Comment l’eau a été amenée à couler vers le haut. Dessin, description

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Comment l'eau a été forcée de s'écouler vers le haut. Laboratoire scientifique pour enfants

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Les manuscrits arabes anciens nous ont raconté l'histoire des créations étonnantes de l'ancien inventeur Héron d'Alexandrie. L'un d'eux est un magnifique bol miracle dans le temple, d'où coulait une fontaine. Il n’y avait aucun tuyau d’alimentation visible nulle part et aucun dispositif mécanique à l’intérieur. D'où vient l'eau ? Pourquoi s'est-il précipité vers le haut ?!

Même une personne moderne serait surprise. Après tout, cela est contraire à la loi de la gravitation universelle !

Mais on a pu voir l'arrière-arrière-arrière-petit-fils de la fontaine du Héron lors d'une récente exposition de créativité scientifique et technique des jeunes. Parmi ses objets exposés se trouvait un récipient très semblable à un bol ancien. De l'eau en jaillissait également. On pouvait toucher le récipient, le ramasser... Mais la provenance et la provenance de la fontaine restaient un secret. Miracle?

"Non", a répondu l'auteur du jouet, Viktor Zhigunov. Et il nous a expliqué le principe de fonctionnement à l'aide d'un modèle simple.

Prenez un tube d'environ 400 mm de long, insérez-y deux bouchons en caoutchouc dense et des morceaux de stylo à bille dans les bouchons, comme indiqué sur la figure 1. Retournez ensuite le tube et remplissez l'espace entre les bouchons avec de l'eau. Après avoir tout remis dans sa position d'origine, plongez l'appareil dans une baignoire remplie d'eau, et veillez à le faire verticalement. Et vous verrez un jet d’eau jaillir de la tige supérieure. Pourquoi? La solution est simple. L'eau du bain appuie sur l'air situé sous les bouchons, qui, à son tour, appuie sur l'eau versée entre eux et la pousse vers l'extérieur. Voici l'explication du secret de Héron !

Comment l'eau a été forcée de couler vers le haut

Vous vous demandez peut-être ce qui a fait jaillir l’eau alors qu’aucune force n’était appliquée sur le vaisseau de Heron et qu’il n’était pas immergé dans l’eau ?

Construisons un autre modèle : une fontaine automatique. Prenez des cubes en plastique colorés (vous êtes nombreux à en avoir qui traînent). Connectez-les comme indiqué sur la figure 2 et fixez-les au cadre métallique. Utilisez un clou chauffé pour percer des trous dans les cubes. Insérez-y des tubes tressés en caoutchouc ou en plastique retirés des fils électriques. Il est conseillé que leur diamètre interne ne dépasse pas 2-3 mm. Assurez-vous que dans les cubes, certains tubes touchent presque le fond, d'autres touchent presque le haut. Toutes les connexions doivent être serrées.

Choisissez le « bol » dans un jouet cassé approprié ou découpez-le dans la coque d'une vieille balle en caoutchouc et la pointe dans la recharge d'un stylo à bille.

La fontaine est prête. Il faut maintenant le « charger ». Versez de l'eau petit à petit dans le bol. L'eau s'écoulera progressivement dans le cube inférieur gauche. Après l'avoir rempli, retournez votre appareil : l'eau coulera dans le cube supérieur. Retournez à nouveau et ajoutez de l'eau dans le bol. Répétez l'opération encore et encore jusqu'à ce que tous les cubes supérieurs soient remplis. Maintenant, la fontaine va frapper.

Lorsqu'elle est épuisée, tournez l'appareil à 180° - il se rechargera et tout se répétera.

Le principe de fonctionnement d'un tel dispositif n'est pas difficile à comprendre : dans cette expérience, l'eau fonctionne, élevée dans certains cubes à une certaine hauteur par rapport à d'autres niveaux.

Victor Zhigunov n'était pas le seul à tenter de construire une maquette fonctionnelle de la fontaine du Héron. Aux États-Unis, l'inventeur John Folkis a travaillé sur le même problème. La figure 3 montre le modèle de travail qu'il a développé. Il est fait de verre organique, donc à travers les parois transparentes vous pouvez voir où et comment l'eau s'écoule.

Sur la figure 3a, la fontaine est préparée pour fonctionner. Sous l'influence de la gravité, l'eau s'écoule du compartiment supérieur vers le compartiment inférieur. L'air s'y comprime progressivement et commence à exercer une pression sur le liquide dans le compartiment central - après tout, ils communiquent entre eux. En conséquence, le liquide monte à travers le tube de la buse et commence à en jaillir (Figure 3b). Cela continue jusqu'à ce que le niveau d'eau dans le compartiment central descende au point où l'eau ne touche que l'extrémité inférieure de la pointe (Figure 3c). Désormais, pour activer l'appareil, il est nécessaire de « charger » à nouveau - pour redistribuer l'eau dans les compartiments. On le retourne à 180°, et tout sera répété, uniquement dans l'ordre inverse (Figure 3d, e et f).

L'inventeur américain a fabriqué un autre jouet intéressant basé sur un principe similaire, en utilisant une roue hydraulique. L'eau (voir Fig. 4), débordant du tube, le fait tourner. Beaucoup de gens qui voient ce jouet pour la première fois pensent qu’il s’agit d’une machine à mouvement perpétuel. Mais maintenant, il ne vous sera pas difficile d’expliquer son travail.

La Fontaine du Héron, les appareils de Zhigunov et Folkis, sont-ils seulement capables de nous surprendre avec des astuces amusantes ? Viktor Zhigunov estime que de telles structures peuvent avoir des applications industrielles assez sérieuses. Par exemple, en utilisant le principe de Heron, il est possible de créer des unités de pompage continu hautes performances capables d'élever l'eau à une hauteur de plusieurs mètres sans consommer un seul gramme de charbon ou d'essence, ni un watt d'énergie électrique. La figure 5 montre clairement comment cela peut être réalisé. Un barrage est installé sur la rivière, dont le bord supérieur se trouve juste en dessous du niveau de l'eau. L'eau, débordant du bord, tombe sur le rotor, assemblé à partir de plusieurs gros fûts reliés par des tubes, comme dans l'un de nos modèles, et le fait tourner.

Mais vous pouvez vous passer complètement d'un barrage si le même rotor, comme le montre la figure 6, tourne sur un arbre dans un état immergé. Un système de barils connectés en série va alternativement prendre de l'air et de l'eau à l'intérieur et la faire monter. Ainsi, l'énergie gratuite du débit de la rivière pourra, sans convertisseurs intermédiaires, fournir de l'eau pour l'arrosage des jardins et potagers, alimenter les systèmes d'irrigation, et être utilisée pour d'autres besoins industriels.

Essayez d'utiliser les conseils de l'ancien artisan et de ses disciples - nos contemporains.

Auteur : V.Aleshkin

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Des scientifiques de l'Université du Maryland, dirigés par Lian Bing Hu (Liangbing Hu), ont réussi à fabriquer des membranes sélectives d'ions à partir d'un matériau plus abordable - le bois. Le bois est un matériau composite composé de fibres de cellulose dans une matrice de polymère de lignine plus résistant. Le bois a une structure poreuse et, en raison des charges négatives à la surface, il possède même certaines propriétés sélectives d'ions - il laisse passer principalement des ions chargés positivement. Cependant, les pores du bois sont trop grands et la sélectivité ionique du bois est inférieure à celle des matériaux artificiels. De plus, le bois est un matériau anisotrope, c'est-à-dire que ses propriétés diffèrent grandement selon la direction. La conductivité est plus élevée pour les sections poreuses et la résistance est plus élevée pour les coupes longitudinales (et la surface des coupes transversales est également limitée par le diamètre de l'arbre, tandis que les coupes longitudinales peuvent avoir une surface beaucoup plus grande) . Et enfin, le bois n'est pas assez stable : au contact prolongé de l'eau, ses fibres gonflent progressivement et la structure du matériau se brise. Les scientifiques ont essayé d'améliorer les propriétés du bois avec un revêtement en hydrogel polymère.

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