公道杯_重庆科技馆
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公道杯

       展项揭示了虹吸原理。

       杯子的内部结构是根倒U型管,一头连向杯里,一头从杯底通向杯外;同时倒U型管顶部比水杯杯口低,因此整个杯子就构成了一个虹吸管。当不断向杯内加水,水位高于倒U型管顶部时,这时杯中的水会受到重力和压强差的作用丛杯底流出,直至漏光到两侧液体压强相等时才停止。

操作方式

       用勺子将水从水盆里舀入公道杯中,当水超过一定高度时,整个杯子水将流尽。

科学原理

科学原理

l  虹吸

虹吸是利用液面高度差的作用力现象,将液体充满一根倒U形的管状结构内后,将开口高的一端置于装满液体的容器中,容器内的液体会持续通过虹吸管向更低的位置流出。出自宋代苏轼《东坡志林》。这种现象称为虹吸现象,虹吸的实质是因为液体压强和大气压强而产生。

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。宋代苏轼《东坡志林》卷四中,记载了四川盐井中用唧筒把盐水吸到地面。


拓展知识

生活中的应用

l  鱼缸换水

一个软橡胶管,一头放入鱼缸水里,另一头用口吸一下,把这一头放低,水就自己流到放在地面上的盆里了。

手里拿着的这一头水位比鱼缸里的水位低,我们把鱼缸里的水位设为零平面,于是你手里拿着的水平面高度就是负的,同一水平面上的水压力是一样的,于是零平面和负平面之间的这一段水可以理解为除了重力以外不再受力,于是就顺管子流下来了。


l  虹吸马桶

虹吸式马桶原理是马桶在排污时,虹吸马桶内的水面超越S弯的高点时,构成的虹吸现象,可以把马桶内的水和污物一同抽走。虹吸式马桶内有一个完整的管道,形状呈侧倒状的"S",池壁坡度较缓,噪音问题有所改善;具有排污能力强,选净面大的特点,所以绝大多数马桶尤其是连体均采用虹吸式。


l  建筑排水

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。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。


关联人物

l  苏轼

苏轼(103718日—1101824日),字子瞻,又字和仲,号东坡居士,世称苏东坡、苏仙。汉族,北宋眉州眉山(今属四川省眉山市)人,祖籍河北栾城,北宋著名文学家、书法家、画家。

苏轼是宋代文学最高成就的代表,并在诗、词、散文、书、画等方面取得了很高的成就。其诗题材广阔,清新豪健,善用夸张比喻,独具风格,与黄庭坚并称“苏黄”;其词开豪放一派,与辛弃疾同是豪放派代表,并称“苏辛”;其散文著述宏富,豪放自如,与欧阳修并称“欧苏”,为“唐宋八大家”之一。苏轼亦善书,为“宋四家”之一;工于画,尤擅墨竹、怪石、枯木等。有《东坡七集》、《东坡易传》、《东坡乐府》等传世。

《东坡志林》卷四中:以竹为筒,"无底而窍其上,悬熟皮数寸,出入水中,气自呼吸而启闭之,一筒致水数斗。记载了四川盐井中用唧筒把盐水吸到地面。