Читать «Юный техник, 2005 № 09» онлайн - страница 30

Будем надеяться, что у вас тоже все получится.

А.ИЛЬИН

СДЕЛАЙ ДЛЯ ШКОЛЫ

Как проверить Архимеда?

Одна из самых распространенных, пусть далеко не самых точных формулировок закона Архимеда гласит: «Тело, опущенное в воду, теряет в своем весе ровно столько, сколько весит вытесненная им вода».

Этой формулировки достаточно, чтобы строить океанские пароходы и даже… дирижабли. Несмотря на это, уроки по теме «Закон Архимеда» считаются самыми сложными. Возможно, это связано с тем, что школа всегда старалась дать ученику не только умение делать расчеты, но и понимание того, откуда сила Архимеда берется.

В прежние времена для наглядного разъяснения закона Архимеда существовало множество остроумных приборов. Но поскольку плаванье тел вызвано существующей в жидкости разностью давлений и «передачей его во всех направлениях без изменения», то разъяснение закона Архимеда начиналось с проверки закона Паскаля. Учитель и здесь имел богатый выбор приборов. Все они настолько просты, что вы сможете изготовить их, глядя на рисунки.

Начиналось с самого простого. В снабженный проволочным каркасом цилиндр из каучука наливали ртуть (тогда к ней относились без опаски). И оказывалось, что внизу его стенки раздуты особенно сильно, что свидетельствовало о росте давления с глубиной. Сегодня о ртути знают больше и потому резиновый воздушный шарик наполняют водой. Результат тот же.

В обоих случаях достигается лишь качественное подтверждение правоты Паскаля. Для точного же нужны измерения.

Приборы немецкого изобретателя Гартля позволяли измерять давление жидкости в сосуде на любой глубине в любом направлении. Вот как они действовали. В «аквариум» (рис. 1) опускалась особая чашка, укрепленная на шарнире, позволявшем ее повернуть или наклонить. На чашку была натянута резиновая пленка, а сама она при помощи шланга соединялась с атмосферным воздухом.

Пленка под действием давления прогибалась, а величина прогиба зависела от давления. Через рычажок пленка соединялась со стрелкой, которая двигалась по шкале. Давление воды прогибало пленку, и стрелка отклонялась, показывая в условных единицах его величину. Устройство и действие прибора было предельно понятным любому.

Но в те времена (начало XX века) все вещи рассчитывались на долгие годы работы и должны были быть просты в ремонте. Однако замена в приборе прорвавшейся пленки и присоединение ее к рычажку стрелки вызывало затруднения.

Гораздо надежней и проще в ремонте был другой прибор Гартля (см. рис. 2).

В нем затянутая пленкой чашка соединялась с водяным манометром. Прогибаясь под действием давления воды, пленка вытесняла из чашки воздух. Он поступал в манометр и поднимал в нем столбик воды. Высота его была пропорциональна давлению воды в жидкости.

Тот же изобретатель создал прибор, измеряющий давление жидкости на дно сосуда (рис. 3).

Для этого служила чашка с пленкой, соединенная со стрелкой, почти как в первом приборе. Только стрелка была значительно длиннее и снабжалась большой, хорошо заметной шкалой. К чашке крепили сменные стеклянные сосуды различной формы. Наливая в них воду до определенного — одного и того же — уровня и измеряя ее давление по отклонению стрелки, удавалось доказать, что давление зависит только от глубины сосуда и не зависит от его формы.