История применения сообщающихся сосудов
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа с. Киселёвка
Ульчского района Хабаровского края
Проектная работа
«Сообщающиеся сосуды в нашей жизни»
Автор проекта: Стрельников Александр, ученик 7 класса
Руководитель: Ойдуп Елена Баторовна,
учитель физики
с. Киселёвка
2019 год
Содержание
Введение……………………………………………………………….3
Теоретическая часть…………………………………………………4
Сообщающиеся сосуды……………………………………….4
Применение сообщающихся сосудов……………………….4
2.2.1. В природе……………………………………………….4
2.2.2. В медицине………………………………………………5
2.2.3. В быту……………………………………………………6
История создания фонтанов……………………………………7
Практическая часть……………………………………………………10
Изготовление фонтана………………………………………….10
Заключение……………………………………………………………..12
Список литературы…………………………………………………….13
Введение.
Актуальность.
При изучении темы «Сообщающиеся сосуды» на уроке физики учитель продемонстрировал опыт – вода наливается в сообщающиеся сосуды различных форм. По итогам демонстрации мы сделали вывод, что независимо от формы сосудов, жидкость устанавливается на одном уровне. К сообщающимся сосудам относятся нами известные лейка, чайник, сифон под раковиной, водопровод с водонапорной башней, а больше всего меня заинтересовал фонтан. Его устройство основано на принципе сообщающихся сосудов.
Проблемный вопрос: Можно ли в домашних условиях сделать сообщающиеся сосуды?
Гипотеза: Если я самостоятельно изготовлю сообщающиеся сосуды, то лучше пойму принцип их действия.
Цель моего проекта: создать сообщающиеся сосуды (фонтан) из подручных средств.
Задачи:
– изучить источники информации по теме работы;
– изучить свойства сообщающихся сосудов;
– показать широкое применение сообщающихся сосудов в быту, технике и природе.
Практическая значимость – полученные результаты помогут в изучении данной темы в школе, привлечет внимание школьников к этому физическому процессу.
Объект – сообщающиеся сосуды
Предмет – фонтан.
Методы:
– поиск и изучение литературы
-анализ и систематизация полученной информации;
– обобщение полученной (в ходе исследования) информации.
Ожидаемый результат: изготовлен фонтан.
2. Теоретическая часть.
2.1. Сообщающиеся сосуды.
В сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне (при условии, что давление воздуха на воздух над жидкостью одинаково). Это можно обосновать следующим образом. Жидкость покоится, не перемещаясь из одного сосуда в другой, значит, давление в обоих сосудов на любом уровне одинаковое. Жидкость в обоих сосудах одна и та же, т.е. имеет одинаковую плотность. Следовательно, должны быть одинаковы и её высоты. Когда мы поднимаем один сосуд или доливаем в него жидкость, то давление в нём увеличивается и жидкость перемешается в другой сосуд до тех пор, пока давления не станут одинаковыми. Примером сообщающихся сосуд могут служить шлюзы, которые воздвигают для прохода судов в обход плотин гидроэлектростанций, или каналы, соединяющие реки. Если в один из сообщающихся сосудов налить жидкость одной плотности, а во второй- другой, то при равновесии уровни этих жидкостей не будут одинаковыми. И это понятно. Мы ведь знаем, что давление жидкости на дно сосуда прямо пропорционально высоте столба и плотности жидкости. А в этом случае плотность жидкостей различна, поэтому высоты столбов этих жидкостей будут различны. При равенстве давлений высота столба жидкости с большой плотностью будет меньше высоты столба жидкости с меньшей плотностью.
2.2. Применение сообщающихся сосудов.
2.2.1. В природе.
Все моря и океаны мира являются сообщающимися сосудами. Ведь они соединены между собой проливами (рис.1)
Акведук – это водяной желоб, поддерживаемый мостами. Вода бежит по акведуку над впадинами, холмами под действием собственного веса – от горных потоков к городам, расположенных в долине (рис. 2)
Артезианская скважина. Такая скважина работает по принципу сообщающихся сосудов. Под слоем почвы в низких местах скапливается вода. После бурения скважины вода поднимается вверх до уровня верхних горизонтов грунтовых вод (рис. 3)
Кровеносно-сосудистая система человека или животного состоит из сообщающихся сосудов (рис. 4)
Рис. 1 Рис. 2
Рис. 3 Рис. 4
2.2.2. В медицине.
Капельница, разновидность клизмы (рис5)
Рис. 5
2.2.3.В быту.
Использование всех виде сифонов в бытовых устройствах, где используется вода (рис.6) 
Современный водопровод ( рис. 7)
Рис. 7
Поливка из самодельного устройства: бак, стоящий на возвышении, заполняют водой и подключают ( рис. 8)
Рис. 8
Система нагревания и охлаждения (радиатор и расширительный бачок)
(рис. 9)
Рис. 9
Шлюзовые камеры, разного рода доки на судоремонтных предприятиях, гидравлические домкраты, чернильцы – непроливашки, некоторые картриджи струйных принтеров (рис. 10)
Рис. 10
Водонапорная башня. Кроме уже упомянутых леек и чайников, вода в наши дома поступает именно благодаря этому закону. Как мы добываем чистую воду из-под земли? Выкачиваем насосом. Но нельзя же подключить по насосу к каждому крану и к каждой квартире. Поэтому придумали следующую Рис. 11
схему – воду накачивают в водонапорную башню, представляющую из себя, по сути, огромный бак на большой высоте. А оттуда по закону сообщающихся сосудов вода под давлением течет в наши дома и льется их кранов, стоит только их открыть
История создания фонтана.
Фонтан (от ит. fontana, от лат. Fontis- источник) –струя жидкости или газа, выбрасываемая под давлением. (Словарь иностранных слов. – М.: Русский язык, 1990).
Фонтан – это не просто бьющий источник воды, но и традиционное украшение городских парков и площадей – известен человечеству со времен древней Греции.
Первые фонтаны (VI в до н.э.) имели очень простое устройство, и совсем не были похожи на пышные фонтаны современности .
Постепенно греки начинали украшать их, обкладывать плиткой, строить статуи, добивались высоких струй.
Вслед за древними Греками, фонтаны начали строить в Риме фонтаны сооружались как источники питьевой воды и для того, чтобы освежить воздух в жару. Римляне значительно усовершенствовали устройство фонтанов. Для фонтанов римляне делали трубы из обожженной глины или свинца. В эпоху расцвета Рима, фонтан стал обязательным атрибутом всех богатых домов. Струи воды били изо рта красивых рыб или экзотических животных.
После падения древнего мира, фонтан вновь превращается лишь в источник воды. Возрождение фонтанов как искусства начинается лишь во времена Ренессанса. Наиболее известными являются фонтаны Версаля во Франции и Петергофа в России.
По первоначальному замыслу Петра Первого в Петергофе в честь победы над Швецией должен был быть создан фонтан с изображением Геракла, побеждающего Лернейскую гидру, но этот план не был осуществлён. К идее установки памятного фонтана вернулись в царствование императрицы Анны Иоанновны, когда в 1734 году шла подготовка к празднованию 25-летия Полтавской победы. Считается, что фигура Самсона появилась в связи с тем, что Полтавская битва состоялась в день Самсония Странноприимца. Лев же связывается со Швецией, так как именно этот символ присутствует на гербе страны и до наших дней.
За всю историю существования Петергофа перед Большим каскадом было три фонтана «Самсон». Но фонтан, который находится там на сегодняшний день создал Козловский Михаил Иванович.
Современным фонтанам придаётся декоративный характер, который усиливается электрической подсветкой и музыкой в вечерние часы.
Как правильно сконструировать фонтан, чтобы он хорошо служил людям? С античных времён сохранились работы греческого механика Герона Александрийского, жившего в I – II в. н.э., исследовавшего от чего зависит расход воды, необходимый для хорошей работы фонтана. Герон выяснил, что расход воды зависит от её уровня в водохранилище, от поперечного сечения канала и скорости воды в нём.
Практическая часть
Изготовление фонтана
Устройство фонтана основано на принципе сообщающихся сосудов.
Для изготовления фонтана я взял пластиковую бутылку емкостью 5 литров, сделал отверстие в крышке (рис.12). Вторым сосудом мне послужил пластмассовый тазик, который поставил на пол (рис. 13). Два сосуда соединил капроновыми трубками от медицинской системы переливания растворов. Верхний сосуд заполнил водой, а в нижнем сосуде, чтобы трубка стояла устойчиво, вдел в воронку и обложил камнями.
На высоте 50 см вода не переливалась, поэтому сосуд поднял еще на 50 см. (рис. 14). Вывод: чем больше разница высот, тем сильнее давление и выше струя фонтана.
Так же попробовал 2 трубки с разным диаметром. Из трубки с меньшим диаметров струя била выше. Вывод: чем меньше диаметр, тем выше бьет фонтан.
Когда вся вода из верхнего сосуда перельется в сосуд, стоящий ниже, фонтан перестает действовать.
Рис. 12 Рис. 13
Рис. 14
Заключение
В ходе изучения материала различных источников, узнал, что сообщающихся сосудов нас окружают очень много; они встречаются в быту, природе, медицине. Из всех сообщающихся сосудов меня заинтересовало устройство фонтана.
Исследовав, от чего зависит высота струи фонтана, я пришел к выводу:
Струя фонтана бьет выше, если:
– выше уровень воды в водяном хранилище (сосуде с водой);
– меньше диаметр пластиковой трубки.
Я совершенствовал свои умения в оформлении презентации, учился отбирать нужную информацию из различных источников.
Список литературы:
Перышкин А.В. Физика. 7 кл. – 3-е изд.,доп. – М.: Дрофа, 2014-224с
https://www.mirfontanov.ru/fountain_history.html
https://kuznica.com/velikie-mastera/140-chudesnye-izobreteniya-gerona-aleksandrijskogo
https://www.mediaterra.ru/materials/inner/interior/fountains
15
Источник
Всем известно, что нужно сделать с чайником, чтобы из его носика полилась вода, – просто наклонить. А вот вопрос, можно ли перевести корабль через гору в море или другой водоем, вызовет у нас сомнение. Чтобы ответить на него, сначала следует узнать, что из себя представляют сообщающиеся сосуды.
Закон сообщающихся сосудов
Сообщающиеся сосуды – это взаимодействующие друг с другом сосуды, которые имеют общее дно.
Рис. 1. Сообщающиеся сосуды
Закон сообщающихся сосудов гласит, что в таких сосудах, какую бы форму они не имели, поверхности однородных жидкостей в состоянии покоя находятся на одном уровне, то есть давление, оказываемое на стенки на любом горизонтальном уровне является одинаковым.
Если же в сосуде жидкости разные, то уровень выше в сосуде, в котором жидкость обладает меньшей плотностью. То есть, если в один сосуд налить жидкость, обладающую одной плотностью, а во второй – другой, то при равновесии их уровни не будут одинаковыми. Следовательно отсюда можно вывести формулу:
ρ1/ρ2=h2/h1
Где:
- ρ – плотность жидкости;
- h – высота столба.
Также для сообщающихся сосудов важной является формула:
p=gρh
Где:
- g – ускорение свободного падения;
- ρ – плотность жидкости (кг/куб.м);
- h – глубина (высота столба жидкости).
Этой формулой определяется давление жидкости на дно сосуда.
Древним римлянам было неизвестно определение сообщающихся сосудов, поэтому их акведуки – водопроводы занимали огромную протяженность над поверхностью земли и строились с равномерным уклоном вниз.
Свойства сообщающихся сосудов
В сообщающихся сосудах уровень жидкости одинаковый. Это происходит потому, что жидкость производит одинаковое давление на стенки сосуда. Достичь разного уровня однородной жидкости в сообщающихся сосудах можно с помощью перегородки между ними.
Перегородка перекроет сообщение между сосудами, и тогда можно в один из них долить жидкость, чтобы уровень изменился. В данной ситуации возникает напор – давление, производимое весом столба жидкости высотой, равной разности уровней. И если убрать перегородку, то именно это давление станет причиной тому, что жидкость будет перетекать в тот сосуд, где ее уровень ниже, до тех пор, пока уровни не станут одинаковыми.
В жизни очень часто можно встретить естественный напор. И таких примеров довольно много. Например, им обладает вода в горных реках, когда падает с высоты. Плотина также является примером естественного напора. Чем она выше, тем больше будет напор воды, поднятой плотиной.
Применение закона о сообщающихся сосудах
Принцип действия сообщающихся сосудов используется при сооружении фонтанов, водопроводов, шлюзов. Чайник и его носик тоже являются сообщающимися сосудами, так как вода, налитая в чайник, заполняет носик и всю остальную часть до одинаковой высоты. Применение свойств таких сосудов, могут даже помочь провести корабль через гору. И для этого как раз понадобиться шлюз. Шлюз – это лифт для судов. Если водное пространство перегорожено плотиной, то уровень воды в водохранилище выше, чем в реке ниже по течению. И чтобы добраться до этого уровня, судно должно зайти в шлюз, который отгорожен двумя водными непроницаемыми воротами. Когда шлюз полностью заполняется водой, судно выходит из шлюза и продолжает свой путь (уровень воды в шлюзе и водохранилище выравнивается по закону сообщающихся сосудов).
Рис. 2. Шлюз
Что мы узнали?
Из этой темы по физики за 7 класс можно ясно понять, какие сосуды называются сообщающимися. Ими могут называться лишь те сосуды, обладающие общим дном, где жидкость может свободно перетекать из одного сосуда в другой. Также сообщающиеся сосуды играют огромную роль в нашей повседневной жизни, облегчая ее и помогая выходить из трудных ситуаций. Принципы сообщающихся сосудов лежат в основе различных чайников, кофейников, водомерных стекол на паровых котлах.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда – пройдите тест.
-
Полина Ананьева
10/10
Полина Борисенко
9/10
Алика Квегмайр
10/10
Яна Василькова
10/10
Елена Куренкова
9/10
Мария Егорова
8/10
Тимофей Черный
10/10
Максим Скарнович
10/10
Люба Музыченко
10/10
Владимир Шитов
9/10
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.2. Всего получено оценок: 996.
Источник
Принцип сообщающихся сосудов в работе фонтанов
- Авторы
- Руководители
- Файлы работы
- Наградные документы
Катушенко Д.А. 1Анурова Е.Д. 1
1МАОУ Апрелевская СОШ №3 СУИОП
Шашкина М.В. 1
1МАОУ Апрелевская СОШ №3 СУИОП
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке “Файлы работы” в формате PDF
Введение
Обоснование выбора данной темы
Однажды на уроке физики наш класс проходил принцип сообщающихся сосудов. В качестве домашнего задания нам предложили создать собственную модель. В тот момент мы вспомнили про фонтан «Дружбы Народов», находящийся на ВДНХ. Тогда мы решили подробно разобраться в работе фонтанов, а потом создать свою собственную модель.
Актуальность работы
Фонтаны это не только украшение, но и интересный физический механизм, о работе которого многие люди и не задумывались. Поэтому для нас важно рассказать и показать принцип работы такого интересного предмета, как фонтан.
Цель работы
Целью работы является исследование работы принципа сообщающихся сосудов, использующегося при работе фонтанов.
Задачи
Для достижения заданной цели необходимо решить следующие задачи:
узнать, что собой представляет фонтан;
изучить принцип работы;
разобраться в истории фонтанов: от истоков к XXI веку;
узнать о самых известных примерах;
выполнить практическую часть работы.
Основная часть
Что такое фонтан
Каждый из нас видел фонтаны. Они бывают и комнатные, и садовые, и встроенные в ландшафт, и целые монументальные произведения искусства. Но не каждый задумывался, как появились фонтаны и как они работают.
Само слово фонтан произошло от латинскогоfontana, что означает «источник», «струя», «родничок». Обычно видим только верхнюю, красивую часть, через которую и выплескивается вода. Но что же скрыто внутри?
А внутри мы увидим примитивный принцип сообщающихся сосудов, известный нам еще со школьных времен.
Принцип сообщающихся сосудов
Мы знаем, что в сообщающихся сосудах уровень жидкости одинаковой плотности устанавливается на одном уровне. Это и есть закон сообщающихся сосудов.
Доказать это мы можем таким образом:
из закона Паскаля мы можем узнать, что p1=p2, где p1=ρgh1, p2=ρgh2,следовательно, ρgh1=ρgh2, т.е. h1=h2, где p-давление в жидкости, а h-высота столба.
А в сообщающихся сосудах с жидкостями, разной плотности, высота столба с меньшей плотностью будет больше высоты столба с большей плотностью.
Доказываем тоже при помощи закона Паскаля.
По закону Паскаля p1=p2, где p1= ρ1gh1, p2= ρ2gh2 ,
следовательно, ρ1gh1= ρ2gh2, т. е. h1:h2=ρ2:ρ1,
где p-давление в жидкости, а h-высота столба.
Высоты столбов в сообщающихся сосудах с разнородными жидкостями обратно пропорциональны их плотностям.
История использования сообщающихся сосудов
Впервые принцип сообщающихся сосудов начал использоваться еще в Древней Греции. Это были небольшие фонтанчики, но служили они не для эстетического удовольствия, а для удаления жажды, охлаждения и освежения воздуха. Они создавались при помощи бурения земли до подводных рек и ключей при естественных перепадах высот. Позже эти перепады начали создаваться искусственно.
3.1 Акведуки Древнего Рима
Понятие акведук происходит от латинских слов aqua — вода и ducere —вести. Акведуки являются прототипом современного водопровода. Они доставляли воду до общественных купальниц, называемых термами, Навмахий—мест римских водных сражений, богатых домов и фонтанов, о которых позже и пойдет речь. Особенностью римских водопроводов являлось то, что строители, древние римляне, не достаточно хорошо знали о принципе сообщающихся сосудов, поэтому строили их всё время под небольшим наклоном вниз, хотя этого и не требовалось. Достаточно было построить хранилище выше всех тех мест, куда должна была поступать вода.
В общей сложности насчитывалось около 11 таких величественных сооружений. Практически все они хорошо сохранились до наших дней. Это, несомненно, говорит о том, что римляне были просто гениальными инженерами и строителями.
3.2 Фонтаны в Средневековье и Новом Времени
Основой фонтанов в Средневековой Европе послужили персидские сады. Мусульманские фонтаны были окружены террасами из разноцветной плитки. Брызги, отражаясь в них, представали перед зрителями необыкновенной картиной. В Европе же сады впервые появились при монастырях. В их середине был расположен фонтан-место для уединения, размышления, молитвы. Но в большинстве фонтаны еще использовались как источники воды для полива и питья.
Наибольшего расцвета ландшафтное искусство в области фонтанов достигло в XVII веке во Франции. Лучший пример-Версаль, расположенный в 17 километрах от Парижа. Это парк фонтанов и архитектурных шедевров. Здесь находятся более 25 фонтанов, разных не только внешним оформлением, но устройством подачи воды.
3.3 Фонтаны-шутихи
Фонтаны-шутихи—еще одно произведение фонтанного искусства, появившееся еще за полторы тысячи лет до нашей эры. Но широкое распространение получили такие забавные фонтаны только в XVII в Европе.
Первые европейские шутихи не имели собственного стиля и создавались по арабо-сицилийским мотивам. Первый такой фонтан появился в парке «Эдем» в Бургундии, Франция.
На данный момент наиболее известны фонтаны-шутихи Петра I. Их прообразом могли служить фонтаны в Хелльбрунне под Зальцбургом.
Смысл таких фонтанов в придании игривого настроения среди посетителей парка при помощи неожиданного поливания водой. Часто такие фонтаны замаскированы под обыденные предметы, что и добавляет потешности.
3.4 Фонтаны нашего времени
В наше время фонтаны из маленьких отверстий для питья превратились в огромные и сложные системы. Если раньше маленькие фонтаны, созданные руками человека, считались чудом света, то сейчас каких только видов нет: с музыкой, с подсветкой, танцующие и т.д. Самый мощный фонтан выдает струю высотой до 318 метров (высота Эйфелевой башни 300)!
Фонтаны блещут разнообразием. Каждый из них это произведение искусства. Кто-то впечатляет размерами, а кто-то красотой подачи воды. В этой работе можно проследить, как происходила их эволюция.
4. Самые известные фонтаны мира
Изучив множество фонтанов в процессе изучения данной темы, мы решили составить собственный список самых красивых и удивительных фонтанов мира.
Светозвуковой фонтан на Кипре. Этот фонтан находится в небольшом курортном городке Протарас. Пусть это и не самый крупный и знаменитый фонтан, но его лазерные шоу просто впечатляют свой красотой и оригинальностью.
Фонтан Треви в Риме, Италия. Этот фонтан знаменит на весть мир. Его основная особенность — скульптурная композиция Нептуна с нимфами.
Фонтан короля Фахда. Этот фонтан расположен в Саудовской Аравии. Это тот самый высокий фонтан, про который мы говорили ранее. Напомним, что высота столба, выбрасываемого им, равна 318 метрам!
Фонтан «Белладжио». Этот фонтан построен на берегу искусственного озера в Лас-Вегасе. Есть обычай делать предложение, стоя рядом с этим фонтаном. В этом случае он будет олицетворять красоту любви.
Это танцующий фонтан. Ночью он подсвечивается десятками прожекторов, а его струю поднимаются более чем на 80 метров и переливаются всеми цветами радуги.
И, конечно, не забудем про фонтан, из-за которого и зародилась идея создания этого проекта.
Фонтан «Дружбы Народов» в Москве. Этот фонтан был построен еще в 1954 году, в качестве символа единства Советского союза. Огромный размер, роскошные позолоченные статуи, олицетворяющие различные республики. Для нас этот фонтан является самым красивым и роскошным из всех.
5. Практическая часть
Изучив простейший принцип работы фонтанов, мы захотели создать свою собственную модель. Для этого нам потребовалось:
фанера для декорации;
краски;
пластиковая бутылка;
резиновая трубочка;
импровизированная насадка;
шурупы;
петли;
жестяная коробка;
ракушки для украшения;
два магнита.
Сначала мы придумали идею декорации фонтана. Наш выбор остановился на доме с садом.
Для исполнения идеи мы вырезали из фанеры необходимые детали: фасад дома, заднюю крышку и подставку. Потом мы сделали сами сообщающиеся сосуды из бутылки и резиновой трубочки. Насадку подсоединили к сосудам и замаскировали ракушками, сымитировав с помощью железной коробки наружную часть фонтана.
В конце мы соединили все детали с помощью шурупов, петель и магнитов. Для завершения работы нам осталось только раскрасить нашу модель.
Заключение
В процессе изучения данной темы мы смогли доказать верность закона сообщающихся сосудов, узнать о различных способах его применения, выяснить, где и для чего впервые использовались свойства данного утверждения. Также мы смогли проследить эволюцию развития фонтанного искусства, его виды и ответвления, узнать впечатляющие факты.
Но самым главным нашим достижением мы считаем собственноручно сделанную модель фонтана, с помощью которой мы можем продемонстрировать механизм для подачи воды.
Выводы
Анализ результатов, полученных в ходе данной работы, позволяет сделать выводы:
принцип сообщающихся сосудов оказался хорошо применим в современном мире;
история использования этого принципа берет начало еще в Древней Греции и тянется до наших дней;
фонтанное искусство неотъемлемо связано с простейшей физикой;
посмотреть принцип работы фонтана можно даже в домашних условиях;
собственноручно можно создать работающую модель фонтана.
Приложение
Рис.1 Пример фонтана
Рис.2 Сообщающиеся сосуды
Рис. 3 Акведуки
Рис. 4 Фонтан в Версале
Рис. 5 Фонтан-шутиха в Петергофе
Рис.6 Современный фонтан
Рис.7 Светозвуковой фонтан на Кипре
Рис.8 Фонтан Треви
Рис.9 Фонтан короля Фахда
Рис.10 Фонтан «Белладжио»
Рис.11 Фонтан «Дружба Народов»
Рис. 12 Моя модель(1)
Рис. 13 Моя модель (2)
Рис.14 Моя модель (3)
Просмотров работы: 2006
Источник