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2023年3月27日 (月)

ヘロンの噴水


 今さらですが,ヘロンの噴水を3種類作ってみました。
一番左のは百均のセリアで買ったクリアケース(コレ3個とコレ1個)で作った最もスタンダードな形で噴水が最後まで長く続きます。
 右2つはYouTubeで見かけたタイプ(コレとかコレ)で,「え,こんなのでいいの?」と思って作ってみたら,やっぱり噴水が途中で止まっちゃってダメです。
これを作ったYouTuberは噴水が途中で止まっちゃうのを隠してるからちょっとズルイですなあw
何を言ってるのか分からないかもしれないからとりあえず上のサムネイルをクリックして動画をご覧ください。

まず,一番左のやつですが,噴水が出ているときの写真がこれ ↓ です。
水槽AとCがパイプでつながっています。BとCも同様です。BとCの間にあるケースはパイプを通してあるだけです(水槽A,Bを高い位置に上げるためにあります)。
20230327_1

水槽BとCをつなぐパイプ(上写真の一番左のパイプ)がなかったとしたら,水槽C内の空気の圧力Pと,水槽B内の空気の圧力PBは,
C=P0+ρgh1
B=P0+ρgh2 となります。

ここで水槽BとCをパイプでつなぐとどうなるでしょうか。
C  > PB ですから,Cの水槽内の空気がBへ押し上げられ,B内の水が真ん中のパイプを通って上へ噴出することになります。
これは,h1 > h2 である間は続きますから,結局のところ水槽Bの水が無くなるまで水は噴出し続けることになります。言い方を変えると,もし h1 = h2 となったら,その時点で噴水は止まってしまうことになります。

 それが,右2つのタイプのモノです。次の写真は噴水が途中で止まった時のもので,いずれも h1 = h2 となっています。
20230327_3

20230327_2

  ヘロンの噴水は,高校1~2年生あたりで履修する「物理基礎」の教材として,良さげな感じがしますね(^^)

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