如何用一匙水之重力准确计时?

2018-03-01 11:01 我要评论 来源: 武汉科技馆
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虹吸水钟

  长江网讯(通讯员 谭琛)在武汉科技馆水展厅里有一个深受观众喜爱的特色展项——虹吸水钟。该展项作为一件融汇了科学与艺术的展品,是在我国古代铜壶滴漏的基础上融合了现代的虹吸技术而开发的新展项。

  虹吸水钟主体水钟高5.5米,主要由许多形状、大小及功用不同的透明玻璃器皿、钟摆和控制系统所组成,它是滴漏计时、虹吸技术、单摆原理和能量转化以及现代控制技术等原理的综合演示,使观众对计时方法有了崭新的认识。水钟是借水的重力带动钟摆并蓄积水量,当水位高度超过玻璃弯管时即产生虹吸作用,将水迅速吸排至一定位置,水钟借钟摆和多组的虹吸管循环运作来计算时间。看过虹吸水钟的观众无不赞叹其设计之精巧,仅由一匙水之重力和简单的虹吸原理就能准确的计时,是一件融合科学奥妙、巧夺天工的艺术精品。

  虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的,即利用水柱压力差,使水上升后再流到低处。由于管口处承受不同的压力,水会由压力大的一边流向压力小的一边,直到管口处压力相等,容器内的水面变成相同的高度,水就会停止流动。

  虹吸管是人类的一种古老发明,早在公元前1世纪,就有人造出了一种奇特的虹吸管。中国人很早就懂得应用虹吸原理。应用虹吸原理制造的虹吸管,在中国古代称“注子”、“偏提”、“渴乌”或“过山龙”。东汉末年出现了灌溉用的渴乌。西南地区的少数民族用一根去节弯曲的长竹管饮酒,也是应用了虹吸的物理现象。宋朝曾公亮《武经总要》中,有用竹筒制作虹吸管把峻岭阻隔的泉水引下山的记载。中国古代还应用虹吸原理制作了唧筒。唧筒是战争中一种守城必备的灭火器。上个世纪60年代,瑞典的几位科学家把虹吸的原理应用到现代建筑上去,最初解决了建筑屋面的雨水排水系统,当时在研究的初期,采用的是一种满管压力流的系统,从而在管道式屋面雨水排放系统方面取得了重大突破。如今虹吸原理在建筑排水,市政排水,水利工程等各方面均有应用。

责编:江婧

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