Double-Action-Taucher

Double-Action-Taucher

Alexey Panow
"Quantic" №5, 2017

Ich möchte ein paar Details zur Geschichte des kartesischen Tauchers hinzufügen (siehe "Quantic" Nr. 9 für 2015). Obwohl der Taucher Cartesianisch heißt, wurde er zuerst von dem italienischen Mönch Rafaello Magadti, einem Anhänger Galileis und einem Freund von Torricelli, beschrieben.

Ich möchte Sie daran erinnern, dass Sie für die Herstellung eines Tauchers eine Plastikflasche mit Schraubverschluss und eine kleine Glasflasche benötigen. Füllen Sie die Flasche mit Wasser nach oben und die Flasche – teilweise, so dass, wenn es mit dem Hals nach unten in das Wasser gesenkt wird, schwimmt es, fast vollständig im Wasser eingetaucht – es hat minimalen positiven Auftrieb.

Jetzt tauchen Sie die Flasche in die Flasche, wickeln Sie den Korken fest und der Taucher ist bereit. Es ist notwendig, die Flasche zu drücken – die Luftmenge in der Flasche nimmt ab und die Flasche beginnt zu fallen. Lass die Flasche los – die Flasche springt auf. Dies ist der kartesische Taucher.

Rette den Taucher

Es passiert, du schöpfst etwas mehr in die Flasche, als du brauchst, und der Taucher sinkt sofort in die Flasche – es hört auf zu arbeiten. Mach dir keine Sorgen – nichts muss erneuert werden. Kurz vor dem Korkenschrauben die Flasche leicht zusammendrücken und den Korken einwickeln, ohne den Druck zu lockern.Nachdem die Flasche freigegeben wurde, beginnen die elastischen Kräfte zu arbeiten, um zu ihrer ursprünglichen Form zurückzukehren. Sie wirken dem äußeren Luftdruck entgegen und erhöhen das Volumen der Flasche einschließlich des Luftvolumens in der Flasche. Der Taucher wird einen positiven Auftrieb erhalten, schweben und bereit sein zu arbeiten.

In einer tiefen Flasche

Stellen Sie sich vor, dass eine Flasche nicht Dutzende von Zentimetern, sondern Dutzende Meter groß ist. Quetschen Sie es und lassen Sie den Taucher bis zum Boden gehen. Denkst du, der Taucher wird aufstehen oder nicht? Höchstwahrscheinlich nicht. Tatsache ist, dass der hydrostatische Druck der Flüssigkeit auf ihn steigt, wenn ein Taucher hinabsteigt, was bedeutet, dass das Luftvolumen in der Flasche abnimmt, was auch bedeutet, dass der Auftrieb des Tauchers abnimmt. Und wenn die Flasche hoch genug ist, wird der Auftrieb in einer bestimmten Höhe negativ und der Taucher sinkt.

Es stellt sich heraus, dass ein solcher Taucher zwei hat belastbar Gleichgewichtspositionen in einer tiefen Flasche: wenn der Taucher in der oberen Position schwimmt und wenn er auf dem Boden ruht. Wenn es in einem dieser Zustände ist, wird es nach einer kleinen Störung auch dort zurückkehren.

In diesem Fall ist der Auftrieb in der oberen Position positiv, in der unteren Position – negativ. Aber dann stellt sich heraus, dass der Auftrieb in einer mittleren Höhe Null sein sollte. Und das ist eine weitere Gleichgewichtsposition – der Taucher schwebt in der Flasche. Nur anders als die ersten beiden instabil. Bewegt sich der Taucher aus dieser Position leicht nach oben, hat er einen positiven Auftrieb und wird seinen beschleunigten Aufstieg fortsetzen. Wenn es leicht nach unten abweicht, wird es einen negativen Auftrieb haben, und es wird sinken.

Double-Action-Taucher

Abb. 1. Flasche, Pasteurpipette und Taucher

Wie groß sollte eigentlich die Tiefe der Flasche sein, um drei Gleichgewichtslagen unterzubringen, können es mehrere Meter sein? Hier ist zum Beispiel ein Taucher, der in 1 gezeigt ist, in einer Flasche ungefähr 20 cm hoch, und er hat alle drei Gleichgewichte. Um diesen Taucher einzustellen, wurde eine Pasteur-Pipette benötigt, die in Abbildung 1 gezeigt wird. Tatsache ist, dass Sie, wenn Sie einen Taucher mit drei Gleichgewichten in einer niedrigen Flasche haben wollen, sicherstellen müssen, dass die Flasche vorhanden ist minimal positiver Auftrieb, und dies kann erreicht werden, indem Wasser buchstäblich einen Tropfen auf einmal hinzugefügt wird.

Was ist gut an solch einem Taucher? Wir drücken die Flasche, es geht runter, und was dann? Es stellt sich heraus, dass es mehrere Möglichkeiten gibt, einen Taucher nach oben zu bringen. Also haben wir einen Taucher mit drei Gleichgewichtslagen, und im Moment ist er am Boden der Flasche.

  • Wenn Sie den Boden der Flasche auf den Tisch schlagen, springt der Taucher, wie auf einem Trampolin, über den instabilen Gleichgewichtszustand hinaus, wonach er positiven Auftrieb bekommt und selbst nach oben steigt. Anstatt die Flasche auf den Tisch zu schlagen, kannst du deine Faust auf den Tisch schlagen – der Effekt ist der gleiche.
  • Aber die Art, die für hohe Flaschen – Liter Milch und ein größeres Volumen geeignet ist. Lass den Taucher unten sein; nimm den Korken und hebe die Flasche – der Taucher taucht auf. Es stellt sich heraus, dass unter der Einwirkung der Schwerkraft die hohe runde Flasche, die nicht auf dem Tisch ruht, ihr Volumen erhöht, der Luftdruck darin sinkt und der Taucher einen positiven Auftrieb erhält.
  • Ein anderer Weg. Wir werden eine Flasche stark neigen, so dass die Höhe der Wassersäule über dem Taucher deutlich abnimmt.Auf der Ebene des Tauchers wird der Wasserdruck abnehmen, die Luft wird sich ausdehnen und der Taucher wird anfangen zu steigen. Stellen Sie die Flasche zu einem bestimmten Zeitpunkt senkrecht auf und der Taucher wird oben sein.

Wir ziehen ein Joch an

Abb. 2 Flasche mit Klemme, sehr praktisch zum Einstellen des Tauchers

Hier ist ein weiterer einfacher Weg, um einen Taucher mit drei Gleichgewichten zu bekommen. Legen Sie eine Flasche mit positivem Auftrieb in die Flasche und setzen Sie eine Wurmklammer darauf (Abb. 2).

Wir werden anfangen, die Klemme langsam zu drücken und jedes Mal zu überprüfen, ob die untere Position des Tauchers stabil geworden ist. Wenn das passiert, bekommen wir einen Taucher mit drei Gleichgewichten.

Symmetrischer Taucher

Einige asymmetrische haben wir einen Taucher bekommen. Du senkst den Taucher runter, indem du auf die Flasche drückst, und um ihn anzuheben, musst du an den Tisch klopfen oder die Flasche anheben oder kippen. Sie können diese Asymmetrie beseitigen, indem Sie eine Flasche mit einem ovalen Querschnitt verwenden (Abb. 3).

Abb. 3 Ovale Flasche

Lassen Sie einen Taucher mit drei Gleichgewichtslagen ganz oben auf einer solchen Flasche stehen. Drücken Sie die gegenüberliegenden flachen Seiten der Flasche aufeinander zu – seine Lautstärke wird abnehmen und der Taucher wird sinken.Wenn der Taucher bereits unten ist, drücken Sie die gegenüberliegenden abgerundeten Seiten aufeinander zu – das Volumen der Flasche wird größer und der Taucher steigt auf.

Zu diesen Zwecken können Sie Kunststoffflaschen mit einem rechteckigen oder beispielsweise mit einem dreieckigen Querschnitt verwenden – diese treten ebenfalls auf.

Eine runde Flasche oval machen

Ovalflaschen verkaufen normalerweise Reinigungsmittel und andere Chemikalien. Um einen Taucher zu machen, muss man lange warten, bis er leer ist. Milchflaschen sind eine andere Sache, sie werden schnell geleert, obwohl sie einen kreisförmigen Querschnitt haben. Nichtsdestotrotz nehmen wir eine 1,5-Liter-Milchflasche und legen eine Flasche mit minimalem negativen Auftrieb hinein – sie fällt sofort auf den Boden der Flasche. Wir werden so tun, als ob wir einen Taucher retten würden. Drücken Sie die Flasche zusammen, so dass ein wenig Luft entweicht – nur ein bisschen weniger als nötig ist, um den Taucher zu retten, und ohne den Druck zu lockern, verdrehen Sie den Korken. Nach dieser Prozedur hat der Taucher zwei neue Gleichgewichtszustände – intermediate labil und low stabil.

Gleichzeitig werden die elastischen Kräfte versuchen, die Flasche in ihre vorherige runde Form zurückzuführen, und ein externer Überdruck verhindert dies.Als Ergebnis erhält die Flasche eine ovale Form und wir erhalten einen doppelt symmetrischen Taucher.

Einige kleinere Flaschen erhalten infolge des beschriebenen Verfahrens nicht oval, sondern dreieckig, und das passt auch zu uns.

Technische Details

Abb. 4 Der Auftrieb ist in einem separaten Glas einstellbar.

Für Taucher ist es günstig, Flakons mit einem schmalen Hals zu verwenden, wie in Abbildung 1. Der Auftrieb kann mit einer Pipette in einem separaten Gefäß – in einem Glas oder Glas (Abb. 4) – eingestellt werden. Wenn die Flasche ertrank, sollte, ohne sie aus dem Glas zu nehmen, eine weitere Luftblase aus der Pipette hinzugefügt werden. Im Gegensatz dazu, wenn der Boden der Flasche hoch über der Wasseroberfläche schwimmt, ist es notwendig, die Flasche herauszunehmen, einen weiteren Tropfen darin hinzuzufügen und sie zu dem Glas zurückzuführen.

Nach einer solchen Einstellung sollte die Flasche über den Hals in die Flasche transportiert werden. Wenn Sie vorsichtig handeln, tritt beim Überführen von Wasser aus einer solchen Flasche kein Wasser aus (Abb. 5).

Abb. 5 Aus diesen Flaschen tritt kein Wasser aus.

Abb. 6 Pipette Taucher

Im Geschäft "House of Aromas" werden beispielsweise farbige Flaschen mit einem Fassungsvermögen von 2 ml verkauft.Dort können Sie eine Pasteurpipette kaufen, mit der Sie bequem die Menge der Flüssigkeit in der Flasche einstellen können. Eine Pipette ist gut, weil man von ihr einen Taucher bauen kann. Befestigen Sie ein kleines Gewicht auf der Pipette und schneiden Sie die restliche Spitze ab – der Taucher ist bereit (Abb. 6).

Eine letzte Sache: Bevor Sie Ihre Experimente machen, sollten Sie sich unbedingt das Video von Beniamino Danese mit dem Titel "Le carfaffine di Magiotti" ansehen.

Künstler Alexey Weiner


Like this post? Please share to your friends:
Schreibe einen Kommentar

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