Схема устройство фонтана: Устройство фонтана, как же работают фонтаны. Схемы, описания, составляющие, принцип работы

Содержание

Устройство фонтана, как же работают фонтаны. Схемы, описания, составляющие, принцип работы

Фонтан – гидротехническое сооружение, предназначенное для перемещения водных масс в замкнутом или открытом цикле. Примерно так, звучит научное определения понятия «фонтан», которое характеризует основные функции данной архитектурной формы. В большинстве случаев, это небольшой искусственный водоём, выполняемый как вровень с поверхностью, так и виде надстроек.

Основные составляющие фонтана

Для обеспечения функционирования фонтана и выполнения основной его задачи (перемещение водных масс) необходимо наличие достаточного количества воды. Для этих целей, используются специальные водные резервуары (кессоны) пополняемые из природных (озеро, река, пруд) или искусственных источников водоснабжения (центральный водопровод).

Обустройство данных сооружений относится к задачам высокой сложности и выполняется специализированными организациями. Материал кессона достаточно разнообразен и зависит от возможностей Заказчика – бутилкаучуковая пленка, формовочная глина, бетонные кольца, полихлорвиниловые или стальные ёмкости (нержавейка). Что касается самой фонтанной чаши, то здесь выбор невелик и ограничивается технологией – бетон, композитные материалы или нержавеющая сталь. В редких случаях, при неограниченном бюджете, могут использоваться мрамор, бронза или её сплавы.

Перемещение воды

Перемещение воды – важный вопрос, требующий серьёзного и профессионального подхода. В данном случае, вариантов может быть несколько, от наиболее простых – имитация естественных родников или ручейков, до сложных архитектурных форм – колокол или каскад. В данном случае всё определяется типом выбранной фонтанной насадки, которая и формирует общий водный поток. Однако не стоит забывать о таком немаловажном моменте, как «привод» — насосная станция, которая обеспечивает достаточное давление в системе при использовании тех или иных типов распылителей.

Наиболее простой, но менее эффективный вариант – погружной насос, оборудованный непосредственно в самом фонтане. Преимущества – простота монтажа, недостаток – низкая производительность. Более сложный, но и более производительный тип установок – центробежная насосная станция. Устанавливается в специально отведённых местах, обычно – вблизи кессона. Несмотря на то, что данный проект будет значительно дороже его эффективность в разы выше, что позволяет реализовывать достаточно сложные проекты.

Итак, подведём итог. Фонтан – водный резервуар, насосы для фонтана и насадки для фонтана. Всё остальное, не что иное, как оболочка и полезные дополнения, позволяющие реализовать эстетическую и технологическую стороны проекта.

Деталировка (подробное описание) фонтана

Бассейн

Небольшие чаши изготавливаются из самых разнообразных материалов и по различным технологиям – композитные, пластиковые, металлические и даже деревянные. Что до больших сооружений, для них существует единая технология – ЖБИ конструкции. К слову, проектируя большие архитектурные формы, Вам не обойтись без помощи профессионалов. Только опытные проектировщики смогут обеспечить корректное положение всех составляющих, скрывая технические моменты архитектурными дополнениями.

Насосная станция

В данном случае, речь идёт о помещении для насоса, установленного вне пределов водного бассейна. По технологии, это должно быть подземное помещение, расположенное ниже уровня воды в фонтане. Желательно, оборудование собственной системы канализации и отвода воды, в случае возникновения аварийной ситуации.

Насадки и дополнения

Поскольку фонтанная насадка не всегда есть произведение искусства, но является неизменной частью в создании единой композиции, некоторые типы распылителей могут инсталлироваться в другие архитектурные и ландшафтные формы. Данный элемент тесно связан со всей структурой (мощность насосной станции, диаметры труб, общая архитектурная структура).

Насос

Насос для фонтана — это «сердце». Именно он определяет функциональность всей формы и обеспечивает корректное исполнение заданных параметров. В частности, обеспечивает стабильное давление в системе, позволяющее гарантировать целостность водной композиции.

Фильтрующий элемент

Фильтр – важнейшая составляющая, позволяющая продлить срок эксплуатации насосной станции и фонтанных насадок. Дабы продлить срок службы самого фильтра, а также увеличить интервалы между плановыми очистками, рекомендуется увеличить общую площадь водозабора.

Фитинги

В миру – «гильзы». Специальные втулки, позволяющие завести трубопровод через дно или боковые стенки бассейна. Выполняются из материалов, устойчивых к коррозии (нержавейка, томбак и т.д.), что позволяет вмуровывать их непосредственно в бетон. Для бассейнов из пластика, применяются специальные зажимные фланцы.

Всасывающий трубопровод

Часть трубопровода, обеспечивающая подачу воды из кессона к насосной установке. Выбор диаметра трубы, осуществляется путём расчётов и подбирается в соответствии с производительностью насоса, при этом скорость проходящего потока не должна превышать 2м/с.

Задвижка

Запорная арматура, предназначенная для отсечки воды на всасывающий или питающий трубопровод в период проведения ремонтных работ.

Питающий трубопровод

Обеспечивает подачу воды от насоса к фонтанным насадкам. Диаметр трубопровода рассчитывается для насосной установки и должен обеспечивать стабильный проток воды, со скоростью движения до 2м/с.

Распределитель

Узел распределения. Обеспечивает перенаправление водного потока к отдельным фонтанным насадкам.

Дренажная арматура

Система водоотвода, позволяющая контролировать уровень воды в фонтане, обеспечивая отток дождевых вод, а также обеспечивает полное опорожнение бассейна на период зимних заморозков.

Донный слив, оборудованный системой грязеочистки

Сливная канализация, работающая в паре с дренажом. Предназначена для аварийного или сезонного спуска воды. Оборудована фильтром, который предотвращает засорение системы канализации.

Арматура для автоматического контроля уровня воды

Встраивается в боковую стенку бассейна и позволяет, как добавлять, так и отводить воду.

Арматура для закачивания воды

Монтируется в нижней точке бассейна. Предназначена для закачивания воды. Отличается высокой надёжностью, что подтверждено сертификатом европейского стандарта DIN 1988.

Переливной трубопровод

Переливная станция, позволяющая организовать эффективное водоотведение в случае атмосферных осадков. Может использоваться, как для бассейнов, так и для фонтанов. В случае применения в общих бассейнах, диаметр трубы должен быть не менее 100 мм.

Переливной трубопровод с арматурой

Переливная конструкция, оборудованная системой обратной подачи воды, что позволяет использовать её для контроля уровня, как в случае его повышения, так и в случае понижения.

Сливной трубопровод

Система слива, оснащённая грязевым фильтром. Может использоваться, как в фонтанах, так и в общих бассейнах, при условии, что диаметр трубы будет не менее 100 мм. Предназначается для планового или аварийного спуска воды.

Трубопровод подачи

Система для пополнения воды в фонтанах. Используется в паре с автоматической системой контроля уровня воды. Встроенный фильтр, позволяет очищать закачиваемую воду от механических и органических включений.

Электромагнитный клапан

Запорная арматура, совмещённая с системой автоматического контроля уровня воды. Предназначена для закачивания чистой воды.

Фитинг для кабельного ввода

Герметичная вставка, предназначенная для прокладки кабельно-проводниковой продукции сквозь стенки или дно чаши фонтана.

Защитная труба для кабеля

Защитный элемент, позволяющий предотвратить механические повреждения силового кабеля. Облегчает монтаж, демонтаж и обслуживание кабельно-проводниковой продукции.

Клеммная коробка

Пост разводки и подключения кабельно-проводниковой продукции. Предназначен для обслуживания силовых и оперативных сетей.

Шина защиты кабеля

Дополнительный защитный элемент, предупреждающий повреждение кабельно-проводниковой продукции.

Подводная подсветка

Набор для оборудования освещения водной толщи в ночное время суток. В паре со светофильтрами, позволяет создавать поистине феерические композиции, способные поражать воображение.

Система электронного управления

Система автоматического контроля, оборудованная на базе единого управляющего блока. В её состав включены все необходимые устройства, обеспечивающие корректную эксплуатацию фонтана при отсутствии вмешательства со стороны человека. В частности, установлена система защиты электрооборудования, оборудована автоматическая система управления основными процессами (слив, долив, аварийное откачивание воды), а также системы освещения и распределения водных потоков.

Крышка-решетка

Защитная конструкция, обеспечивающая защиту основных узлов и элементов автоматического управления фонтаном. В частности, используется для предотвращения несанкционированного вмешательства в электрооборудование, защищая его от механических повреждений.

На этом всё. Обладая необходимыми знаниями, Вы сможете спроектировать фонтан, ещё до начала его обустройства. Тем не менее, хотим ещё раз напомнить народную мудрость – «Дело мастера боится», т.е. поручая эту работу мастерам, Вы гарантированно обречены на успех. Более того, только профессионал поможет сэкономить Ваше время и деньги, подобрав наиболее оптимальный и доступный по средствам вариант проекта.

Цены на фонтаны

Различная подстветка для фонтанов

Фильтры для бассенов

 

 

Схема вечного фонтана Герона из пластиковых бутылок: принцип работы без насоса


Все современные фонтаны устанавливаются с насосным оборудование. Или не все? Конечно, нет, так как существует несколько способов заставить воду течь и даже фонтанировать без агрегатов принудительного действия. Использовать эти методы можно и в строительстве дачного фонтана Герона из бутылок, который будет функционировать без насоса.

Ели высота конструкции большая, то можно получить хороший напор

Вернуться к оглавлению

Содержание материала

  • 1 Как заставить течь воду без постороннего вмешательства
  • 2 Геронов фонтан – рециркуляционная система без электричества
    • 2.1 Схема и принцип работы фонтана Герона
  • 3 Видео: принцип работы фонтана в сюжете программы «Галилео»
  • 4 Заключение

Как заставить течь воду без постороннего вмешательства

Если вы посещали школьные уроки физики, то уже должны представлять, за счет какой силы проще все заставить что-то двигаться. Конечно же, речь идет о гравитации или, по-другому, силе тяжести.

Для ее задействования вещь нужно поднять на некоторую высоту и отпустить. То же самое происходит и с водой. Если резервуар с ней поднять над землей и открыть пробку, то она за некоторое время вытечет.

Насос закачивает воду в бак, после чего она стекает по трубе вниз

Сила тяжести будет изначальным двигателем, который запустит наш фонтан.

Идем дальше:

  • Присоединяем теперь к нашей гипотетической емкости трубку, которая будет уходить вниз – там мы направим воду строго в определенную точку.
  • Если эту трубку внизу загнуть кверху, то вода начнет вылетать из нее с напором. Вот, в принципе, простейшее строение фонтана.
  • Чем выше поднимается резервуар с водой, и чем шире диаметр трубы, тем сильнее будет напор. Давление в этом случае выражается в высоте водяного столба.

Подобным образом можно организовать фонтан для дачи, если есть какой-то источник, из которого основная емкость будет постоянно пополняться.

Например, можно задействовать ручей. В этом случае, помимо подачи следует побеспокоиться и о водоотведении.

Такой фонтанчик без насоса не сделаешь

Так как ручьи отыщутся далеко не на каждом участке, да еще и особенности рельефа могут не соответствовать, рассматривать подобный способ устройства фонтана не стоит.

Но для наполнения бака можно использовать и другие источники – тот же летний водопровод. Однако где-то там далеко воду в него также нагнетает насосное оборудование.

Так как же сделать постоянно работающий фонтан без насоса? Для этого одной силы тяжести недостаточно. Решение проблемы кроется в ее совместном действии с давлением. По этому принципу работает древний фонтан Герона.

Вернуться к оглавлению

Геронов фонтан – рециркуляционная система без электричества

Герон Александрийский – это греческий механик и математик, живший во второй половине I века нашей эры. Этого ученого ставят в один ряд с самыми гениальными изобретателями человечества за всю его историю.

К изобретениям инженера причисляют: первые автоматические двери, самозаряжающийся арбалет, паровую турбину, первый одометр и многое, многое другое.

Подробности жизни Герона практически неизвестны

Этот изобретатель отметился созданием многих устройств, работающих с водой. К ним же и относится знаменитый фонтан без насоса.

Схема и принцип работы фонтана Герона

Классический фонтан Герона состоит из трех емкостей, соединенных между собой в определенной последовательности трубками. Ниже представлена схема взаимодействия этих сосудов.

Схема фонтан Герона

Первая емкость (№1) может быть открытой – таковой она чаще и делается.

Трубка из нее ведет в герметично закрытый сосуд (№2). Она достает практически до его дна.

Из крышки этого сосуда берет начало еще одна трубка. Она воды касаться не должна, поэтому и укорочена. Тянется трубка до следующего герметичного сосуда (№3), заканчиваясь точно под пробкой.

Еще одна трубка также практически достает до дна третьего сосуда. Ее второй конец выходит наружу и является патрубком, их которого будет бить струя.

Фонтан Герона из пластиковых бутылок

Работает это все по следующему принципу:

  1. Третий сосуд (вторая герметично закрытая колба или №3) нужно до конца заполнить водой. Сделать это можно заранее, перед его закупориванием.
  2. Затем в открытую емкость (№1) наливается немного воды.
  3. Эта вода начинает перетекать в первую закрытую бутылку (№2), в результате чего замыкается цепь.
  4. Вода под воздействием силы тяжести течет вниз. От этого в сосуде растет давление воздуха, который по цепочке передается в третью емкость (№3), выдавливая из нее воду. В результате она опорожняется, и вода перетекает в закрытую колбу номер один (№2).

Несложно понять, что как только вода в последней емкости закончится, фонтан прекратит свою работу. Это важная недоработка знаменитого ученого, которая не позволяет создать вечное устройство.

Но вопрос можно решить. Для того чтобы получить усовершенствованный фонтан Герона, конструкцию нужно, как это ни странно, упростить.

Вечный фонтан Герона своими руками из бутылок

Избавляемся от третьей емкости, которая, по сути, совершенно ни к чему не нужна. Схема будет состоять из одной герметичной и одной открытой емкостей и двух кусков трубок, разных по диаметру.

Чтобы поддерживать стабильное давление в системе, необходимо, чтобы сливная трубка была немного больше по диаметру, чем выходная, через которую будет бить струя.

Итак, емкости соединяются трубками. По короткой, которая не достает до воды, вода будет стекать из чаши вниз. По длинной, дотягивающейся практически до дна, жидкость будет подниматься обратно, снова восполняя уровень воды в чаше. В результате цепочка получается полностью замкнутой.

Практически пошаговая инструкция по изготовлению фонтана Герона

Для запуска вечного фонтана Герона наливаем в бутылку воду, чтобы закрыть полностью длинную трубку. Затем наливаем в чашу немного воды, и работа устройства начинается.

Если ничего не происходит, то необходимо удалить из системы воздушную пробку. Для этого можно всосать в себя воздух из выходного патрубка фонтана.

Фонтан Герона из двух бутылок можно собрать как первую пробу, прежде чем пытаться соорудить что-то более серьезное.

Все предельно просто. По такому принципу даже предлагается делать вечный двигатель. Для этого по ходу движения воды располагается турбина, которая приводится во вращение жидкостью.

По сути, схему можно еще упростить. На фото вечный двигатель, который придумал Роберт Бойль.

Конусовидный сосуд в основании соединен со шлангом. Если создать в нем перепад давления, за счет вытягивания воздуха по манере того, как это делают шоферы, сливая бензин из бака автомобиля, вода начнет подниматься выше своего уровня в сосуде. Цепь также замыкается, и фонтан будет работать бесконечно долго.

Вечный двигатель Роберта Бойля

Совет! Фонтан Герона из одной бутылки можно сделать по такому же принципу.

Вернуться к оглавлению

Видео: принцип работы фонтана в сюжете программы «Галилео»

Вернуться к оглавлению

Заключение

Полученные сегодня знания можно использовать при создании достаточно габаритных фонтанов для дачи, так как принцип действия ничем отличаться не будет.

Использование продуктов RIB® в фонтанном насосе

Недавно мне позвонил клиент в нашу группу технической поддержки с уникальной проблемой, связанной с применением фонтанного насоса. После того, как он объяснил свои потребности, я был уверен, что конфигурация наших продуктов решит его проблему.

Проблема

Фонтаны используют насосы, чтобы выкачивать воду и выбрасывать ее в воздух. Если уровень воды становится слишком низким, в насосе может не хватить воды, и он начнет работать всухую. Это может серьезно повредить насос. Для защиты от этого фонтаны обычно оснащены поплавковым выключателем, который контролирует уровень воды и отключает насос, если уровень воды становится слишком низким.

В данном случае заказчик работал с отделом парков, у которого было несколько старых фонтанов. Эти фонтаны были оборудованы поплавковыми выключателями. Однако в департаменте заметили, что в ветреные дни вода иногда становилась настолько изменчивой, что поплавковый выключатель неправильно считывал уровень и начинал многократно включать и выключать насос. Короткий цикл работы насоса в этом случае может привести к почти такому же повреждению насоса, как и работа всухую. Чтобы предотвратить это, заказчик хотел систему, в которой поплавковый выключатель мог бы выключать насос, но не перезапускать его автоматически. Вместо этого он просто дал бы указание предупредить отдел технического обслуживания парка.

Применение фонтанного насоса (решено)

Одно из возможных решений включает использование оригинального реле в коробке® (RIBU1C), универсальной логической схемы с фиксацией (RIBMNLB-1), понижающего трансформатора (TR20VA001) и предварительно упакованного переключателя ( SIB05S). Рис. 1 представляет собой схему подключения для этого решения.

Когда система работает нормально, на катушку RIBU1C подается питание, а его нормально открытый (НО) контакт остается замкнутым. Это удерживает вход защелки/ошибки RIBMNLB-1, который питается от понижающего трансформатора 120–24 В переменного тока (TR20VA001). Когда на RIBMNLB-1 подается питание и вход «Защелка/Неисправность» закрыт, на встроенное реле DPDT подается питание. Это обеспечивает подачу питания через один замыкающий контакт на насос и отключает питание через один нормально замкнутый (НЗ) контакт на световой индикатор.

Когда уровень воды падает ниже порога срабатывания поплавка, он отключает питание катушки RIBU1C и его замыкающий контакт размыкается. Это открывает вход защелки/ошибки для RIBMNLB-1, что обесточивает его реле. Замыкающий контакт, питающий насос, размыкается, а замыкающий контакт, питающий свет, закрывается. Теперь насос заблокирован до тех пор, пока система не будет СБРОСА.

Это можно сделать либо нажатием кнопки RESET на RIBMNLB-1, либо размыканием и подачей питания на его вход, что может сделать SIB05S.

Если вы планируете использовать наши продукты в своей установке, убедитесь, что характеристики наших устройств соответствуют требуемым спецификациям.

Мы здесь, чтобы помочь! Пожалуйста, позвоните нам или отправьте нам электронное письмо, если у вас есть какие-либо вопросы.

Генри Смит

Генри Смит — инженер-конструктор компании Functional Devices, Inc. Он имеет степень бакалавра технических наук, полученную в Университете Пердью в 2014 году, и всю жизнь интересуется электроникой. Как инженер в Functional Devices, он оказывает техническую поддержку нашим клиентам, от дистрибьюторов до технических специалистов и установщиков.

Генри нравится оказывать техническую поддержку, поскольку это позволяет нашей компании оказывать помощь на каждом этапе жизненного цикла нашего продукта и предоставляет нам интересные и уникальные приложения.

Хотя не каждый технический вопрос уникален, даже ответ на простой вопрос или своевременное предоставление кому-либо информации может иметь большое значение для того, чтобы помочь ему или ей уложиться в срок.

Статьи: 42

Фонтан цапли | Демонстрационная комната физики UCSC

Описание:

Фонтан Цапли — гидравлическая машина, демонстрирующая принципы гидравлики и пневматики. Поток воды от высокой потенциальной энергии гравитации к низкой потенциальной энергии гравитации вызывает образование фонтана из-за увеличения давления внутри системы.

Материалы:

  • Две большие банки с крышками и тазик
  • 3 трубки для соединения кувшина и тазика
  • зажим
  • Большой объем контейнеров для воды и кофе
  • Полотенца

Демонстрация:

Стремянка — хороший кадр для демонстрации фонтана Цапли, поскольку она позволяет изменять относительную высоту контейнеров для изменения эффекта фонтана. Для запуска демонстрации контейнер 1 должен быть пуст, в контейнере 3 должна быть вода до дна соломинки, а контейнер 2 должен быть полностью заполнен водой.

Есть три трубки, которые соединяются с маленькими стеклянными соломинками, торчащими из крышек банок. Одна трубка должна проходить от дна контейнера 1 до дна контейнера 3, одна от верха контейнера 3 до верха контейнера 2 и одна от дна контейнера 2 через дно контейнера 1, образуя фонтан. .

Трубка, ведущая от контейнера 1 к контейнеру 3, должна быть заполнена перед запуском демонстрации. Для этого наполните трубку водой (с помощью вакуума, сифона и т. д.) и используйте зажим, чтобы удерживать ее закрытой, пока вы подсоединяете ее к стеклянной соломинке, выходящей из контейнера 1. Если эта трубка не заполнена до использовать, фонтан не будет работать хорошо. Заливка трубки быстро создает большой столб воды, для формирования которого в противном случае потребовалось бы время. Высота этого столба воды — это то, что приводит в действие фонтан, что более подробно обсуждается позже.

Примечания:

  • Больший эффект будет заметен, когда расстояние между 1 и 3 по вертикали будет наибольшим. Длина трубы не важна для расчета давления, важна только высота по вертикали. Из-за этого, чтобы изменить размер фонтана, вам нужно поднять или опустить контейнеры: просто установка более длинной трубы не изменит высоту фонтана.

Объяснение:

Как показано на предыдущем рисунке, предположим, что верхняя чаша — это контейнер 1, средняя чаша — контейнер 2, а нижняя чаша — контейнер 3. Система имеет эффективную высоту . Это разница между уровнем воды в контейнере 1 и уровнем воды в контейнере 3. Левая сторона системы имеет столб высотой , полностью заполненный водой, тогда как правая сторона системы имеет высоту, полную воздуха. и полный воды. Две стороны будут испытывать разное давление из-за разных компонентов жидкости. Эта разница давлений и заставляет фонтан работать. Это будет обсуждаться более подробно позже.

Чтобы запустить фонтан, емкость 1 должна быть открыта для воздуха и не содержать воды. Контейнер 2 должен быть заполнен водой доверху, контейнер 3 должен быть заполнен водой до дна соломинки, а трубка от контейнера 1 до 3 должна быть заполнена. Чтобы запустить фонтан, налейте воду в контейнер 1, пока он не заполнится. Почти сразу же вы должны увидеть, как вода вытекает из одного из отверстий в верхнем контейнере.

Емкость 3 должна быть заполнена водой до дна соломинки, потому что в противном случае воздух может попасть в соломинку и попасть обратно в емкость 1, что затруднит поток воды. Кроме того, когда пузырьки воздуха выходят таким образом, давление в системе сбрасывается в неправильном направлении. Для запуска фонтана нам необходимо высокое давление воздуха в контейнере 3, которое выталкивает воду из контейнера 2 вниз. Если воздух, вместо того, чтобы поступать в контейнер 2, будет течь обратно в контейнер 1, фонтан будет работать медленно.

Когда вода наливается в емкость 1, сила тяжести втягивает ее вниз в емкость 3. Воздух, заполняющий емкость 3, вытесняется более плотной водой, стекающей сверху, и поднимается вверх по трубке, соединяющей емкость 3 с емкостью 2. Этот воздух повышает давление в емкости 2, что вытесняет ранее занимавшую место воду. Поскольку давление в сосуде 2 выше атмосферного, вода будет течь вверх по трубке и образовывать фонтан. Поток воды прекратится, как только контейнер 2 станет пустым.

Это не вечный двигатель, хотя и может выглядеть так. В конце концов, вся вода в контейнере 1 стечет в контейнер 3, и больше не будет давления, которое оказывалось на систему за счет потенциальной гравитационной энергии, действующей на контейнер 1. В то время как контейнер 3 полностью заполняется водой, контейнер 2 теряет всю воду через фонтан и наполняется воздухом. Как только уровень воды в емкости 2 опустится ниже уровня трубки , соединяющей емкость 2 с емкостью 1, фонтан остановится. Если вы продолжите наливать воду в первый сосуд, уровень воды поднимется через сосуды 3 и 2 в соответствии с теорией сообщающихся сосудов Паскаля. Сообщающиеся сосуды более подробно обсуждаются здесь, на странице демонстрации наших уравновешивающих трубок.

Чтобы увеличить высоту фонтана, нужно минимизировать и максимизировать . По мере увеличения увеличивается и давление в нижней части левого столбца. Давление в нижней части колонны определяется как ; это показывает, что давление в столбе воды не зависит от диаметра столба воды, а только от плотности жидкости, силы тяжести и высоты внутри столба. Это показывает, что диаметр трубки, используемой слева, на самом деле ничего не меняет в фонтане, хотя трубка большего диаметра будет быстрее опорожнять контейнер 1.

Чтобы понять, почему увеличение влияет на высоту фонтана, нам нужно более внимательно посмотреть на давление с левой и правой стороны фонтана (как видно на изображении). Давление на дно левого столба воды равно , тогда как давление на дно правой системы столбов равно . Поскольку воздух легче воды, он значительно меньше. Это означает, что по мере увеличения вы увеличиваете разницу давлений между . Поскольку давление слева становится больше, чем давление справа, высота фонтана будет увеличиваться. Здесь важно повторить, что и измеряются по высоте жидкости, а НЕ по высоте соответствующих соединительных трубок или высоты контейнеров. Опять же, это связано с тем, что давление, оказываемое в любой из колонок, зависит от высоты жидкости (будь то воздух или вода).

Поскольку давление связано с высотой столба жидкости, трубка, ведущая от контейнера 1 к контейнеру 3, должна быть полностью заполнена водой, чтобы фонтан работал нормально. Если есть медленная струйка воды из верхнего контейнера в контейнер 3, даже если расстояние по вертикали может быть большим, фонтан не будет работать должным образом, потому что нет непрерывного столба воды, который увеличивает давление в системе. .

Помимо изменения высоты колонн, вы можете изменить высоту фонтана и время работы, изменив диаметр труб, используемых для фонтана с правой стороны. Трубка меньшего диаметра будет означать более высокий фонтан и более длительное время работы; трубка большего диаметра приведет к более короткому фонтану и более короткому времени работы. Контейнеры воздухонепроницаемы, поэтому поток воды в систему должен быть равным потоку из системы. Если вы сделаете небольшое отверстие для фонтана, поток воды из него будет определять скорость потока всей системы, а в емкости 2 будет большое повышение давления, потому что вода не уходит быстро. По мере уменьшения диаметра фонтана давление в емкости 2 будет увеличиваться, что будет выталкивать воду с большей скоростью, увеличивая высоту фонтана.

Эту демонстрацию также можно рассматривать как сифон с отсутствующей верхней дугой трубки. В этом примере положительное давление двух нижних контейнеров заставляет воду двигаться. Обычно считается, что в «типичном» сифоне сила, которая вытягивает воду через него, представляет собой отрицательное давление в верхней части изгиба. Более подробное объяснение того, как работают сифоны, есть здесь, на странице, где обсуждается демонстрация Кубка Пифагора.

Возможные варианты или изменения:

Замените трубки, ведущие от контейнера 3 к контейнеру 2 и от контейнера 2 к контейнеру 1, чтобы показать, как время работы и высота фонтана изменяются в зависимости от диаметра трубы (фонтан должен оставаться прежним, время работы должно уменьшаться с увеличением диаметра).

About the author

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *