كيف يمكنني تصنيع مضخة بسيطة لسحب الماء في البئر

 نجح اليونانيون القدماء (الإغريق) في اكتشاف وسيلة تمكِّنهم من سحب المياه من الآبار بدون مضخة ؛ فابتكروا أداة تسمى شادوف أرخميدس؛ لرفع المياه من نقطة إلى أخرى. تتّسم هذه الأداة العصرية بالفاعلية ؛ فهي ما زالت تستعمل حتى عصرنا الحديث.  فهي تستعمل مثلًا في رفع مياه الصرف في محطات معالجة المياه، وفي رفع المياه في بعض ألعاب الملاهي. ويعتبر شادوف ارخميدس أحد أشكال المضخات موجبة الإزاحة التي تقوم بحبس الموائع من مصدر ما، ثم تدفعها للتحرك نحو موقع تفريغها. ويتكون من أسطوانة مجوفة، وجزء حلزوني قد  يكون بداخل الأسطوانة لكن في هذا النشاط ستضعه خارجها . وفي مصدر المائع المنخفض يوضع أحد طرفي الأسطوانة ، ويوضع الطرف الآخر مائلًا إلى أعلى في منطقة تفريغ أكثر ارتفاعا.  ولتحريك المياه  عليك أن تدير الجزء الحلزوني من الشادوف؛ فمع تحرك الشادوف يغرف كمية صغيرة من المياه رافعًا إياها إلى الجيب الأول. وفي الدورة التالية للشادوف، يتحرك محتوى الجيب الأول من المياه إلى الجيب الثاني وتدخل غَرفة جديدة من المياه إلى الجيب الأول مجددًا. ومع استمرار الحركة، تخرج الغَرفَة الأولى من المياه في الطرف الآخر العلوي من الشادوف.  وفي هذا المقال ستتعرف كيف تبني بنفسك شادوف أرخميدس باستخدام خامات بسيطة. وأعتقد أنك تودّ معرفة الأدوات المستخدمة في صنع الشادوف وهي: 

- قطرها بوصة واحدة على الأقل
- طولها قدمًا واحدًا على الأقل
- مصنوعة من الكلوريد متعدد الفينيل 

- قطره ربع بوصة على الأقل
 - طوله قدمين على الأقل
 - مصنوع من الفينيل الشفاف
 

كما نحتاج أيضا إلى هذه الأدوات (بشكل اختياري) :

يمكنك العثور على هذه المواد في كثير من متاجر المعدات. كما ستحتاج إلى مكان عمل مهيأ يتحمل انسكاب السوائل .
 
والآن لنبدأ بإجراء التجربة كما يلي:
 
·        باستخدام الشريط اللاصق اربط أحد طرفي أنبوب الفينيل بأحد طرفي ماسورة الكلوريد متعدد الفينيل وتأكد من أن الفتحة المؤدية إلى الأنبوب مفتوحة
 
·        لف الأنبوب حول الماسورة بإحكام في شكل حلزوني
 
·        اربط الأنبوب بالطرف الآخر للماسورة باستخدام الشريط اللاصق، وتأكد ألّا يسد الشريط اللاصق فتحة الأنبوب
 
·        استخدم المقص؛ لقص أي زوائد من الأنبوب
 
·        والآن ، املأ أحد الوعاءين بالماء وإضافة الملونات الغذائية ؛ ليسهل عليك رؤية الماء وهو يمر داخل الأنبوب
 
·        قم برفع الوعاء الفارغ ؛ ليصبح أعلى من الوعاء الأول
 

يجب أن ينغمس هذا الطرف أسفل الماء ثم يعلو مرةً أخرى فوق سطحه مع كل دورة، فلا يبقى مغمورًا تمامًا أسفل سطح الماء طوال الوقت 

ومن الجدير بالذكر أن مدى كفاءة عمل شادوف أرخميدس تعتمد على بعض العوامل وهي:

·        طوله
·       زاويته
·       نصف قطره

لذا بإمكانك تغيير تصميم الشادوف؛ لتكتشف كيف تجعله أسرع في رفع المياه.

إذن عليك تجربة تصميم شادوف أرخميدس بطرق مختلفة. واكتشاف ما سيحدث إذا غيرت قطر ماسورة الكلوريد متعدد الفينيل، أو قطر الأنبوب ، أو المسافات بين اللفات الحلزونية للأنبوب، بحيث تجعل اللفات أقرب أو أبعد عن بعضها.


المراجع :
رفع المياه باستخدام "شادوف أرخميدس" - للعِلم (scientificamerican.com)