Античные часы

Надежность и точность этой конструкции проверена тысячелетиями. Еще в Древней Греции и Древнем Риме были распространены водяные часы – клепсидры, различные по исполнению, но аналогичные по конструкции.

Изначально вам может показаться, что постройка такого прибора слишком сложна, но это обманчивое впечатление. Возьмите две пластиковые бутылки (рис. 40) – 2-литровую (1) и 1,5-литровую (2), причем стенки бутылок должны быть цилиндрическими и гладкими. В днище 2-литровой бутылки проделайте отверстие, в которое плотно должна входить 1,5-литровая бутылка, а в пробку (3) аккуратно воткните иглу от капельной системы (4). Бутылку 2 вставьте в бутылку 1 без пробки, горлышком вниз. Таким образом у вас получится устройство для автоматического регулирования уровня водяного столба.

Рис. 40

Чтобы задать желаемую высоту водяного столба, проколите в стенках бутылки 2 отверстия (5) на соответствующей высоте. Вода в данном устройстве выполняет функцию, аналогичную гире или пружине механических часов. Регулятором подачи жидкости (6) установите желаемый темп падения капель. Именно капли в данных часах отмеряют время. Чем ниже темп капания, тем на дольше хватит порции воды.

Чтобы собранную конструкцию можно было подвесить, в верхней части бутылки 1 проделайте три или четыре дырочки. Через эти вспомогательные отверстия проденьте прочную нить и закрепите устройство на необходимой высоте.

Для регистрации времени подсоедините свободный конец капельницы с иглой (7) к пробке (8) прозрачной емкости (10) – это будет своего рода циферблат. Изготовить этот элемент клепсидры можно из 0,5-литровой пластиковой бутылки, хотя для более экономного расхода воды и точных показаний времени лучше использовать прозрачную пластиковую трубку диаметром около 2 см. Важно, чтобы стенки трубки или бутылочки были ровными. В бутылочке нужно отрезать дно или проделать в нем отверстие для циркуляции воздуха.

Теперь разместите все элементы смонтированных часов. Обратите внимание: верхний край «циферблата» 10 должен находиться несколько ниже, чем регулятор подачи воды 6, иначе вода не сможет равномерно поступать. Для большей наглядности воду в клепсидре желательно подкрасить.

Для сброса воды, достигшей крайней верхней метки «циферблата», его необходимо оборудовать сифоном. Решить эту задачу предлагаем следующим образом: в пробку 8 вставьте еще одну иглу с трубочкой от капельной системы. Эта игла должна быть достаточно длинной, чтобы остаточный уровень воды после перелива оставался на нулевой отметке. Если длины иглы не хватает, дорастите ее до нужных размеров кусочком трубочки от все той же капельной системы.

Для большей наглядности схема соединений в пробке 8 на рис. 40 представлена на рис. 41, где 1 – игла, подающая воду; 2 – игла от переливного сифона; 3 – трубочка, подающая воду; 4 – переливная трубочка сифона; 5 – пробка «циферблатной» емкости; 6 – нулевая отметка.

Рис. 41

Теперь настал черед градуировки и калибровки прибора. Заполните подкрашенной водой бутылку 2 и вставьте ее в бутылку 1. В бутылке 1 вода должна находиться на постоянном уровне. Двигая колесиком регулятора 6, заполните емкость «циферблата» до уровня сифонной трубки 9. Затем добейтесь капельной подачи воды, желательно, чтобы интервал между каплями составлял примерно 1 с. На уровне сифонной трубки-иглы нанесите маркером метку 0.

Возьмите часы или включите на мобильном телефоне режим секундомера и через каждые 5 минут отмечайте маркером положение уровня воды в емкости «циферблата». Процесс градуировки может занять довольно много времени, но в результате у вас должен получиться тщательно отрегулированный и полностью готовый к работе прибор. Верхний уровень сифона лучше всего установить на уровне, соответствующем 12 часам, так будет удобнее следить за временем. Само собой разумеется, этот уровень должен быть ниже верхней кромки емкости «циферблата».

На выбранном вами уровне зафиксируйте липкой лентой трубочку перелива и опустите ее свободный конец в банку или бутылку. Собранную воду можно использовать многократно. Учтите, что нижний край переливной трубки должен быть несколько ниже, чем пробка циферблатной емкости.

Жидкостный манометр

Для регистрирования изменения давления жидкостей и газов необходим прибор манометр (свое название он получил от греческих слов «манос» – «редкий, неплотный» и «метрео» – «измеряю»). Самый простой, но, тем не менее, эффективный и надежный манометр – жидкостный. Изготовить его самостоятельно очень легко. Для этого вам необходимо лишь зафиксировать на вертикальной плоскости прозрачную трубку (1), изогнутую в форме латинской буквы U, как показано на рис. 42.

В качестве устойчивой вертикальной поверхности отлично подойдет обычная картонная коробка (2), например, из-под обуви. Трубочку можно взять от капельной системы. Пластиковые переходники (3) от все той же капельной системы, установленные на входном конце трубки манометра, облегчат подключения прибора к испытуемым объектам. Закрепить трубочку в нужном положении можно липкой лентой (скотчем), или кусочками мягкой проволоки, или нитками (4). Осталось только заполнить манометр рабочей жидкостью (5), в нашем случае это будет вода, и он готов к работе. Воду желательно подкрасить чернилами, чтобы четче видеть изменения показаний прибора. Наполнять манометр водой удобно медицинским шприцем.

Рис. 42

В неподключенном состоянии в обоих плечах манометра жидкость будет стоять на одном уровне, так как они уравновешены атмосферным давлением. Это положение нужно отметить на картоне ручкой или маркером как нулевое – 0. Подсоединив ко входному концу манометра соединительную трубку (6), вы можете убедиться в том, что он работает. Несильно втяните в себя через эту трубочку воздух, и вы тут же заметите движение жидкости вниз относительно нулевой отметки. Затем легонько подуйте в трубочку, и жидкость поднимется соответственно вверх. Таким образом, вы воочию убедитесь, как манометр реагирует на падение (разрежение) и на повышение давления.

Этот простой и надежный прибор может быть использован во многих захватывающих опытах. Кроме того, он идеально подходит для поверки горизонтальных поверхностей, так как в нейтральном (нулевом) положении оба плеча манометра находятся на одном горизонтальном уровне и точность их положения избыточна.

Вопреки закону Архимеда

На первый взгляд, предлагаемый опыт противоречит закону Архимеда. Покройте дно стеклянного сосуда тонким слоем парафина и положите на него кубик из парафина (рис. 43). Затем осторожно налейте в сосуд воды. Как ни странно, но парафин не всплывет, хотя его плотность меньше плотности воды. Слегка наклоняя сосуд, можно заставить кусок парафина передвигаться по дну, но он все равно не всплывет.