Прибор для наблюдения движения жидкости

От бутылки из прозрачного бесцветного стекла емкостью 0,5 л отрезают дно и бутылку укрепляют вертикально, горлышком вниз, при помощи кольца и хомутика, зажатых в лапках штатива (рис. 15).

В резиновой пробке, подобранной по размеру горлышка бутылки, сверлят отверстие диаметром 0,7—1 см. Это отверстие с узкого конца пробки расширяют на конус. В отверстие вставляют стеклянную или металлическую трубку длиной 4—5 см так, чтобы она дошла только до конусообразной части пробки (рис. 16).

В бутылку опускают стеклянную воронку с надетой на ее конец резиновой трубкой, имеющей внутренний диаметр 0,5—0,8 см (рис. 17). Внутри бутылки резиновую трубку располагают горизонтально. Для этого в трубку вводится конец медной или алюминиевой проволоки, изогнутой под прямым углом. Сечение проволоки подбирают в зависимости от упругих свойств и внутреннего диаметра резиновой трубки. Конец трубки закрывают пробкой.

Вдоль образующей резиновой трубки на равных расстояниях делают отверстия с таким расчетом, чтобы в них плотно вошли капсюли от примусных головок. Все капсюли должны располагаться в одной плоскости.

Если нет примусных капсюлей, то отверстия можно прожечь тонкой раскаленной иглой. Для разметки отверстий можно использовать прямоугольную доску с нанесенными на нее с помощью угольника поперечными линиями. При прожигании отверстий необходимо доску положить вдоль натянутой трубки, а иглу держать по направлению меток на доске.

Такая разметка обеспечит расположение отверстий в одной плоскости параллельно друг другу.

Длина резиновой трубки подбирается такой, чтобы верхний край воронки, на которую она надета, немного выступал за край бутылки, а горизонтальная часть резиновой трубки располагалась немного выше середины бутылки (рис. 15).

В качестве обтекаемых тел используются деревянные цилиндры разного поперечного сечения, окрашенные темной масляной краской. Высота каждого цилиндра должна быть немного меньше диаметра бутылки, но каждый из них, опущенный в бутылку, должен плотно касаться ее стенок.

Цилиндры подвешивают на проволоке так, чтобы их образующая (ось) была перпендикулярна той части резиновой трубки, в которую вставлены капсюли. На проволоке делают изгиб, в который должна плотно входить резиновая трубка (рис. 18).

Воронка и цилиндр удерживаются внутри бутылки с помощью кольца, изготовленного из упругой проволоки.

Регулировать скорость вытекания жидкости из прибора можно с помощью металлического зажима, надетого на резиновую трубку.

Подготовка прибора для демонстрации проводится в такой последовательности. Зажим отливной резиновой трубки немного отпускают, а конец трубки сжимают плоскогубцами или таким зажимом, который можно быстро разжать. В бутылку наливают столько, чистой воды, чтобы резиновая трубка с капсюлями оказалась наполовину погруженной в воду. После этого начинают наливать подкрашенную воду в воронку и одновременно доливать чистую воду в бутылку.

Таким образом, в изогнутой резиновой трубке внизу будет слой чистой воды, а вверху — слой подкрашенной.

При снятии плоскогубцев вода будет вытекать из прибора. Одновременно начнет вытекать вода из воронки. Вначале выйдет чистая вода, затем резко выделяющиеся цветные струйки, которые и будут имитировать линии тока.

Регулируя зажимной винт, доживаются такой скорости вытекания воды из прибора, при которой наиболее отчетливо видны линии течения жидкости. После этого зажим можно считать отрегулированным, а весь прибор — подготовленным для демонстрации.

Помещая цилиндры различного сечения внутрь прибора, можно наблюдать обтекание их жидкостью.

Предлагаемый прибор можно использовать и для демонстрации скорости движения частиц жидкости при помощи линий тока. Где площадь сечения прибора меньше, скорость движения жидкости больше и густота линий тока будет также больше.

Наблюдать оба явления учащиеся могут непосредственно. В этом случае за прибором необходимо поставить белый непрозрачный экран.

Для обеспечения лучшей видимости линий тока движущейся жидкости их можно спроецировать на экран.