^Back To Top

Αξιολόγηση Χρήστη: 0 / 5

Αστέρια ΑνενεργάΑστέρια ΑνενεργάΑστέρια ΑνενεργάΑστέρια ΑνενεργάΑστέρια Ανενεργά
 

 

 

Η Κρήνη (σιντριβάνι) του Ήρωνα είναι μια υδραυλική μηχανή που εφευρέθηκε τον 1ο αιώνα από τον αρχαίο Έλληνα μαθηματικό, μηχανικό και εφευρέτη Ήρωνα στην Αλεξάνδρεια.
Η κατασκευή δείχνει έναν τρόπο με τον οποίο η βαρυτική δυναμική ενέργεια του νερού, σε συνδυασμό με την πίεση του εγκλωβισμένου αέρα, προκαλεί εκτόξευση του νερού πιο ψηλά από την ελεύθερη στάθμη του.
Μήπως παραβιάζονται οι αρχές της υδροστατικής πίεσης;
Μήπως είναι η μηχανή ένα αεικίνητο;

Υλικά
1. Μια λεκάνη, ανοιχτή Α (δοχείο νερού κομμένο στη μέση)

2. Δύο δοχεία νερού Β και Γ με τα καπάκια τους
3. Τρία κομμάτια εύκαμπτου πλαστικού σωλήνα. Ι, ΙΙ, και ΙΙΙ
4.  Σιλικόνη
5.  Νερό

Εκτέλεση
Κάντε μια τρύπα στο κάτω μέρος της λεκάνης Α (όχι στο κέντρο) και κολλήστε με τη σιλικόνη το ένα άκρο του εύκαμπτου σωλήνα Ι.
Κάντε μια τρύπα στο καπάκι του δοχείου Γ . Περάστε από αυτή το άλλο άκρο του σωλήνα Ι. Θα πρέπει το άκρο του να φτάνει στον πυθμένα του δοχείου. Κολλήστε το σωλήνα στο καπάκι.
Κάντε από μια τρύπα στο πάνω μέρος των δοχείων Β και Γ. Περάστε και κολλήστε σ' αυτές τα δύο άκρα του σωλήνα ΙΙ
Κάντε μια τρύπα στο κέντρο της λεκάνης Α. Περάστε και κολλήστε το σωλήνα ΙΙΙ φροντίζοντας το άκρο του που βρίσκεται στο εσωτερικό της λεκάνης να είναι περίπου 10 cm.
Κάντε μια τρύπα στο καπάκι του δοχείου Β. Περάστε από αυτή το άλλο άκρο του σωλήνα ΙΙΙ. Θα πρέπει το άκρο του να φτάνει στον πυθμένα του δοχείου Β. Κολλήστε το σωλήνα στο καπάκι.
Βεβαιωθείτε ότι έχουν γίνει σωστά οι κολλήσεις και οι σωλήνες έχουν στεγανοποιηθεί αεροστεγώς.

Λειτουργία
Γεμίστε το δοχείο Β με νερό.
Σφραγίστε τα δοχεία Β και Γ.
Τοποθετείστε το δοχείο Β ψηλότερα από το δοχείο Γ.
Προσθέστε νερό στην ανοιχτή λεκάνη Α.
Παρατηρήστε σε λίγο ότι δημιουργείται ένας πίδακας νερού στο πάνω άκρο του σωλήνα ΙΙΙ.

Το νερό τρέχει στη λεκάνη Α διατηρώντας τη στάθμη της σταθερή και ανατροφοδοτώντας το σύστημα μέχρι να αδειάσει το νερό από το δοχείο Β.
Εξήγηση
Με μια πρώτη ματιά φαίνεται ότι παραβιάζονται οι νόμοι της υδροστατικής και ότι πρόκειται για μια συσκευή με μόνιμη κίνηση (αεικίνητο).
Ας δούμε όμως τι ακριβώς συμβαίνει:
Αρχικά η πίεση στην επιφάνεια των δοχείων Β και Γ είναι ίση με την ατμοσφαιρική.
Όταν προσθέτουμε νερό στην ανοιχτή λεκάνη Α αυτό μέσω του σωλήνα Ι οδηγείται στο δοχείο Γ το οποίο περιέχει αέρα και δημιουργεί πρόσθετη  υδροστατική πίεση:
P1= ρνερού*g*h1
Η πίεση αυτή μεταβιβάζεται στο εσωτερικό του δοχείου Γ αλλά και του δοχείου Β μέσω του σωλήνα ΙΙ ο οποίος περιέχει αέρα. (Αρχή του Pascal).
Εξάλλου στο δοχείο Β υπάρχει υδροστατική πίεση που δημιουργείται από το σωλήνα ΙΙΙ και είναι:
P2= ρνερού *g*h2
Έτσι η διαφορά πιέσεων
ΔP=P1-P2= ρνερού *g*h1- ρνερού *g*h2 =ρ*g*(h1- h2)
είναι η αιτία που δημιουργεί το συντριβάνι.
Αν θεωρήσουμε ότι το ακροφύσιο είναι πολύ κοντά στην ελεύθερη επιφάνειας του νερού στη λεκάνη Α τότε η διαφορά  h1- h2 ισούται με τη διαφορά ύψους της ελεύθερης επιφάνειας της λεκάνης Α και της στάθμης του νερού στο δοχείο Γ.

Σημείωση: Το συντριβάνι λειτουργεί καλύτερα και για περισσότερο χρόνο αν  το ακροφύσιο του σωλήνα ΙΙΙ είναι στενό.
Κατεβάστε εδώ το αρχείο .pdf