自制希罗喷泉

自制希罗喷泉 亚历山大里亚的希罗 公元 10 年 70 年 是古希腊的一位著名的科学家和发明家 我们 曾经介绍过的 希伦蒸汽机 就是他发明的 关于希伦蒸汽机请看这里 喷泉 不错 希罗 和 希伦 是一个人 中国教育界对外国科学家人名的翻译似乎没有统一的标 准 往往让人迷惑 比方电压的单位是 伏特 而化学电池被叫做 伏打电池 其实 伏特 和 伏打 也是同一个人 希罗有很多发明 比方希伦蒸汽机 风力机械装置 注射器等 最有趣的是一种自动售 货机 向里面投入硬币 这台机器就会自动流出一定分量的 圣水 很像现在的自动咖啡 机啊 普通喷泉利用了连通器的原理 比方在山上修建一个蓄水池 用一根管子把池子里的水 引到山下 因为山上水的液面高于山下 压力差会使山下水管里的水喷向空中 成为喷泉 但是这种喷泉喷出的水会高于山顶的水池吗 显然不会 最多只能与山顶的水面等高 这 是很简单的物理原理 但是希罗喷泉不同 希罗喷泉相当于建在山顶 喷出的水柱远高于山顶的蓄水池 所以 第一次看到它的人会惊讶不已 仿佛它违反了最基本的物理定律 当然希罗喷泉是不会打 破物理定律的 你发现任何貌似不符合物理定律的现象 都只是由于你了解的深度不够而 已 下图是普通喷泉与希罗喷泉的比较 对普通喷泉来说 山顶水面高度与喷泉喷嘴处水面高度的差 h 这段高度的水柱产生的 压力 就是喷泉往空中喷发的动力 这一点很好理解 对希罗喷泉而言 同样是利用了水的液面高度差造成的压力 使水柱喷向空中 只不过 装置非常巧妙而已 容器 A 就是山顶的蓄水池里的水 通过水管 1 进入容器 C C 是建 在山脚的一个密封的容器 设 A 与 C 的水的液面高度差为 h1 容器 C 里面一半装的是水 一半是空气 因为它是密封的 所以里面的空气要受到 A 里面过来的水的压力 换算到压 强 也就是 h1 高度的水造成的压强 有初中物理知识的可以算出具体结果来 容器 C 里面的压力 通过管 2 注意管 2 里面没有水 只有空气 被传导到上面另外 一个密封的容器 B 里面 B 里也是一半水一半空气 因为它与容器 C 里的空气通过管 2 连 同 所以它里面空气的压力与 C 里面是相同的 都是 h1 那么高的水柱造成的压力 注意 管 2 里面的空气柱也有一定的高度 而且压力大于 1 个大气压 因此它也产生一定的压力 但是由于空气的密度与水相比可以忽略不计 所以它产生的压力也可以忽略不计 容器 B 里面的水 通过管 3 伸到 A 的水面之上 也就是喷泉的喷嘴处 我们假设它们 的高度差是 h2 那么管 3 的喷嘴处的水受到的压强 就等于 h1 减 h2 这么高的水造成的压 强 我们看到 h1 明显高于 h2 因此喷嘴处的水受到正的压力 就会喷向空中 h1 与 h2 的 高度差越大 喷管里的水受到的压力也就越大 水柱也就喷的越高 就造成了山顶处有喷 泉的奇观 想想在几千年前的古希腊 那时候没有水泵也没有电动机 山顶的喷泉的确算是一个奇 观 弄懂了希罗喷泉的原理 我们不由得感叹 古希腊的文明是多么伟大 希罗这个人是多 么聪明 怎么 你还没弄懂 没关系的 你只不过比一位伟大的发明家笨那么一点点 下面我们自动动手来做一个希罗喷泉的模型 以下图片是一位外国朋友做的 我们在此 向他表示感谢 需要的材料是 3 个矿泉水瓶 3 支吸管 长度分别是 20 30 40 厘米 普通吸管可能 没有那么长 可以去杂货店或者卖观赏鱼的地方 买那种抽水的细塑料管 需要