Прибор для демонстрирования гидростатических свойств жидкостей Советский патент 1934 года по МПК G09B23/12 

Известны уже приборы для пояснения законов давления жидкости на дно и стенки сосуда, у которых дно или стенка выполнены подвижными и уравновешены гирями, подвешенньми на шнурах, перекинутых через блоки, равно как известны для той же цели приборы, выполненные в .форме призмы с выступающими в одну сторону стенками.

В предлагаемом приборе, представляю щем собою открытый сосуд с выступающими в одну сторону стенками, дно сделано поворотным на горизонтальной оси, причем половина дна расположена непосредственно по всем столбом жидкости с открытой поверхностью, а другая-под жидкостью, наполняющей выступающую часть сосуда или же, в другом варианте прибора, поворотному дну прибора придан вид колеса с ковшами, образованными боковыми стенками колеса с зубовидными выступами, причем для уравнивания гидростатического давления на один из упомянутых выступов, заменяющих подвижное дно сосуда, подвешен соответственным образом груз.

На чертеже фиг. 1 изображает вертикальный разрез прибора для демонстрирования свойств жидкостей; фиг. 2-

(435)

другую форму выполн ения прибора, также в вертикальном разрезе.

Первый вариант прибора (фиг. 1) представляет собою открытый сверху четырехугольный (в плане) сосуд С, наполняемый, до любого уровня, какоюлибо жидкостью. Дном этого сосуда служит горизонтальная доска д, которая не соединена с вертикальны :и :тенками сосуда С, а лишь герметически, с минимальным, по возможности, трением (для чего можно применить резиновые прокладки), соприкасается с ними и может вращаться вокруг оси О в пределах, допускаемых двумя упорами у. .Для того, чтобы концы доски д, при вращении ее, не отходили от стенок прибора, последние в этих местах соответственно изогнуты.

Второй вариант прибора (фиг. 2), состоящий из четырехугольного (в плане) открытого сверху сосуда С и равного ему по ширине, вращающегося вокруг оси О, колеса fC с ковшами, образуемыми боковыми стенками В колеса и зубцевидными выступами 3, является лишь особой формой выполнения прибора на фиг. 1, у которого равноплечий рычаг (доска) д заменен аналогичным ему по существу и назначению колесом Л . Нижний открытый конец сосуда С, имеющий боковые дугообразные придатки М, прикрывающие по окружности ковши / и ///, герметически, с минимальным трением, прилегает к окружности колеса Л. Таким образом, когда любой из ковшей колеса К находится в положении ковша // на фиг. 2, он представляет собой как бы продолжение (отрезок) сосуда С, причем радиальная плоскость этого ковша является в этот момент как бы подвижным горизонтальным дном сосуда С, Благодаря наличию придатков М внутреннее пространство сосуда С при всяком положении колеса Л отделено снизу от внешнего пространства и, следовательно, жидкость может выливаться из прибора только при выходе ковша /// из-под прикрывающего его придатка М.

Груз Г, подвешенный на шнуре ff к левой стороне колеса /Г, удерживает последнее от вращения под действием веса жидкости в ковшах с правой стоdoHbi. Стенка служит опорой для оси О колеса, а стойка Е поддерживает сосуд С.

Действие обоих вариантов прибора, носящее парадоксальный характер, обусловленный гидростатическими свойствами жидкостей, заключается в следующем.

У прибора на фиг. 1 горизонтальная плоскость д, а у прибора на фиг. 2- радиальная плоскость ковша II, находящиеся непосредственно под расположенными над ними вертикальными столбами жидкости в сосудах С, заменяют у последних дно и, следовательно, должны служить площадью опоры для жидкости, как весомого тела. Но так так плоскости d легко подвижны и лишены внешней опоры, то, казалось бы, они при этом должны опускаться вниз под действием силы, равной весу всего находящегося над данной плоскостью д вертикального столба жидкости.

В действительности же будет происходить следующее. В приборе на фиг. 1, если его дно д совершенно горизонтально, действующие на обе (правую и левую от оси С) его половины силы давления будут совершенно равны. При малейшем же наклоне дна д, например, влево, это равенство сил нарушится и дно д будет прижато к нижнему упору I/ с силою, равною только двойному весу жидкости, заключенной в объеме, ограниченном плоскостью левой половины дна д в его горизонтальном положении. Произойдет это вследствие увеличения при этом высоты уровня жидкости над опустившейся левой половиной дна (f и равного уменьшения высоты уровня жидкости над поднявшейся правой половиной дна д, (следствие второго закона Паскаля).

Равным образом и в приборе на фиг. 2 равновесие колеса К будет нарушаться силой, равной лишь весу жидкости, наполняющей объемы ковшей I, II и HI, или одного ковша //, если остальные пусты.

Описанное действие приборов свидетельствует о достоверности закона сохранения энергии, в применении его к системе, состоящей из земли и поднятого на высоту тела, каковым в данном случае является жидкость в сосудах С.

Правильность этого заключения доказывается тем, что если бь1 плоскости д в приборах на фиг. 1 и радиальная плоскость ковша /7 в приборе на фиг. 2 опускались вниз с силою, пропорциональною весу всего вертикального столба жидкости над данною плоскостью, причем, допустим, на преодоление трения между стенками приборов и их подвий ными частями требовалось бы 5 кг, а вес всей жидкости в сосудах С равнялся бы, например, 100 к, то мы могли бы, поднеси снизу к дну д на фиг. 1 и к левой стороне колеса А на фиг. 2 грузы, приблизительно, в 90 кг, поднять их на некоторую высоту (уровень жидкости в сосудах С при этом остался бы без изменения). При этом получилось бы соответствующее приращение потенциальной энергии системы в виде поднятых на высоту грузов, не без эквивалентного уменьшения потенциальной энергии другой системы, представляемой жидким телом в сосуде О, так как масса жидкости, опустившаяся при этом вниз в приборах на фиг. 2, была бы во много раз (в зависимости от емкости сосудов С) меньще массы поднятых грузов, а в приборе на фиг. 1 в положении жидкости, относительно земли, не произошло бы никакого изменения, так как здесь перемещение втииз части жидкости справа компенсируется поднятием вверх равной массы ч. жидкости слева.

Затем, если бы сила, заставляющая вращаться колесо К в приборе на фиг. 2, как и сила, вращающая вправо дно д в приборе на фиг. 1, была равна весу всего столба жидкости в сосуде С, то колесо К могло бы легко превратиться в „вечный двигатель, так как для безостановочного вращения его достаточно было бы окружить его сплошным ободом, продолжив П9 окружности придатка М, или же целиком погрузить в жидкость, причем в обоих случаях убыль жидкости из сосуда С была бы устранена.

Но так как таковой результат, в силу указанных выше причин, невозможен, то прибор на фиг. 2, в связи с приборами на фиг. 1 дает очень наглядное опытное доказательство неосуществимости .вечного двигателя.

Предмет изобретения.

1.Прибор для демонстрирования гидростатических свойств жидкостей с применением открытого сверху сосуда, выполненного в форме призмы с выступающими в одну сторону стенками, отличающийся применением поворотного на оси О (фиг. 1) дна д, половина которого расположена непосредственно под всем столбом жидкости с открытой поверхностью, а другая -под жидкостью, наполняющей выступающую часть сосуда.

2.Форма выполнения прибора по п. 1, отличающаяся тем, что поворотному дну прибора придан вид колеса с ковшами, образованными боковыми стенками В колеса и зубовидными выступами 3, каковое колесо прикрыто цилиндрическими частями М-М сосуда, причем для уравнивания гидростатического давления на стенки ковша // применен груз Г.