Е.М.РАВОДИН,
школа № 2, г. Прокопьевск, Кемеровская обл.

ravodin@bk.ru

Простая и эффектная самоделка

В связи со скудостью оборудования кабинетов физики в массовой школе думается, что наш опыт изготовления простейшего и наглядного прибора, не требующего практически никаких затрат и слесарных навыков, может оказаться полезным. Речь идёт о действующей модели эолипила Герона Александрийского – своеобразного сегнерова колеса. Её можно использовать при изучении закона сохранения импульса, реактивного движения, принципа действия реактивной паровой турбины – вопросов, на недостатки изучения которых указывалось при анализе результатов ЕГЭ 2006 г. Для сооружения модели потребуются: корпус отработавшего гальванического элемента (без отверстий!), пробка в качестве герметичной крышки для корпуса, пробочное сверло, две стеклянные трубки, тонкие нитки, спиртовка или сухое горючее, штатив с лапкой.

Мы с учеником 8-го класса Семилетко Алексеем взяли корпус от элемента 373, к нему как раз подошла резиновая пробка диаметром 24 мм. В пробку вставили две стеклянные трубки внутренним диаметром 3?мм и согнули их на пламени от таблетки сухого горючего так, как показано на фото. Концы трубок отогнули в противоположные стороны в горизонтальной плоскости так, чтобы «паропроводы» оказались длиной около 120 мм (при большей длине трубки могут задевать за стойку штатива, при меньшей ухудшается эффективность работы из-за малого плеча).

В корпус элемента налили 10 мл воды и прочно заткнули пробкой с пропущенными через неё трубками. Затем подвесили получившуюся «реактивную турбину» к лапке штатива на тонкой и длинной нити, привяв её к проволочному хомутику, что позволяло легко регулировать равновесие системы. Через 30 с после поджигания сухого горючего из сопел начал выходить пар, «турби­на» пришла во вра­щение. (На фото справа видны струи пара.) При массе сухого горючего 2?г установка работала 3 мин, совершив 92 оборота.

Методические рекомендации. Заправить «турбину» водой и подвесить её к штативу следует заблаговременно (приблизительно за час-полтора до демонстрации). Дело в том, что нитки на швейных катушках хранятся в скрученном состоянии. Если к такой нити подвесить груз, то она станет раскручиваться, и груз придёт во вращательно-колебательное движение. Надо выждать, пока колебания успокоятся, и упругость нити не будет влиять на работу прибора. Ученикам следует объяснить, что пар, вырываясь из сопла, уносит некоторый импульс. По закону сохранения импульса, такой же по величине, но противоположный по направлению импульс получает трубка, что и заставляет прибор вращаться. На этом принципе работают турбины, которые называют реактивными.

О технике безопасности. Поскольку трубки достаточно большого диаметра, то опыт происходит при атмосферном давлении, и он взрывобезопасен. Струя пара бьёт на расстояние не более 30 см от «турбины». Однако, если заправить прибор большим количеством воды, то возможно её выбрызгивание на большее расстояние. Поэтому зрители должны располагаться не ближе, чем на расстоянии 1 м от прибора.

Литература

Перельман Я.И. Занимательная физика: т. 2. – М.: ВАП, 1994.

Храмов Ю.А. Физика. Биографический справочник. – М.: Наука,1983.