Forside Søgning Liste

Heron fra Alexandria


1. Dampkuglen


Det er interessant, at Heron opfandt (eller i det mindste beskrev) en primitiv dampdrevet maskine mange hundrede år før James Watt. Maskinen, som kaldes Herons dampkugle, var en primitiv dampturbine. Man fører damp ind i en kugle, som kan dreje sig om det rør, som dampen kommer ind gennem. Dampen forlader kuglen gennem to bøjede mundstykker vinkelret på røret. Derved bringes kuglen i rotation. Denne maskine blev dog ikke benyttet som kraftmaskine, sådan som f.eks. James Watts meget senere dampmaskine. De fleste af Herons dampdrevne maskiner blev brugt som en slags trylleri.

Til højre på figuren er det grundlæggende princip vist. Hvis der er lukket for hanen er der i ethvert lille område af glassets inderside en trykkraft udad på glasset. Men denne kraft ophæves af kraften på det tilsvarende område på den modsatte side af cylinderen. Når hanen åbnes forsvinder trykkraften der hvor hanen sidder, og kraften på det lille område af glasset ved A' lige overfor hanen presser derfor glasset mod venstre.
På figuren til venstre viser vi et snit i Herons dampkugle. Vi tænker os, at der er overtryk af damp inde i kuglen og rørene. De fleste af trykkræfterne ophæver da hinanden parvis, somf.eks. de to røde kræfter. Den eneste undtagelse er de grønne trykkræfter på de to grønne områder A'. Disse kræfter vil derfor få kuglen til at rotere om aksen C vinkelret på skærmen.

2. Hæverten

Heron beskrev udførligt, hvordan en hævert virker. På billedet til venstre viser vi en hævert. Til at begynde med tænker vi os, at der er vand i beholderen og op til samme niveau H i røret. Så suger vi lidt forneden ved L. Så stiger vandstanden lidt i røret, men hvis vi fjerner munden fra L, falder vandstanden i røret igen ned til niveauet H. Først når vi har suget så kraftigt, at røret er blevet fyldt med vand, sker der noget helt andet: Når vi slipper med munden fortsætter vandet med at løbe ud af røret, og det bliver det ved med, indtil vandstanden i beholderen er nået ned til A, - under forudsætning af at punktet L ligger lavere end A. Heron forklarer det med, at når der er en længere vandsøjle fra B til L end fra B til H, så hiver BL-søjlen mere nedad end BA-søjlen, og da der ikke kan opstå tomt rum foroven, vinder BL-søjlen. Hero opdager dog med det samme, at der er en mangel ved forklaringen: Vi kigger nu på figuren længst ude til højre. Der har vi udskiftet det smalle udløbsrør med et, der er tykkere og kortere. Og vi har suget, så røret er fyldt med vand. Når vi slipper med munden skulle man med Herons argument tro, at hæverten virker. Der er jo mere vand i den venstre del af røret, end der var før, og så må det jo hive endnu mere nedad, end det gjorde før. Men det sker ikke. Der løber en slat vand ud af det tykke rør, og vandstanden i det tynde rør falder til niveau H.
Så Heron var godt klar over, at argumentet ovenfor ikke er helt holdbart. Situationen minder om billedet til venstre. Da der er mere vand i det lodrette rør til venstre end i det til højre, skulle man vente, at vandet løber fra højre til venstre. Men, siger Heron, Archimedes siger, at vand strømmer sådan, at det får en vandret overflade, uanset beholderens form. Så vandet vil faktisk strømme fra venstre mod højre, indtil vandstanden er blevet den samme i de to kar. Det er ikke vandmængden, der er afgørende, det er højden af vandsøjlerne. - Fikst klaret, når man betænker, at Heron ikke kendte begrebet tryk.

Med hæverten ovenfor vil vandet løbe langsommere og langsommere, efterhånden som højdeforskellen HL bliver mindre og mindre. Heron opfandt også en hævert, hvor vandet løber lige hurtigt hele tiden. Den viser vi på slutbilledet.



Opgave 21
Forklar hvordan og hvorfor hæverten virker.

3. En maskine til at lukke tempeldøre op og i.

På billedet viser vi døren ind til et tempel på Herons tid. Uden for templet står der et alter. Det er en lufttæt firkantet kasse ADE, hvis overside er en metalplade. Fra kassens bund går der et rør ned til den kugleformede beholder H, som er halvt fuld af vand. L er et U-formet rør. Den ene gren stikker ned i vandet i H, og den anden gren ender nede ved M i spanden N. Når templets dør skal åbnes må man naturligvis påkalde de højere magter. Det gør man ved at tænde et bål på metalpladen øverst. Og til tilskuernes forbløffelse åbner tempeldørene sig uden menneskelig indgriben!

Det der sker er følgende: Bålet opvarmer luften i kassen ADE. Derfor udvider luften sig, og presser på vandoverfladen nede i H. Derved presses vand fra H op i det uformede rør, og det vand løber videre ned i spanden M. Oppe fra N´s hank går der to reb op til en trisse, og de to reb fortsætter hver sin vej rundt om hver sin stolpe. De to stolper er forbundet med hver sin dør foroven. Så når der er kommet tilstrækkelig meget vand i spanden N er den blevet så tung, at den via rebene drejer stolpene, så dørene åbner. td>

Nederst til venstre hænger der en kontravægt ved D. Den skal kunne komme længere ned end vist på billedet. Samtidig med at dørene åbnes løftes kontravægten op i den position, som er vist på billedet. Når man så slukker bålet oppe på alteret falder trykket i vandbeholderen. Vores kilde La Cour siger så, at der vil blive suget vand tilbage fra spanden til vandbeholderen gennem U-røret. Derfor vil spanden blive lettere, og kontravægten vil så bevæge sig nedad og lukke dørene igen.

Opgave 25
Foreslå ændringer så Herons
døråbner kommer til at virke.





Hvis du støder på et ord,
hvis betydning du ikke kender,
så søg på ordet.