المپياد جهاني فيزيك
 پيوندهاي المپياد فيزيك
 
 فواره‌ي هرون (زنگ تفريح شماره‌ي 106)
فواره‌ي هرون (زنگ تفريح شماره‌ي 106)زنگ تفريح فيزيك
ساختار و نحوه‌ي كار فواره‌ي هرون و كاربردهاي امروزي آن

فواره‌ي هرون



اشاره
آن‌چه با عنوان «چكيده» در اول مسابقه‌ها و زنگ‌تفريح‌ها مشاهده مي‌كنيد صرفاً مخصوص معلمان، مربيان، كارشناسان محترم آموزشي و ساير علاقه‌مندان است.



چكيده
اهداف آموزشي
 اهداف آموزشي در حوزه‌ي شناختي – دانش
    - «دانش راه‌ها و وسايل برخورد با امور جزوي» > «دانش روش‌ها و روش‌شناسي»
 اهداف آموزشي در حوزه‌ي شناختي - توانايي‌ها و مهارت‌هاي ذهني
    - «فهميدن» > «ترجمه» > «تفسير»
    - «فهميدن» > «ترجمه» > «كاربستن»
    - «فهميدن» > «ترجمه» > «تحليل» > «تحليل عناصر»
    - «فهميدن» > «ترجمه» > «تحليل» > «تحليل روابط»
    - «فهميدن» > «ترجمه» > «تركيب» > «توليد يك نقشه يا مجموعه‌ اقدام‌هاي پيشنهادي»
    - «فهميدن» > «ترجمه» > «تركيب» > «استنتاج مجموعه‌اي از روابط انتزاعي»
 نتايج مورد نظر 
    - حل مسأله با استفاده از تركيبيات
 محتواي آموزشي
    - تركيبيات.



مقدمه
فواره‌ي هرون (Heron’s fountain) ماشين هيدروليكي‌اي است كه مخترع، ‌رياضي‌دان و فيزيك‌دان قرن اول ميلادي، هرون اسكندري اختراع كرد.

شكل 1 - هرون
(10 تا 70 پس از ميلاد).

وي درباره‌ي فشار هوا و بخار و ساختن اولين موتور بخار مطالعه مي‌كرد كه امروزه حتي به‌عنوان يك اسباب‌بازي استفاده مي‌شود. نام اين ماشين، «فواره‌ي هرون» (Heron's Fountain) است. شكل‌هاي متعددي از اين ابزار امروزه در فيزيك در بخش هيدروليك و نومانيك (Pneumatics) به‌كار مي‌رود. نوماتيك بخشي از علم مكانيك است كه خواص گازها را در آن مي‌توانيد مطالعه كنيد.

شكل 2.



ساختار
«فواره‌ي هرون» (Heron's Fountain) از يك كاسه‌ي اصلي تشكيل شده كه رويه‌ي بالايي آن، باز است. يك لوله‌ از حفره‌ي انتهايي كاسه‌ي اصلي، آن را به يك مخزن ذخيره‌ي هوا و غيرقابل نفوذ مرتبط مي‌كند (فلاسك شيشه‌اي در شكل 3 اين مسؤوليت را برعهده دارد؛ براي اين منظور مي‌توان از قوطي‌هاي فلزي كه درب آن كاملاً غيرقابل نفوذ باشد نيز استفاده كرد). قرار گرفتن مخزن ذخيره‌ي هوا (پايين‌ترين مخزن) در زير كاسه نقش اصلي را بازي كند.

لوله‌اي ديگر از بالاي مخزن پُر از هوا (مخزن وسطي) به‌سمت بالا به‌شكلي كاملاً غيرقابل نفوذ از هوا تا بالاي رويه‌ي مخزني ديگر (بالاترين مخزن) قرار مي‌دهيم كه پُر از آب است.

هم‌چنين لوله‌اي را از عمق مخزن پُر از آب - كه مخزن فواره محسوب مي‌شود - تا بالا - كه دهانه‌ي فواره را تشكيل خواهد داد - مهيا مي‌كنيم. وجود يك فيلتر كه داراي دهانه‌اي باشد كه از مركز ظرف پُر از آب به‌سمت بالا امتداد داشته باشد لازم است.

اين مخزن‌ها ممكن است در يك ستوني قرار بگيرد كه آن‌ها را احاطه مي‌كند به‌گونه‌اي كه از بيرون مخزن‌ها را نتوان مشاهده كرد. البته طول اين ستون بايد به‌گونه‌اي باشد كه از دهانه‌ي فواره پايين‌تر قرار بگيرد.

حالا مخزني كه براي پُر كردن آب در نظر گرفته‌ايم از آب پُر مي‌كنيم. آب به‌دليل گرانش از مخزن بالايي به مخزن پُر از هوا جاري شده باعث جابه‌جايي هوا مي‌گردد.

هوا به‌سمت مخزن پُر از آب (مخزن وسطي) جريان مي‌يابد و باعث جابه جايي آب درون آن مي‌شود. فشار آب رانده‌شده توسط هوا به‌حدي است كه مي‌تواند تا ارتفاع بالاتري از لوله‌ي فواره و مخزن بالايي جريان پيدا كند (شكل 3).

شكل 3.




حركت
برخلاف اعتقادهاي قديمي، «فواره‌ي هرون» (Heron's Fountain) ماشين ابدي نيست! و نمي‌تواند تا ابد كار كند. اگر لوله‌ي خرطومي سر فواره باريك باشد ممكن است چند دقيقه‌اي كار كند ولي ناگهان از كار مي‌ايستد.

آبي كه از فواره بيرون مي‌آيد ممكن است بالاتر از ارتفاع آب هر مخزن باشد اما به‌دليل گرانش روبه پايين مي‌ريزد (درست مثل مسير پرتابه در مكانيك).

اگرچه جمله‌ي «آبي كه از فواره بيرون مي‌ريزد ممكن است بالاتر از ارتفاع آب هر مخزن باشد» ممكن است «پارادوكس» (متناقض) به‌نظر برسد اما اگر به عملكرد آن در يك سيفون (يكي از موارد كاربرد «فواره‌ي هرون») توجه داشته باشيم پارادوكس (تناقض) كم‌تري مشاهده خواهيم كرد.

براي ايجاد سيفون بايد بتوانيم قوس بالايي لوله را برطرف كنيم؛ هم‌چنين فشار هوا بين دو مخزن وسطي (پُر از آب) و پاييني (پُر از هوا) بايد به‌گونه‌اي باشد كه فشار مثبتي براي هدايت آب به بالا فراهم كند. بدين‌ترتيب ابزاري خواهيم داشت كه «سيفون هرون» (Heron's Siphon) مي‌ناميم.

براي اين‌كه جريان فواره مداوم باشد مخزن تغذيه‌كننده‌ي جريان هوا (مخزن پاييني) بايد كاملاً خالي از آب بوده و مرتباً جريان ورودي آب را يه مخزن پُر از آب (وسطي) و مخزن بالايي به‌گونه‌اي باشد كه همواره از آب پُر باشند. بدين‌ترتيب بالا بردن آب انرژي لازم براي جريان فواره را تأمين مي‌كند.

1387/11/17لينک مستقيم

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1394/5/20
مـتـن : آقا عالی بود . دوستان اگه اطلاعات بیشتری درمورد فواره هرون (فواره بدون استفاده از انرژيِ) دارید به من ایمیل کنین .
rezayi.zaher@yahoo.com
باتشکر

فرستنده :
دانش اموز HyperLink HyperLink 1393/5/1
مـتـن : لطفا نقشه ساخت فواره بدون موتور رو هم داخل سایتتون بذارین
پاسـخ : سلام، حتماً فکر ميکنم کمي با تعويق اين مطلب درخواستي رو هم ميگذاريم.

فرستنده :
مهدی HyperLink HyperLink 1393/5/1
مـتـن : دمتون گرم thank you verrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrry much

فرستنده :
اسماعیل فرزنداسماعیلی HyperLink HyperLink 1393/1/22
مـتـن : اگه دوستان عزیزبتونن قانون پایستگی انرژی روزیرسوال به برنن وثابت کنندپیش من جایزه بزرگی دارن
پاسـخ : سلام، قانون پايستگي انرژي در ذرات بنيادي جاهايي نقض ميشه. عده اي هم نظرشون بر اين هست که قوانين بقا نبايد لزوما بنيادي باشند. ولي تا اينجا با همين قوانين بقا بوده ذرات جديدي کشف شده و براي همين اهميت داره.

فرستنده :
paniz HyperLink HyperLink 1392/10/26
مـتـن : خوب

فرستنده :
سروش متانت HyperLink HyperLink 1392/10/1
مـتـن : نظرآقای مهدس فرزنداسماعیلی درمورداستحصال انرژی مازادرابیشتربرامون توضیح بدین یاشماری یاایمیلی ازایششون دارین برام ارسال کنین بنده روی طرحی کارمی کنم .برام خیلی مهمه

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1392/6/25
مـتـن : salam.man daneshjooye mohandesi mekanik hastam...
lotfan chan ta site khoob az takomole favare heron baram mail konid..
tank you
پاسـخ : در اين مورد دوستاني در کامنتها ميبيني ميتوني باهاشون از طريق ايميلي که در اختيار قرار دادند و چستجوي اينترنتي هم طبيعتاً بهترين گزينه هست.

فرستنده :
اسماعیل فرزنداسماعیلی HyperLink HyperLink 1392/6/25
مـتـن : ازدوستان عزیزتقاضادارم اگرمطابی درموردانرژی مطالب جالب وجدیدی دارند.برام به این آدرس ایمل کنندesmaeilfarzandesmaeili@yahoo.com
پاسـخ : سلام، بنا به ارتباط دوستان علاقه مند در کامنتها من اين کامنت رو تاييد ميکنم که ديده بشه.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1392/2/28
مـتـن : دستتون دردنکنه دستم خسته شد اخه واسه تحقیق دخترم داشتم مینوشتم

فرستنده :
مرشدلو HyperLink HyperLink 1392/2/2
مـتـن : عالی بود دنبال همچین مطلبی میگشتم.فقط یه سوال.مخزن ها بایدهم اندازه باشند؟

فرستنده :
اسماعیل فرزنداسماعیلی HyperLink HyperLink 1391/10/11
مـتـن : آیاازپواره یادشده می توان انرژی مازادتولیدکرد....
پاسـخ :سلام، در مورد اطلاعات مازاد بچه ها همينجا اگر در حين مطالعه مطالب مازادي رو توستند يا دوست داشتند در اينجا بصورت کامنت قرار بدن.

در مورد انرژي مازاد يکبار بقاي انرژي رو بررسي کن در اين سيستم. خودت ميتوني يش بيني کني ميشه يا نه و اگر ميشه تحت چه شرايطي.

فرستنده :
Yasaman HyperLink HyperLink 1391/9/1
مـتـن : سلام . مطلب خوبی بود .امکان دارد که طرز کار فواره و طرز ساخت آن را نیز بگذارید

فرستنده :
استارگرل HyperLink HyperLink 1391/3/10
مـتـن : sسلام
من میخوام یکی بسازم.خدا کنه بشه
باتوجه به این که فردا امتحان فیزیک دارم

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1390/6/18
مـتـن : aya favare heron az 2500 sale pish ta hala kamel shode ast?
پاسـخ : سلام،‌ نميشه گفت كامل شده‌اند يا نه. چون از يك قانون فيزيكي تبعيت ميكنند قديمي‌ها و نمونه‌هاي جديدتر. ولي خب مدلهاي مختلف فواره، سيستم‌هاي آبرساني و كشاورزي و كاربردهاي مشابه‌ ديگري دارند. كه در قديم هم استفاده ميشد.

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد فيزيك
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  1261
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  1261