

Ұсыныс

Герон фонтаны – мәңгілік қозғалыс машинасы емес. Егер соқпақтың саңылауы тар болса, ол бірнеше минут бойы жұмыс істей алады, бірақ соңында тоқтап қалады. Құбырдан шыққан су кез келген ыдыстағы деңгейден биікке көтерілуі мүмкін, бірақ су ағынының жалпы бағыты төмен қарай болады. Егер ауамен жабдықтау және фонтанмен жабдықтау ыдыстарының көлемі бассейн көлемінен әлдеқайда үлкен болса, соқпақтың саңылауынан су ағыны тұрақты сақталса, фонтан одан да ұзақ уақыт бойы жұмыс істей алады. Оның жұмыс принципі сифонға ұқсас көрінуі мүмкін, бірақ құбырдың жоғарғы бөлігі алынып тасталған, ал екі төменгі ыдыстың арасындағы ауа қысымы суды көтеру үшін қажетті күшті қамтамасыз етеді. Бұл құрылғы Герон сифоны деп те аталады. Бассейнен төменгі ыдысқа қашыққа құлайтын судың гравитациялық потенциалдық энергиясы пневматикалық қысым түтігі арқылы (осы кезеңде тек ауа жоғары көтеріледі) жоғарғы ыдыстан суды бассейннен қысқа ғана биіктікке итеру үшін пайдаланылады. Фонтанның суы (шамамен) бассейннен төменгі ыдысқа құлайтын биіктікке тең биіктікке көтеріле алады. Ең жақсы нәтиже алу үшін жоғарғы ыдысты бассейнге мүмкіндігінше жақын, ал төменгі ыдысты екеуінің де астына қашық орналастырыңыз. Жоғарғы ыдыстағы су деңгейі құбыр суға тимейтіндей төменге түскенде, фонтан тоқтап қалады. Фонтанды қайта іске қосу үшін ауамен жабдықтау ыдысын судан босатып, фонтанмен жабдықтау ыдысын және бассейнді қайта толтырыңыз. Суды көтеру үшін энергия қажет.

Қайталау ұсынысы және оның нұсқалары

Жоғарыда айтылғандай, су бұрқағы B-ден C деңгейіне жеткен кезде жұмыс істеуді тоқтатады. Дегенмен, оны қайта іске қосудың бірнеше жолы бар, мысалы:
құбырларды сондай етіп жобалау, C толып, B бос болғаннан кейін олардың орнын ауыстыруға болатындай; C-ні босату және B-ні толтыру үшін клапандар қосу (фактически, C-ден B-ге суды ауыстыру); клапандардың орнына, суды қайнату және конденсациялау арқылы C-ден B-ге көтеру; A, B, C, D төрт контейнерлі су бұрқағын жасау, оны аударып, толы және бос контейнерлердің орнын ауыстыруға болады. Сонымен қатар, әртүрлі түс және тығыздыққа ие екі сұйықтықты қолданатын су бұрқақтары да бар, мысалы, Халит су бұрқағы.

Танымал мәдениетте

Ларри Флейнхардт салған Герон фонтанының мысалы Numb3rs телешоуының 4-ші маусымының 8-ші эпизодында ("Tabu" деп аталатын) көрсетілді. Герон фонтаны Гай Мартин жүргізген "Британия қалай жұмыс істеді" бағдарламасының бірінші бөлімінде көрсетілді.