Введение.
Чаша
Пифагора, также известная как Справедливая Чаша
или Стакан Пифагора является одним из уникальных
изобретений философа, математика и мистика
Пифагора Самосского (Рисунок 1).
Существует легенда о том, что на одной из критских строек работников кормили обедом и подавали вино. Рабочие подходили к человеку, который наливал его, со своей тарой: кто-то подходил с чашей, кто-то с амфорой, а кто-то с бочкой. И тогда Пифагор подарил человечеству чашу Правосудия.
Другая легенда гласит, Пифагор придумал эту кружку, чтобы все рабы пили одинаково, так как на Самосе было мало воды. Также существует мнение, что Пифагор изобрел чашу для того, чтобы пьяницы не пили сверх меры.
Чаша Пифагора сыграла важную роль в развитии некоторых гидравлических компонентов, которые были изобретены и использовались в мире.
Принцип действия Чаши Пифагора.
Чаша Пифагора (Рисунок 2) выглядит как обычная кружка для питья, но устроена как сифон. В центре кружки находится колонка, внутри которой проходит вертикальный канал, изогнутый вдвое. Канал изгибается в верхней части колонки и двумя концами опускается вниз, ко дну кружки. Оба конца выходят отверстиями в дне кружки, только один конец — внутрь кружки, у её дна, а второй конец — наружу кружки, насквозь через дно. Дно изготовлено толстым, таким образом между выходными отверстиями имеется разница по высоте в несколько сантиметров.
Когда кружку наполняют, жидкость, согласно закону о сообщающихся сосудах, через внутреннее отверстие у дна кружки поднимается по одному рукаву канала. Пока жидкости наливают не выше места изгиба канала, — а на внутренней стенке кружки имеется бортик, отмечающий этот уровень, — кружкой можно пользоваться по назначению. Когда жидкости наливают больше отмеченного уровня, она перетекает через внутренний изгиб канала во второй рукав, жидкость выливается через сквозное отверстие в дне кружки наружу. При этом сосуд опустошается полностью.
Создание Чаши Пифагора в домашних условиях.
Приборы и материалы: гвоздь, плоскогубцы, большой пластиковый стакан, 2 трубочки для напитков, плита или газовая горелка, пластилин.
Ход работы
1. Зажать гвоздь плоскогубцами, поднесла его к огню и нагреть. (Рисунок 3)
2. Взять стакан и проделала в его дне отверстие с помощью нагретого гвоздя. (Рисунок 4)
3. После чего взять две трубочки и скрепить их между собой. Один конец получившейся конструкции подрезать.
4. После этого вставить длинный конец трубочек в отверстие стакана так, чтобы короткий конец доходил до дна. (Рисунок 5)
5. Чтобы предотвратить вытекание воды, заклеить оставшееся пространство между трубочкой и стаканом пластилином. (Рисунок 6)
6. Чтобы проверить действие чаши, налить воды до изгиба трубочек — вода держится в стакане. (Рисунок 7)
7. Затем долить воды выше уровня изгиба — вода вылилась.
Чем объясняется принцип действия кружки?
Все дело в особом строении чаши. На оба конца трубки воздух давит с одинаковой силой, и вода в них была бы в равновесии, если бы оба отверстия были на одном уровне. Так как один конец трубки ниже другого, столб жидкости в нем тяжелее, чем в коротком колене, поэтому вода выливается из более длинного конца, а атмосферное давление вгоняет воду в отверстие короткого конца. Атмосферное давление поддерживает непрерывность струи, препятствуя ей выливаться из колен сифона ввиду того, что внутри трубки в верхней точке сифона образуется давление ниже атмосферного. Таким образом, вода как бы непрерывно втягивается в короткий конец.
Заключение.
На основе множества экспериментов, мы обратили внимание, что на скорость вытекания жидкости из отверстия влияет давление жидкости, обусловленное ее собственным весом, и форма отверстия трубки. Непосредственно механизм Чаши Пифагора основан на разнице в весе водяных столбов и на внутреннем сцеплении жидкости (Рисунок 8): когда кружка заполняется, жидкость поднимается по каналу до верхней части центральной колонки согласно закону о сообщающихся сосудах. Пока уровень жидкости не поднимается выше уровня камеры, кружка функционирует, как обычно. Если человек заполняет кружку только до определенного уровня, он может пить. Если он заполняет выше нормы, то содержимое выливается, что позволяет человеку пить жидкость дозированно.
Источники информации.
1. Перельман Я.И. “Знаете ли вы физику?”
2. Журнал “Потенциал” №11 2012 г. В.В. Майер, Е.И. Вараксина “Исследование свойств сифона обыкновенного”
3. Журнал “Наука и жизнь” № 10 2004 г. В.Свиридов “Загадки сифона”
4. Учи физику “Сифон” http://uchifiziku.ru/2012/10/11/sifon/
5. Чаша Пифагора http://virtuallab.by/news/chasha_pifagora/2014-04-20-51
6. Сифон / http://wikipedia.org/wiki/