Страница 3 из 33
Теперь нужно с помощью напильника и наждачной бумаги подогнать поршень под диаметр трубки, чтобы он плотно в нее входил; затем вставьте поршень в трубку, приделайте к наружному концу стержня ручку. Приделайте к трубке корпуса насоса ограничитель, чтобы он не давал возможности поршню выскочить из корпуса, наденьте плотно на патрубок резиновую трубку-шланг, и можно считать, что насос готов. При выдвижении поршня палец, приставленный к шлангу насоса, будет присасываться, а при вдвигании поршня в корпус насос должен не нагнетать и не выкачивать воздух.
Фонтан в банке
Теперь приступим к опытам, для которых понадобится изготовленный вами насос.
Возьмите маленький стеклянный пузырек, наполните его подкрашенной акварелью водой и плотно закупорьте пробкой. Предварительно вставьте в пробку пустой стержень от шариковой ручки, вынув из него плоскогубцами втулку, в которой находится шарик.
Рядом в пробке проделайте отверстие и вставьте в него тонкую длинную резиновую трубку (например, трубку для велосипедных ниппелей).
Стержень от шариковой ручки должен доходить до самого дна пузырька. А резиновая трубка должна доходить только до поверхности воды. Наружный короткий конец стержня оплавьте на спичке и кончик проколите иголкой, чтобы получилось очень маленькое отверстие. Поставьте пузырек на дно трехлитровой стеклянной банки. Плотно закройте банку полиэтиленовой крышкой, пропустив наружу через маленькое отверстие в ней длинный конец тонкой резиновой трубки. В центре крышки сделайте еще одно отверстие и в него вставьте более толстую резиновую трубку. Места на крышке, где выходят две трубки, залепите пластилином. Прибор готов. Присоедините к толстой трубке в крышке банки шланг воздушного насоса и начните качать.
В банке создается разрежение воздуха, наружная атмосфера через тонкую резиновую трубку давит на воду, и из стержня начинает бить тонкая цветная струйка фонтана.
Пустота надувает шарик
А сейчас будем надувать воздушный шарик несколько необычным способом. Мы не будем с силой вдувать в его резиновую оболочку воздух, как это делается обычно, когда хотят надуть шарик. Поступим иначе. Мы удалим воздух вокруг него, а наружный, атмосферный воздух сам войдет в его оболочку и раздует ее.
Возьмите ту же банку, которой вы пользовались в предыдущем опыте, ополосните ее и вытрите насухо. Пузырек удалите, а вместо него с помощью нитки присоедините к тоненькой трубке оболочку воздушного шарика. Закройте плотно банку крышкой и вытяните тонкую трубку так, чтобы оболочка висела внутри под самой ее крышкой. Начните быстро работать насосом. По мере удаления воздуха из банки шарик будет раздуваться и быстро заполнит всю внутренность сосуда.
Как видите, шарик надут, хотя вы до него даже не дотронулись. Кстати, заполнивший внутренность банки шар вам наглядно показывает, что именно такое количество воздуха вы удалили из банки.
Шарик меняет название
Когда шарик хорошо раздуется, опустите наружный конец тонкой трубки в поставленную рядом банку с водой и перестаньте выкачивать воздух. Зажмите пальцами толстую резиновую трубку и, отсоединив насос, потихоньку впускайте в банку воздух. Воздух из шарика с бульканьем будет выходить наружу. Когда он почти весь выйдет, присоедините к толстой трубке насос и начните снова выкачивать воздух из банки. Теперь резиновая оболочка шарика начнет наполняться водой.
Атмосферное давление вгоняет в нее воду, превращая шарик из воздушного в водяной. Попытайтесь наполнить шарик как можно большим количеством воды, и, если его оболочка выдержит, объем налитой воды будет соответствовать объему удаленного воздуха.
Если вы еще не сделали воздушный насос (он понадобится для многих опытов по физике), а у вас есть велосипедный насос, то для только что описанных опытов можно будет использовать и его после небольшого переоборудования. Для этого надо вынуть поршень, отвинтить гаечку на конце поршневого штока, снять резиновый поршень и, переставив его наоборот, завинтить гайку (см. рисунок).
Теперь насос будет не накачивать, а выкачивать воздух. Но действовать им надо очень энергично, чтобы воздух не успевал проникать в разреженное пространство через неплотности поршня.
Для того чтобы проверить, как работает велосипедный насос в новой роли, создает ли он нужное нам разрежение воздуха, воспользуйтесь небольшим приспособлением.
Возьмите воронку, сейчас их обычно делают из пластмассы, узкий ее конец присоедините к шлангу насоса, а широкую сторону затяните оболочкой от воздушного шарика. Натянув резиновую пленку, закрепите ее, чтобы она держалась плотно в натянутом состоянии. Начните работать насосом. Если резина втянется в воронку и останется в таком положении, пока вы действуете насосом, значит, все в порядке. Если резиновая пленка то втягивается, то выпрямляется, когда вы вдвигаете поршень, значит, насос где-то пропускает воздух. Это может происходить и через поршень и через места соединения шланга.
Но если резина раздувается в обе стороны, когда вы работаете насосом, это уже никуда не годится. В этом случае насос и откачивает и нагнетает воздух. Тогда его надо разобрать, увеличить диаметр поршневой резины или кожи, отогнув ее края наружу, и смазать поршень автолом, солидолом или вазелином.
Вакуум-насос из промокашки
Вам, наверное, хорошо известен опыт, когда наполненный водой стакан накрывается листком обыкновенной бумаги, бумага прижимается ладонью к стакану, стакан переворачивается вверх дном, ладонь отнимается, а вода и не думает выливаться. Когда вам кто-нибудь из взрослых показывал этот опыт, скорее похожий на фокус, то, наверное, объяснял, что атмосферное давление не дает воде вылиться.
Этот опыт можно усовершенствовать, создав в стакане дополнительное разрежение воздуха. Налейте в тонкостенный стакан до самого края воду, накройте его промокательной бумагой или хорошо впитывающей воду бумажной салфеткой. Сверху положите стеклянную пластинку и аккуратно переверните стакан вверх дном. Как только вода немного впитается в бумагу, снова переверните накрытый стакан и поставьте его на всякий случай в тазик, на дно которого предварительно положите что-нибудь мягкое — тряпочку или губку. Осторожно, без перекоса приподнимите стеклянную пластинку. Стакан поднимется вместе с ней. При впитывании воды в промокашку в стакане образовалось разреженное пространство, а наружное давление с силой прижало пластинку к стакану. Теперь к весу воды прибавился и вес самого стакана. И чтобы оторвать стеклянную пластинку, понадобится некоторое усилие.
Разрежение — остыванием
Если в предыдущем опыте разрежение в стакане достигалось за счет удаления воды из герметически закрытого для воздуха стакана, то сейчас мы проделаем опыт, где разрежение происходит за счет охлаждения воздуха.
Возьмите две глубокие тарелки, в одну налейте холодную воду, в другую — теплую. На поверхность воды в тарелках положите по одной пробке. Пробку, которая плавает на холодной воде, накройте перевернутым стаканом. Воздух в стакане сожмется и вытеснит воду. Вода останется в таком небольшом количестве, что пробка уже не будет плавать, а опустится на дно тарелки. Перед вами маленькая модель водолазного колокола. Настоящий водолазный колокол в виде стального ящика без дна или цилиндра, открытого с одного конца, опускается на дно реки или другого водоема, в котором нужно произвести какие-то работы. Воздух внутри сжимается и не впускает туда воду. В колоколе могут находиться рабочие. Воздух для дыхания подается в колокол под давлением. Более совершенные устройства для подводных работ называются кессонами.