Техника твоими руками
Шрифт:
Измерение веса
Лабораторные весы отличаются высокой точностью. Это коромысловые весы: на одну чашечку кладется гиря, на другую — взвешиваемый предмет. Сделать самим такие весы нетрудно, нужно только позаботиться о том, чтобы коромысло опиралось на какое-нибудь острие, например острую грань треугольной призмочки, выточенной напильником из кусочка стали. Гирьки надо сделать из кусочков жести, обрезая их ножницами и подгоняя вес по эталону, то есть настоящей гирьке, взятой как образец.
Измерение температуры
Температуру обычно измеряют термометром, который наверняка есть и у вас дома. До изучения физики вы уже знали, что при нагревании ртуть расширяется и показывает измеряемую температуру. Термометр хорошо выполняет свои обязанности, когда измеряется температура воздуха, воды, тела.
А что делать, если нужно измерить температуру в тысячу градусов? Обыкновенный, стеклянный термометр для этого не годится — он расплавится.
Для измерения высоких температур применяют специальные термометры. Существуют, например, термопары. Они основаны на следующем принципе. Если взять две пластинки из разнородных металлов, например медную и железную, концы их спаять, то при нагреве этого спая и охлаждении свободных концов по пластинкам потечет электрический ток. Чем выше температура нагрева спая, тем большей величины идет ток. На шкале прибора, измеряющего ток, проходящий по пластинкам, нанесены деления в градусах. Термопара может измерять очень высокую температуру.
Но бывают такие температуры, когда и термопара не выдержит, может расплавиться, несмотря на защитный кожух из тугоплавких материалов. Тогда применяют оптический пирометр — термометр для измерения температуры раскаленных тел. Чтобы понять, как он работает, проделайте такой опыт.
Возьмите лист белой бумаги и на его середине сделайте масляное пятно: потрите бумагу пальцем, смазанным маслом. Если этот листок осветить сзади свечой, вы увидите на темном фоне светлое пятно. Если же вы поставите свечу перед листком, то увидите на светлом фоне темное пятно. Однако можно осветить листок сзади и спереди так, что никакого пятна не будет видно — листок будет казаться совершенно чистым.
Теперь представьте себе, что вы смотрите на раскаленную металлическую балку через трубку, в которую вставлена маленькая электрическая лампочка.
Специальное устройство (небольшой реостат) позволяет регулировать накал лампочки. Вы увидите на фоне раскаленной балки яркий волосок лампочки.
Если накал лампочки уменьшить, то волосок, хотя он и светится, будет выделяться темным силуэтом на фоне раскаленного металла.
Изменяя степень накала волоска лампочки, можно добиться, что он не будет виден. Это будет соответствовать такому положению, когда фон и волосок светятся одинаково. А каждой определенной температуре нагретого тела соответствует и определенная яркость свечения. Чем сильнее нагрет металл, тем ярче он светится.
Если мы знаем температуру нити лампочки при разной степени ее накала, то легко можем узнать и температуру фона. Для этого нужно так отрегулировать накал нити, чтобы она перестала быть видимой, то есть слилась с раскаленным фоном. Это значит, что раскаленный металл имеет ту же температуру, что и нить. Число градусов определяется по шкале, совмещенной с устройством регулировки накала лампочки.
Измерение давления
Давление жидкостей и газов измеряется манометрами. Они бывают жидкостные и механические.
Чтобы сделать модель жидкостного манометра, возьмите небольшую стеклянную трубку и, осторожно нагревая ее среднюю часть над пламенем свечи, медленно согните в виде латинской буквы U. При этом одна сторона должна получиться немного длиннее другой.
Затем укрепите трубку на вертикальной дощечке при помощи жестяных скобок. Налейте в нее подкрашенной воды и на короткое колено наденьте резиновую трубку. Вдоль длинного колена на дощечке нанесите произвольные деления. В настоящих манометрах деления соответствуют килограммам, приходящимся на поверхность в 1 кв. сантиметр. Давление в 1 килограмм на 1 кв. сантиметр соответствует 1 атмосфере.
Модель манометра готова. Если вы подуете в резиновую трубку (но не очень сильно), то увидите, что в другом колене вода поднимается. Чем больше давление воздуха, тем выше поднимается вода.
Модель механического манометра можно изготовить из небольшой воронки. Натяните на воронку (желательно стеклянную или пластмассовую) тонкую резину от старой волейбольной камеры, резиновой перчатки или воздушного шарика и укрепите ее на подставке. На суженную часть воронки наденьте длинную резиновую трубку с маленькой грушей, укрепленной на конце. Место соединения груши и трубки нужно обмотать изоляционной лентой, чтобы не проходил воздух.
Над резиновой перепонкой укрепите на тонкой оси рычаг с шариком на коротком конце. Шарик должен перетягивать свой конец и касаться середины натянутой резины. Другой, длинный конец рычага сделайте в виде стрелки. Он должен передвигаться вдоль дугообразной шкалы с делениями. Деления тоже будут произвольные. Когда манометр никакого давления не показывает, стрелка должна стоять на нуле.
Если вы нажмете на грушу, давление воздуха в ней возрастет, резиновая перепонка приподнимется, и стрелка пойдет по шкале вниз. Когда вы освободите грушу, стрелка вернется на свое прежнее место — к нулю.
Этот манометр в дальнейшем нам еще понадобится: мы из него сделаем пневматическое реле.
Измерение уровня
Самый простой способ измерения уровня в закрытом резервуаре — это водомерное стекло. Стеклянная трубка вставляется в металлическую согнутую под прямым углом трубку, ввинченную в нижнюю часть резервуара. По принципу сообщающихся сосудов в стеклянной трубке жидкость всегда будет находиться на том же уровне, что и в резервуаре.
Но существуют и другие способы измерения уровней. Здесь мы рассмотрим один из них.
Если на дно большой бочки с водой поместить слегка надутый и присоединенный к резиновой трубке воздушный шарик, а второй конец трубки присоединить к самодельному манометру, то его стрелка сдвинется с нуля. Давление воды всегда зависит только от высоты столба жидкости в резервуаре. Поэтому можно проградуировать шкалу прибора, отливая воду из бочки и замеряя с помощью сантиметровой линейки высоту водяного столба. Конечно, точность здесь будет зависеть от чувствительности прибора.