NUEVAS FUENTES DE HERON
| Fig 1. Fuente de Herón Clasica | Fig. 2. Modificación actual de la fuente de Herón. Arriba una variante que evita horadar el fondo del plato superior. |
NUEVAS FUENTES DE HERON
Mis lectores* conocerán probablemente la forma ordinaria
de la fuente que se atribuye al mecánico de la antigüedad Herón. No
obstante, recordaremos aquí su estructura antes de pasar a describir las
nuevas variantes de este aparato tan interesante. La fuente de Herón (Fig. 1)
consta de tres vasijas: una superior, abierta, a
y dos de forma esférica, b y c, herméticamente
cerradas. Éstas vasijas están unidas entre sí por tres tubos dispuestos
como se indica en la figura. Cuando en a
hay un poco de agua, la esfera b está
llena de líquido y la c de aire, la fuente empieza a funcionar. El agua pasa
por el tubo de a a c, hace que el aire
pase de esta esfera a la b y el agua
de b, presionada por el aire que
entra, sube por el tubo y forma la
fuente sobre la vasija a. Cuando la
esfera b se queda vacía, el surtidor
deja de echar agua.
Esta es la antiquísima forma de la fuente de Herón. Pero ya en
nuestro tiempo, un maestro de escuela italiano, obligado a inventar por la
falta de medios dé que disponía su laboratorio de Física, construyó una
fuente de Herón en la que introdujo unas modificaciones que hacen posible qué
cualquiera pueda construirla valiéndose de medios muy simples (Fig. 2). En
lugar de las esferas utilizó frascos de farmacia y en vez de ponerle tubos de
vidrio o de metal, los puso de goma. La vasija superior no es necesario que tenga
agujeros en el fondo; basta introducir en ella los extremos de los tubos como se
muestra en el diseño superior de la fig. 2.
El aparato construido de esta forma es mucho más cómodo
y fácil de utilizar. Cuando el tarro b se
queda vacío, porque el agua que había en él pasó ya a través de la vasija
a al tarro c, los tarros b y c se
pueden cambiar de sitio entre sí y la fuente volverá a echar agua, si la
boquilla se pone en el otro tubo.
Otra ventaja de esta fuente modernizada consiste en que da la
posibilidad de variar la situación de las vasijas y, de esta manera, estudiar
cómo influye la diferencia de niveles del líquido que hay en ellas en la
altura a que se eleva el agua que echa la fuente.
Si se quiere que el chorro llegue mucho más alto, no
hay más que sustituir el agua que había en los tarros por mercurio y el aire
por agua (Eig. 3). El aparato funciona
en estas condiciones del modo siguiente: el mercurio pasa del tarro c al b
y hace que de este último salga el agua y origine el surtidor. Sabiendo que
el mercurio pesa 13.5 veces más que el agua, podemos calcular a qué altura deberá
elevarse el chorro de la fuente. Designemos la diferencia de niveles entre las
correspondientes vasijas por h1,
h2 y h3. Veamos ahora qué fuerzas son las que hacen
que el mercurio de la vasija c (fig. 3) pase
a la b. El mercurio que se halla en el
tubo que une entre sí estas vasijas está sujeto a presión por los dos
lados. Por la derecha sufre la presión debida a la diferencia de alturas h2
entre las columnas de mercurio (que es igual a la presión que ejercería
una columna de agua 13.5 veces más alta, es decir, 13.5
h2) más la presión que origina la columna de agua h1.
Por la izquierda presiona sobre él la columna de agua h3. Por
lo tanto, el mercurio es arrastrado con una fuerza total de
13.5h2+h1
-h3.
Pero
h3
-
h1=h2; por esto
podemos poner -
h2 en lugar de h1-h3
y obtener:
13.5h2-h2
es
decir, 12.5 h2. De esta
forma, el mercurio entra en la vasija b a la presión correspondiente al peso de
una columna de agua que tuviera una altura igual a 12.5 h2. Por esto, teóricamente el chorro de agua puede
llegar hasta una altura igual a la diferencia entre los niveles del mercurio
en los tarros multiplicada por 12.5. El rozamiento hace que esta altura sea algo
menor que la teórica.
A pesar de esto, con el aparato que acabamos de describir se puede
conseguir cómodamente que el chorro suba hasta muy alto. Para que llegue a 10
metros de altura basta poner uno de los frascos un metro, aproximadamente, más
alto que el otro. Es interesante que, como puede verse, la altura de la vasija a
con respecto a los tarros en que se encuentra el mercurio no influye en absoluto
en la altura a que se eleva el chorro.
| Fig. 65. Fuente que funciona por la presión del mercurio La altura a que sube el chorro es diez veces mayor que la diferencia entre los niveles del mercurio |
* Y. Perelman, Física Recreativa, editorial MIR., 1975