新式的“希罗喷泉”

读者可能知道一种常见形式的喷泉，据说是由古代机械英雄设计的。我先谈谈它的结构，然后再谈谈这个有趣装置的新形式。英雄喷泉(图205)由三个容器组成。最上面的是一个没有盖子的盘子，最下面的两个是密封的球。这三个容器由三根管子连接起来。连接方法如图所示。当盘子里装满水，球里装满水，球里装满空气，喷泉就开始工作:水沿着管道从A流到C，把C里的空气排入球里；球B中的水被进入的空气加压，并沿管道上升，在容器a上形成喷泉。喷泉将停止喷水，直到球B中的水用完，也就是说，当球B中的所有水都流入球c中。这是英雄喷泉的旧形式。今天，一位意大利学校老师改造了喷泉。由于物理实验室缺乏设备，老师不得不利用他的创造力来简化英雄的喷泉装置。结果，他想出了一个用最简单的设备制造新喷泉的方法。在新设备中，药瓶取代了球形容器，橡胶管取代了玻璃管或金属管。上面的容器不必打孔，只要橡胶管的一端如图206的上图所示放入即可。

经过这样的改造，仪器使用起来非常方便:当b瓶的水通过a盘流入c瓶时，只要简单地更换b瓶和c瓶，喷泉就会再次喷水；但是不要忘记同时将喷嘴移到另一个管道上。

改造后的喷泉的另一个方便之处是可以任意改变容器的位置，以研究容器水面之间的高度差对水流喷射高度的影响。

如果你想把喷泉的高度增加几倍，你可以用水银替换设备下面两个瓶子里的水，用水替换空气，然后移动喷嘴(图207)。这个装置的功能很容易理解:当水银从c瓶流入b瓶时，它会把b瓶的水排出，形成一个喷泉。水银的密度是水的13.5倍。通过了解这一点，我们可以计算出喷泉此时能喷多高。让我们用h1、h2和h3来表示液位之间的高度差。现在我们可以研究c瓶里的水银流向b瓶的力有多大。两个瓶子之间的连接管里的水银处于两种压力下。在右边，是这样一个h2水银柱的压力(这个压力等于高达13.5h2水柱的压力)，加上高达h1水柱的压力。左边起作用的是高达h3的水柱压力。总的来说，汞的压力等于如此高水柱的压力:

13.5h2+hh3

然而，HH1 = H2，所以我们可以用-H2代替HH3，上面的等式变成

13.5hh2

也就是12.5h2。这样，瓶子b中的水银压力就是12.5h2水柱的重力。理论上，喷泉的高度应该等于两个瓶子中水银高度差的12.5倍。但是摩擦力会稍微降低理论高度。

尽管如此，这个装置仍然使我们获得高喷射流成为可能。例如，为了使喷泉达到10米的高度，将一个瓶子移动到比另一个高1米的位置就足够了。奇怪的是，我们可以从计算中看出。从汞瓶到板A的高度对水流的高度没有影响。