Penyelam tindakan ganda

Penyelam tindakan ganda

Alexey Panov
"Quantic" №5, 2017

Saya ingin menambah beberapa butiran mengenai cerita tentang penyelam Cartesian (lihat "Quantic" No. 9 untuk 2015). Bermula, walaupun penyelam dipanggil Cartesian, ia pertama kali diterangkan oleh sami Itali Rafaello Magadti, pengikut Galileo dan kawan Torricelli.

Biar saya mengingatkan anda bahawa untuk pembuatan penyelam anda memerlukan botol plastik dengan cap skru dan botol kaca kecil. Isi botol dengan air ke atas, dan botol – sebahagiannya supaya apabila ia diturunkan ke dalam air dengan leher di bawahnya mengapung, hampir sepenuhnya direndam di dalam air – ia mempunyai keapungan positif minimum.

Sekarang masukkan botol itu ke dalam botol, bungkus gabus dengan ketat dan penyelam siap. Ia adalah perlu untuk memerah botol – jumlah udara dalam botol akan berkurangan dan botol akan mula jatuh. Izinkan botol – botol itu muncul. Ini adalah penyelam Cartesian.

Simpan penyelam

Ia berlaku, anda menyentuh botol sedikit lebih daripada yang anda perlukan, dan penyelam itu segera tenggelam dalam botol – ia berhenti bekerja. Jangan bimbang – tiada apa yang perlu dilakukan. Sebelum menanggalkan gabus, sedikit memerah botol dan, tanpa melonggarkan tekanan, balut gabus.Selepas botol dibebaskan, daya elastik akan mula berfungsi, berusaha untuk kembali ke bentuk bekasnya. Mereka mengatasi tekanan udara luaran dan meningkatkan jumlah botol, termasuk jumlah udara dalam botol. Penyelam akan mendapat keapungan positif, terapung dan bersedia untuk bekerja.

Dalam botol yang mendalam

Bayangkan botol mempunyai ketinggian tidak berpuluh sentimeter, tetapi puluhan meter. Sapukan dan buat penyelam turun ke bahagian bawah. Adakah anda fikir penyelam akan naik atau tidak? Kemungkinan besar tidak. Hakikatnya ialah apabila penyelam turun, tekanan hidrostatik cecair padanya bertambah, yang bermaksud bahawa jumlah udara di dalam botol berkurang, yang bermaksud bahawa daya saver penyelam juga berkurang. Dan jika botol itu cukup tinggi, maka pada ketinggian tertentu keapungan akan menjadi negatif dan penyelam akan tenggelam.

Ternyata penyelam itu mempunyai dua berdaya tahan kedudukan keseimbangan di dalam botol yang mendalam: apabila penyelam mengapung di kedudukan atas dan apabila ia terletak di bahagian bawah. Jika ia berada di salah satu negeri ini, maka selepas perturbasi kecil ia akan kembali ke sana juga.

Dalam kes ini, di kedudukan atas, keapungannya adalah positif, di kedudukan yang lebih rendah – negatif. Tetapi kemudian ternyata bahawa pada beberapa ketinggian pertengahan pelampungnya harus sifar. Dan ini adalah kedudukan keseimbangan yang lain – penyelam bergerak di dalam botol. Hanya tidak seperti dua yang pertama tidak stabil. Sekiranya penyelam dari kedudukan ini sedikit bergerak ke atas, maka dia akan mempunyai keapungan yang positif, dan dia akan meneruskan pendakiannya dengan cepat. Jika ia menyimpang sedikit ke bawah, maka ia akan mempunyai keapungan negatif, dan ia akan tenggelam.

Penyelam tindakan ganda

Rajah. 1. Botol, pipet Pasteur dan penyelam

Apa sebenarnya kedalaman botol untuk menampung tiga kedudukan keseimbangan, bolehkah beberapa meter? Di sini, sebagai contoh, seorang penyelam, yang ditunjukkan dalam Rajah 1, berada dalam botol kira-kira 20 cm tinggi, dan dia mempunyai ketiga-tiga ekuilibriya. Ia adalah untuk melaraskan penyelam ini bahawa satu pipet Pasteur diperlukan, ditunjukkan dalam Rajah 1. Fakta adalah bahawa jika anda ingin mendapatkan penyelam dengan tiga keseimbangan dalam botol rendah, anda mesti memastikan bahawa botol itu mempunyai minimum keapungan positif, dan ini dapat dicapai dengan menambahkan air kepadanya secara literal satu titisan pada satu masa.

Apa yang baik tentang penyelam itu? Kami memerah botol, ia turun, dan kemudian apa? Ternyata ada beberapa cara untuk membuat penyelam naik. Oleh itu, kita mempunyai penyelam dengan tiga posisi keseimbangan, dan pada masa ini dia berada di bahagian bawah botol.

  • Jika anda memukul bahagian bawah botol di atas meja, penyelam melompat, seperti pada trampolin, naik di atas keadaan keseimbangan yang tidak stabil, selepas itu ia memperolehi keapungan positif dan naik ke puncak dirinya. Daripada mengalahkan botol di atas meja, anda boleh memukul penumbuk anda di atas meja – kesannya adalah sama.
  • Tetapi cara yang sesuai untuk botol tinggi – susu liter dan jumlah yang lebih besar. Biarkan penyelam berada di bahagian bawah; mengambil gabus dan menaikkan botol – penyelam muncul. Ternyata di bawah tindakan graviti botol bulat yang tinggi yang tidak terletak di atas meja meningkatkan jumlahnya, tekanan udara di dalamnya jatuh, dan penyelam memperolehi apungan positif.
  • Cara lain. Kami akan sangat cenderung sebotol sehingga ketinggian lajur air di atas penyelam berkurangan dengan ketara.Di peringkat penyelam, tekanan air akan berkurang, udara di dalamnya akan berkembang, dan penyelam akan mula meningkat. Pada satu ketika, letakkan botol secara menegak, dan penyelam akan berada di bahagian atas.

Kami memakai kuk

Rajah. 2 Botol dengan pengapit, sangat berguna untuk menetapkan penyelam

Berikut adalah cara lain yang mudah untuk mendapatkan penyelam dengan tiga ekuilibria. Letakkan botol dengan keapungan positif dalam botol dan letakkan cacing di atasnya (rajah 2).

Kami akan mula perlahan-lahan memerah klem, setiap kali memeriksa sama ada kedudukan penyelam yang lebih rendah telah menjadi stabil. Apabila ini berlaku, kita mendapat penyelam dengan tiga ekuilibria.

Penyelam simetris

Sesetengah asimetris kami mendapat penyelam. Anda menurunkan penyelam dengan menekan botol, dan mengangkatnya, anda perlu mengetuk meja, atau mengangkat botol, atau memiringkannya. Anda boleh menghapuskan asimetri ini dengan menggunakan botol dengan keratan rentas bujur (Rajah 3).

Rajah. 3 Botol oval

Biarkan penyelam dengan tiga kedudukan keseimbangan berada di bahagian paling atas botol tersebut. Squeeze berlawanan sisi rata botol terhadap satu sama lain – jumlahnya akan berkurangan dan penyelam akan turun.Sekiranya penyelam itu telah turun, tekankan sisi bulat yang bertentangan ke arah satu sama lain – jumlah botol akan meningkat dan penyelam akan naik.

Untuk tujuan ini, anda boleh menggunakan botol plastik dengan segi empat tepat atau, katakan, dengan sekatan rentas segi tiga – ini juga berlaku.

Membuat bulat botol bulat

Botol bujur biasanya menjual detergen dan bahan kimia lain. Untuk membuat penyelam, anda perlu menunggu lama sehingga mereka menjadi kosong. Botol susu adalah perkara lain, mereka dikosongkan dengan cepat, walaupun mereka mempunyai sekatan salib. Walau bagaimanapun, kami mengambil botol susu 1.5 liter dan meletakkan sebotol di dalamnya dengan keapungan negatif yang minimum – ia segera jatuh ke bahagian bawah botol. Kami akan bertindak seolah-olah menyelamatkan penyelam. Kencangkan botol supaya udara sedikit melarikan diri daripadanya – hanya sedikit kurang daripada yang diperlukan untuk menyelamatkan penyelam, dan, tanpa melonggarkan tekanan, memutar gabus. Selepas prosedur ini, penyelam akan mempunyai dua keadaan keseimbangan baru – pertengahan tidak stabil dan stabil atas.

Pada masa yang sama, daya elastik akan berusaha mengembalikan botol ke bentuk bulat terdahulu, dan tekanan udara berlebihan luaran akan menghalangnya.Akibatnya, botol akan memperoleh bentuk bujur, dan kami akan memperoleh penyelam simetri berganda.

Sesetengah botol yang lebih kecil diperolehi, sebagai akibat daripada prosedur yang diterangkan, bukan bujur, tetapi segi tiga, dan ini juga sesuai untuk kita.

Butiran teknikal

Rajah. 4 Kebergantungan boleh laras dalam gelas yang berasingan.

Bagi penyelam, mudah untuk menggunakan flacon dengan leher sempit, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1. Keapungan mereka boleh diselaraskan dengan pipet di dalam bekas berasingan – dalam balang atau dalam gelas (Rajah 4). Jika botol itu tenggelam, maka, tanpa mengeluarkannya dari kaca, satu lagi gelembung udara harus ditambah kepadanya dari pipet itu. Sebaliknya, jika bahagian bawah botol mengapung tinggi di atas permukaan air, perlu mengambil botol itu, tambah satu lagi drop di dalamnya dan kembalikan ke kaca.

Setelah penyesuaian itu, botol harus dipindahkan ke leher ke botol. Jika anda bertindak dengan teliti, apabila memindahkan air dari botol tersebut tidak tumpah (Gamb 5).

Rajah. 5 Air tidak menumpahkan botol ini.

Rajah. 6 Penyelam pettet

Botol berwarna figured dengan kapasiti 2 ml dijual, sebagai contoh, di kedai "Rumah Aromas".Di sana anda boleh membeli pipet Pasteur, yang mana ia mudah untuk mengawal jumlah cecair dalam botol. Pipette adalah baik kerana anda boleh membina penyelam darinya. Betulkan berat kecil pada pipet dan potong baki yang tinggal dari itu – penyelam siap (Rajah 6).

Satu perkara yang terakhir: sebelum anda membuat eksperimen anda, pastikan anda melihat video Beniamino Danese bertajuk "Le caraffine di Magiotti".

Artis Alexey Weiner


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: