Pokojowa fontanna Herona

Za oknem śnieg i mróz. Zima trzyma na całego, a my tymczasem wyobraźmy sobie ogród latem. Posiedzielibyśmy na przykład przy fontannie. Proszę bardzo. Zrobimy sobie własną domową i do tego pokojową fontannę. Fontanna taka działa bez pompy, bez prądu, czysta hydraulika.

Pierwszy, kto takie urządzenie wymyślił, był oczywiście Grekiem i nazywał się Heron. Na jego cześć nazwano to dzieło ?fontanna Herona". Przy okazji budowania fontanny będziemy mieli okazję nauczyć się sposobu obróbki szkła na gorąco. Jest to łatwiejsze, niż przypuszczacie.

Działanie modelu fontanny

Fontanna składa się z trzech zbiorników. W górnym otwartym jest zamocowany wylot dyszy, przez który ma tryskać woda. Pozostałe dwa zbiorniki są zamknięte i mają zapewnić odpowiednie ciśnienie, by woda rzeczywiście tryskała. Fontanna działa, jeśli w zbiorniku o położeniu środkowym jest dostatecznie dużo wody, a sprężone powietrze ze zbiornika najniżej położonego zapewnia dostatecznie wysokie ciśnienie. Powietrze w obu szczelnych zbiornikach jest sprężone przez wodę odpływającą z otwartego górnego zbiornika do zbiornika dolnego, najniżej położonego. Czas działania zależy od pojemności dolnych zbiorników oraz średnicy wylotowej dyszy fontanny. Aby stać się posiadaczem takiego efektownego modelu lewaru wodnego, trzeba zabrać się niezwłocznie do pracy.

Materiały

Do zbudowania fontanny potrzebne są dwa słoiki po ogórkach, cztery drewniane klocki, plastikowa miseczka lub pudełko na żywność oraz rurka igelitowa, a jeśli takiej nie ma w sklepie, to kupimy zestaw do odciągania wina. W nim znajdziemy potrzebną plastikową rurkę oraz, co ważniejsze, rurkę szklaną. W zestawie średnica rurki jest taka, by można było ją połączyć na wcisk z rurką igelitową. Szklana rurka posłuży nam do uzyskania niezbędnej do działania fontanny dyszy. Do dekoracyjnego wyłożenia dna fontanny możemy użyć kamieni, na przykład z wakacyjnej kolekcji. Potrzebny będzie także karton formatu A4 oraz koniecznie duża ścierka. Pudełko, ścierkę i zestaw winiarski dostaniemy w sklepie z artykułami gospodarstwa domowego.

Narzędzia

dremel lub wiertarka z wiertłem odpowiadającym średnicy zewnętrznej posiadanych rurek,
punktak,
młotek,
glutownica z zapasem kleju,
papier ścierny,
nożyk do tapet,
flamastry kolorowe wodoodporne lub komputer z drukarką,
długa linijka metalowa,
lakier bezbarwny w spreju.

Dysza

Woda musi tryskać ze zwężającej się rurki szklanej. W zestawie winiarskim znajdziemy szklaną rurkę, która jednak nie ma odpowiedniego kształtu na nasze potrzeby. Rurkę musimy zatem sami obrobić. Szkło rurki rozgrzejemy nad gazem z kuchenki albo lepiej małym palnikiem do lutowania. Rozgrzewamy szkło rurki w jej środkowej części, powoli, ciągle je obracając, tak by było nagrzane równomiernie w swoim obwodzie. Gdy szkło zacznie robić się miękkie, ostrożnie rozciągniemy oba końce rurki w przeciwnych kierunkach, tak by przekrój w nagrzanej części zaczął się zwężać. Chcemy uzyskać dyszę, której wewnętrzna średnica będzie miała w najwęższym miejscu około 4 milimetrów. Rurkę po ostygnięciu ostrożnie przełamujemy w jej najwęższym miejscu. Można ją uprzednio zarysować kluczykowym pilniczkiem do metalu. Do pracy radzę założyć rękawiczki i okulary ochronne. Odłamaną końcówkę dyszy starannie wyrównujemy za pomocą drobnego papieru ściernego o gradacji 240 lub szybkoobrotowej kamiennej końcówki dremela.

Zbiornik fontanny

To plastikowe pudełko. W jego dnie wywiercimy dwa otwory o średnicy nieco większej od średnicy posiadanego przewodu igelitowego. Do otworku centralnie umieszczonego wkleimy szklaną dyszę. Dysza od spodu powinna wystawać około 10 milimetrów, tak by można było nałożyć na nią wężyk. Do otworu odpływowego wkleimy najdłuższy odcinek rurki igelitowej. On połączy fontannę z najniżej położonym zbiornikiem przelewowym. Odcinek wężyka prowadzący od spodu dyszy fontanny połączy z nią wyższy zbiornik.

Nóżki fontanny

Zrobimy je z czterech drewnianych klocków o długości 60 milimetrów każdy. Są konieczne, ponieważ pod zbiornikiem fontanny przeprowadzamy igelitowe instalacje wodne. Nóżki przykleimy klejem na gorąco we wszystkich czterech rogach pudełka.

Zastawka

Zastawkę namalujemy lub narysujemy na arkuszu kartonu o formacie A4. Namalować możemy tam na przykład ogród, na którego tle będzie tryskać nasza fontanna. Taki landszaft jest zamieszczony jako przykład w naszym miesięczniku. Karton dobrze jest zabezpieczyć przed kroplami wody lakierem bezbarwnym a następnie przykleić do brzegu pudełka zbiornika klejem na gorąco.

Zbiorniki przelewowe pierwszy i drugi

Oba zrobimy z dwóch jednakowych słoików po ogórkach. Pokrywki nie mogą być uszkodzone, ponieważ działanie naszego modelu bardzo zależy od ich szczelności. W metalowych pokrywkach wywiercimy otwory o średnicy nieco większej niż średnica posiadanej rurki. Pamiętajmy, by najpierw miejsca pod otwory napunktować choćby dużym gwoździem. Wiertło nie będzie się ślizgać, a otwory powstaną dokładnie w wyznaczonym miejscu. Rurki bardzo starannie wklejamy do otworków klejem na gorąco, tak by zapewnić szczelność połączeń. Dzisiejsze technologie pozwalają na to z łatwością, tylko nie żałujmy glutowego kleju.

Montaż fontanny

Dno zbiornika otwartego można dla efektu wyłożyć drobnymi kamieniami, a następnie nalać niewielką ilość wody. Sprawdźmy od razu, czy wszystko jest szczelne. Dla pełnego artystycznego efektu do brzegu pudełka przyklejamy naszą zabezpieczoną przed wodą zastawkę. Następnie należy zadbać, by zbiorniki przelewowe zostały umieszczone niżej od samej fontanny na dwóch różnych poziomach, tak jak jest to pokazane na rysunku. Aby uzyskać odpowiednie położenie zbiorników przelewowych, użyłem odwróconego kubła do śmieci i starej puszki o średnicy podobnej wielkością do słoików. Na czym postawić zbiorniki pozostawiam jednak nieskrępowanej inwencji majsterkowiczów. Jest to także uzależnione od długości posiadanych wężyków i muszę przyznać, że w zestawie winiarskim długość wężyka wystarcza, choć nie jest imponująca i nie można specjalnie poszaleć.

Zabawa

Do słoika pośredniego wlewamy wodę, drugi dolny zbiornik ma być pusty. Z chwilą gdy dokręcimy szczelnie dekiel środkowego zbiornika i dolejemy wody do górnego, woda powinna popłynąć rurkami i wreszcie efektownie wytrysnąć dyszą. Oto zwiększone w stosunku do ciśnienia zewnętrznego ciśnienie w zbiorniku dolnym powoduje wypompowanie wody w pośrednim i tym samym wytryskiwanie wody dyszą w postaci fontanny. Fontanna zadziałała. No nie na długo, bo po jakimś czasie zbiornik dolny napełnia się wodą i wszystko zamiera. Zabawa jest przednia i po chwili z dziecinną radością wylewamy wodę z dolnego zbiornika do najwyższego i urządzenie dalej działa. Dopóki z pośredniego nie wyleje się woda. A na koniec zawsze możemy użyć ścierki...

Epilog

Mimo że Heron nie znał słoików po ogórkach ani plastikowych rurek, fontannę zbudował i to w ogrodzie. Zbiorniki napełniali ukryci niewolnicy, ale i tak wszyscy goście i widzowie byli zachwyceni. Za to teraz na lekcjach fizyki mogą nas męczyć, dlaczego woda w fontannie raźno tryska i dlaczego tak krótko. Jak już się dobrze nabawicie naszymi naczynkami połączonymi w fontannę, nie odkładajcie urządzenia na domową półkę. Proponuję zanieść zestaw do pracowni fizyki, gdzie być może będzie służył następnym pokoleniom uczniów. Nauczyciel fizyki z pewnością, za pomocą dobrej oceny, doceni wasze zaangażowanie i wkład do nauki. Wiadomo, że nawet najwięksi naukowcy od czegoś zaczynali. Motywem ich postępowania zawsze była ciekawość i chęć poznania. Nawet jeśli, tak jak my, coś tam popsuli i porozlewali.