安全自来水阀门

卢学军

在初中学习浮力知识的时候，为了能让同学们搞清浮力的本质，我们经常做这样一个实验：

将一长方体蜡块，放在平底水槽中，使蜡块与水槽底面紧密接触，往水槽中缓慢注水，可以看到水没蜡块以后，蜡块并不浮起。当用细棍轻轻拨动蜡块，使水进入蜡块与水槽相接触的底部表面之间时，蜡块即上浮。

上述实验，虽然效果明显，但实验成功率不高，而且实验的重复性差，为了解决这一问题，我们做了如下改进：取一空饮料瓶，去底、去盖、倒置。

实验时，先将一乒乓球放在饮料瓶中，如图1所示。将水倒入饮料瓶中，让水没过乒乓球，由于乒乓球下面没有水，乒乓球只受到水的向下的压力，无论饮料瓶中加多少水，乒乓球也不会被浮起。如果将饮料瓶放入装水的水槽中，使乒乓球下表面与水槽中的水接触，如图2所示。乒乓球下表面就会受到水的向上的压力。当乒乓球受到的水对它的向上的压力与向下的压力差大于乒乓球所受的重力时，乒乓球会立即上浮。

多次重复乒乓球上浮的实验，我们不难发现：只有将饮料瓶放入水槽中，乒乓球才会上升，饮料瓶中的水就会流入水槽中，拿起饮料瓶，重新注入水，乒乓球就会堵住瓶口，使饮料瓶中的水无法流出。可见相对饮料瓶中的水来讲，乒乓球就像一个可以随意控制的阀门。这样的阀门有没有实用价值呢？正是基于这一问题的思考，我研制了一项发明——安全自来水阀门，其结构如图3所示。

这个安全自来水阀门的工作原理是：当自来水管道停水，用户又没有关闭水龙头，那么，浮子室内没有水，在重力作用下，浮子会自动下落堵住出水口。来水时，浮子室内虽然充满水，由于浮子下面没有水，浮子只受到浮子室内水的向下的压力，浮子不会浮起，因此没有水从水龙头流出。如果用户用水，可先将水龙头关闭，然后按动常闭自动复位开关，使其打开，水会通过与复位开关相连的水管中流到浮子的下面，使浮子浮起。释放自动复位开关，自动复位开关自动关闭。此时再打开水龙头，用户即可正常使用自来水。

安全自来水阀门的作用是当自来水管道因故停水，而用户又忘记关闭水龙头时，如果突然来水，本阀门可以自动关闭水路，防止水资源的浪费及家庭水灾的发生。