Válec s otvory pro demonstraci hydrostatického tlaku (Toricelliho zařízení) / Apparatus for verifying Torricelli's Theorem

CS  (EN version follows):

Ve škole jsme tuto pomůcku měli jako originál, byla dodávána centrálně někdy v 60.-70. letech přes Komenium - učební pomůcky, n.p.  Za ta léta pečlivého zanedbávání… znáte to. Předpokládám, že je to podobně i na jiných školách.

Náhradu sice jde zakoupit (např. tady, tady nebo tady), ale není to levné a rozhodně to není hned. Dlouhou dobu jsme to měli vyřešeno pomocí PET lahve od mléka s otvory vytvořenými žhavým hřebíčkem, ale v rámci zkvalitnění výuky jsem vytvořil kopii pro 3d tisk.

Sada obsahuje dno (varianta s vodoznakem nebo bez), “modul” se třemi otvory, a víčko (kvůli estetice). Moduly se dají skládat na sebe do takřka libovolné výšky, válec složený ze dna a dvou modulů poměrně slušně kopíruje plechový originál.

Při stavbě je možné se rozhodnout, jak bude vodoznak orientován vůči tryskám - zda vzadu (jako u původní pomůcky), nalevo či napravo od trysek.

Ke kompletaci je potřeba Chemopren na slepení a zatěsnění spojů. Pokud se rozhodnete pro variantu s vodoznakem, budete potřebovat ještě skleněnou trubici, tavnou pistoli/silikon a stahovací pásky.

Poznámky k tisku:

• Zveřejněný .3mf projekt obsahuje všechny čtyři díly a doporučená nastavení pro tisk. Použijte ho pro naslicování vlastní verze. Varianta "mini" je určena pro mini tiskárny (s objemem 180x180x180 mm)

• Před tiskem se rozhodněte pro variantu s vodoznakem nebo bez a podle toho si vyberte správné dno. 

• Tisk je celkem dlouhý, doporučuji tisknout válec díl po dílu pro případ nehody.

• Pro tisk doporučuji PETG, PLA je pro použití ve třídě příliš křehké.

• Při tisku na Prusa Mini / Mini+ se musí ve Sliceru zmenšit rozměr všech součástek na 96%

Stavba:

• Vytiskněte si všechny potřebné díly (1x dno, minimálně 1x modul, víčko)

• Nejprve si vše vyzkoušejte “nasucho” - bez lepidla. Spoje těsní dostatečně dobře na to, abyste mohli správnou funkci prověřit.

• Chcete-li otestovat i variantu s vodoznakem kvůli jeho nejvhodnějšímu umístění, připravte si skleněnou trubici a utěsněte ji plastelínou.

• Trubici na vodoznak vám uřízne spřátelený chemikář, jedná se o běžné laboratorní sklo. Nezapomeňte uříznuté trubici zatavit hrany nad plynovým kahanem.

• Před lepením nechte válec řádně vyschnout. Do žlábku spodního dílu naneste “hada” z Chemoprenu, zasuňte a pevně zatlačte horní díl. Mírně přeteklého lepidla se nelekejte, během tuhnutí se “zatáhne”. Takto postupujte až k víčku.

• Trubici vodoznaku nasaďte do připraveného otvoru ve dnu a utěsněte tavnou pistolí nebo silikonem. Horní část trubice připevněte k otvorům v zámcích stahovacími pásky

Poznámky k provozu:

• Každý "modul" má objem 1 litr, takže je pro plnění potřeba mít připravenu objemnější konvičku, nebo třeba kyblík. 

EN :

This is an simple variation to the original Apparatus for verifying Torricelli's Theorem.

While a factory-made item can be purchased, it’s not cheap, and it certainly doesn't arrive overnight. For a long time, I have solved this using a plastic milk bottle with holes poked by a hot nail. However, to improve the quality of teaching, I created a 3D-printed replica.

The kit includes a base (with or without a water gauge option), a "module" with three nozzles/holes, and a lid (mostly for aesthetics). The modules can be stacked on top of each other to almost any height. A cylinder assembled from the base and two modules replicates the original sheet-metal version quite well.

During assembly, you can decide how the water gauge will be oriented relative to the nozzles—whether at the back (like the original tool), or to the left/right of the nozzles.

To complete the assembly, you will need neoprene based contact adhesive for plastics/rubber) to glue and seal the joints. If you choose the version with the water gauge, you will also need a glass tube, a hot glue gun or silicone, and zip ties.

Printing Notes:

• The published .3mf project contains all four parts and the recommended print settings. Use it to slice your own version. The "mini" variant is suitable for mini printers (180x180x180 mm print volume)

• Before printing, decide on the version with or without the water gauge and choose the correct base accordingly.

• The print takes quite a long time, so I recommend printing the cylinder part by part just in case of any printing failures.

• I recommend using PETG for printing; PLA is too brittle for classroom use.

• When printing on a Prusa Mini / Mini+, the scale of all components must be reduced to 96% in the slicer.

Assembly:

1. Print all the necessary parts (1x base, at least 1x module, and the lid).

2. First, do a "dry fit" of everything without glue. The joints seal well enough for you to test the proper functionality beforehand.

3. If you want to test the water gauge version to find the best placement, prepare the glass tube and seal it temporarily with modeling clay (plasticine).

4. A friendly chemistry teacher can cut the water gauge tube for you—it’s a standard laboratory glassware. Don't forget to flame-polish the cut edges of the tube over a gas burner.

5. Let the cylinder dry thoroughly before gluing. Apply a thin bead of the adhesive into the groove of the bottom part, then insert the upper part and press it down firmly. Don’t worry if a little glue squeezes out; it will shrink and pull back in as it cures. Repeat this process all the way up to the lid.

6. Insert the water gauge tube into the prepared hole in the base and seal it with a hot glue gun or silicone. Secure the upper part of the tube to the holes in the locking tabs using zip ties.

Operating Notes:

• Each "module" has a volume of 1 liter, so you will need a larger watering can or a bucket ready for filling it up.