Как сделать сообщающие сосуды
5 октября 2011
Автор КакПросто!
Сообщающимися сосудами называются такие емкости, которые соединены между собой. Жидкость в их разных частях выравнивается на одном высотном столбе. Яркими примерами таких сосудов являются чайник и лейка. Но это приборы, которые сделаны на заводах, то есть уже готовые сообщающиеся сосуды. Очень легко сделать подобные емкости самому.
Вам понадобится
- Капельница медицинская, ножницы, ручки шариковые, трубочки от фломастеров, скотч или изолента, пластилин, пластиковая бутылка.
Инструкция
Разберите две шариковые ручки, желательно сделанные из прозрачного пластика, чтобы можно было наблюдать за налитой в сообщающиеся сосуды жидкостью. Возьмите трубочку из-под медицинской капельницы, отрежьте от нее кусок длиной в десять-пятнадцать сантиметров. Скрепите концы трубочки и разобранных ручек. Обмотайте изолентой (или скотчем) места соединения, чтобы жидкость не протекала. Расположите стержни ручек вертикально. Налейте воды в получившийся сообщающийся сосуд. Заметьте, даже если стержни ручек не параллельны, уровень воды в них одинаков. Это и есть основное свойство сообщающихся сосудов.
Возьмите пластиковую бутылку, закрытую крышкой. Разрежьте ее пополам, произвольно выбрав высоту будущих емкостей. Установите оба получившихся стакана на стол. Соедините их любой трубочкой (разобранным фломастером, ручкой, капельницей и т.п.). Место соединения должно быть как можно ниже, чтобы опыт можно было проводить с минимальным количеством жидкости. Убедитесь, что в местах установления трубочки жидкость не проливается. Залепите их пластилином. Наливайте воды в один из стаканов. Обратите внимание, что жидкость наполнит оба сосуда на одном уровне.
Самый простой способ получить сообщающийся сосуд – это изогнуть мягкую трубочку в форму латинской буквы «U». И все готово. Сосуды – это вертикально расположенные части трубочки, а их соединение – ее нижняя часть. Можно несколько менять угол расположения вертикальной части емкости, наблюдая при этом за жидкостью, налитой в сосуд. Она будет уравниваться в обеих частях трубочки.
Обратите внимание
Соблюдайте технику безопасности при работе с ножницами, выбирайте безопасную для здоровья жидкость (вода, молоко, растительное масло).
Полезный совет
Места соединения сообщающихся сосудов должны быть максимально подобраны по диаметру, чтобы жидкость не вытекала из собранного прибора.
Чтобы опыт был увлекательным, окрасьте воду в любой цвет обычными акварельными красками.
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Источник
Сообщающиеся сосуды – это сосуды, соединенные между собой ниже уровня жидкости в каждом из сосудов. Таким образом жидкость может перемещаться из одного сосуда в другой.
Перед тем как понять принцип действия сообщающихся сосудов и варианты их использования необходимо определиться в понятиях, а точнее разобраться с основным уравнением гидростатики.
Итак, сообщающиеся сосуды имеют одно общее дно и закон о сообщающихся сосудах гласит:
Какую бы форму не имели такие сосуды, на поверхности однородных жидкостей в состоянии покоя на одном уровне действует одинаковое давление.
Для иллюстрации этого закона и возможностей его применения начнем с рассмотрения основного уравнения гидростатики.
Основное уравнение гидростатики
P = P1 + ρgh
где P1 – это среднее давление на верхний торец призмы,
P – давление на нижний торец,
g – ускорение свободного падения,
h – глубина погружения призмы под свободной поверхностью жидкости.
ρgh – сила тяжести (вес призмы).
Звучит уравнение так:
Давление на поверхность жидкости, произведенное внешними силами, передается в жидкости одинаково во всех направлениях.
Из написанного выше уравнения следует, что если давление, например в верхней точке изменится на какую-то величину ΔР, то на такую же величину изменится давление в любой другой точке жидкости
Доказательство закона сообщающихся сосудов
Возвращаемся к разговору про сообщающиеся сосуды.
Предположим, что имеются два сообщающихся сосуда А и В, заполненные различными жидкостями с плотностями ρ1 и ρ2. Будем считать, что в общем случае сосуды закрыты и давления на свободных поверхностях жидкости в них соответственно равны P1 и P2.
Пусть поверхностью раздела жидкостей будет поверхность ab в сосуде А и слой жидкости в этом сосуде равен h1. Определим в заданных условиях уровень воды в сообщающихся сосудах – начнем с сосуда В.
Гидростатическое давление в плоскости ab, в соответствии с уравнение гидростатики
P = P1 + ρgh1
если определять его, исходя из известного давления P1 на поверхность жидкости в сосуде А.
Это давление можно определить следующим образом
P = P2 + ρgh2
где h2 – искомая глубина нагружения поверхности ab под уровнем жидкости в сосуде В. Отсюда выводим условие для определения величины h2
P1 + ρ1gh1 = P2 + ρ2gh2
В частном случае, когда сосуды открыты (двление на свободной поверхности равно атмосферному), а следовательно P1 = P2 = Pатм , имеем
ρ1h1 = ρ2h2
или
ρ1 / ρ2 = h2 / h1
т.е. закон сообщающихся сосудов состоит в следующем.
В сообщающихся сосудах при одинаковом давлении на свободных поверхностях высоты жидкостей, отсчитываемые от поверхности раздела, обратно пропорциональны плотностям жидкостей.
Свойства сообщающихся сосудов
Если уровень в сосудах одинаковый, то жидкость одинаково давит на стенки обоих сосудов. А можно ли изменить уровень жидкости в одном из сосудов.
Можно. С помощью перегородки. Перегородка, установленная между сосудами перекроет сообщение. Далее доливая жидкость в один из сосудов мы создаем так называемый подпор – давление столба жидкости.
Если затем убрать перегородку, то жидкость начнет перетекать в тот сосуд где её уровень ниже до тех пор пока высота жидкости в обоих сосудах не станет одинаковой.
В быту этот принцип используется например в водонапорной башне. Наполняя водой высокую башню в ней создают подпор. Затем открывают вентили, расположенные на нижнем этаже и вода устремляется по трубопроводам в каждый подключенный к водоснабжению дом.
Приборы основанные на законе сообщающихся сосудов
На принципе сообщающихся сосудов основано устройство очень простого прибора для определения плотности жидкости. Этот прибор представляет собой два сообщающихся сосуда – две вертикальные стеклянные трубки А и В, соединенные между собой изогнутым коленом С. Одна из вертикальных трубок заполняется исследуемой жидкостью, а другая жидкостью известной плотности ρ1 (например водой), причем в таких количествах, чтобы уровни жидкости в среднем колене находились на одной и той же отметке прибора 0.
Затем измеряют высоты стояния жидкостей в трубках над этой отметкой h1 и h2. И имея ввиду, что эти высоты обратно пропорциональны плотностям легко находят плотность исследуемой жидкости.
В случае, когда оба сосуде заполнены одной и той же жидкостью – высоты, на которые поднимется жидкость в сообщающихся сосудах, будут одинаковы. На этом принципе основано устройство так называемого водометного стекла А. Его применяют для определения уровня жидкости в закрытых сосудах, например резервуарах, паровых котлах и т.д.
Принцип сообщающихся сосудов заложен в основе ряда других приборов, предназначенных для измерения давления.
Применение сообщающихся сосудов
Простейшим прибором жидкостного типа является пьезометр, измеряющий давление в жидкости высотой столба той же жидкости.
Пьезометр представляет собой стеклянную трубку небольшого диаметра (обычно не более 5 мм), открытую с одного конца и вторым концом присоединяемую к сосуду, в котором измеряется давление.
Высота поднятия жидкости в пьезометрической трубке – так называемая пьезометрическая высота – характеризует избыточное давление в сосуде и может служить мерой для определения его величины.
Пьезометр – очень чувствительный и точный прибор, но он удобен только для измерения небольших давлений. При больших давлениях трубка пьезометра получается очень длинной, что усложняет измерения.
В этом случае используют жидкостные манометры, в которых давление уравновешивается не жидкостью, которой может быть вода в сообщающихся сосудах, а жидкостью большей плотности. Обычно такой жидкостью выступает ртуть.
Так как плотность ртути в 13,6 раз больше плотности воды и при измерении одних и тех же давлений трубка ртутного манометра оказывается значительно короче пьезометрической трубки и сам прибор получается компактнее.
В случае если необходимо измерить не давление в сосуде, а разность давлений в двух сосудах или, например, в двух точках жидкости в одном и том же сосуде применяют дифференциальные манометры.
Сообщающиеся сосуды находят применение в водяных и ртутных приборах жидкостного типа, но ограничиваются областью сравнительно небольших давлений – в основном они применяются в лабораториях, где ценятся благодаря своей простоте и высокой точности.
Когда необходимо измерить большое давление применяются приборы основанные на механических принципах. Наиболее распространенный из них – пружинный манометр. Под действием давления пружина манометра частично распрямляется и посредством зубчатого механизма приводит в движение стрелку, по отклонению которой на циферблате показана величина давления.
Видео по теме
Ещё одним устройством использующим принцип сообщающихся сосудов хорошо знакомым автолюбителем является гидравлический пресс(домкрат). Конструктивно он состоит из двух цилиндров: одного большого, другого маленького. При воздействии на поршень малого цилиндра на большой передается усилие во столько раз большего давления во сколько площадь большого поршня больше площади малого.
Вместе со статьей “Закон сообщающихся сосудов и его применение.” читают:
Источник
В этом состоянии сохраняется объем, но не сохраняется форма. Например, если перелить молоко из кувшина в стакан – молоко, имевшее форму кувшина, примет форму стакана. Кстати, в корове у молока тоже была другая форма.
Расстояние между молекулами в жидком состоянии чуть больше, чем в твердом, но все равно невелико. При этом частицы не собраны в кристаллическую решетку, а расположены хаотично. Молекулы почти не двигаются, но при нагревании жидкости делают это более охотно.
Вспомните, что происходит, если залить чайный пакетик холодной водой – он почти не заваривается. А вот если налить кипяточку – чай точно будет готов.
Агрегатных состояния точно три?
На самом деле, есть еще четвертое – плазма. Звучит, как что-то из научной фантастики, но это просто ионизированный газ – газ, в котором помимо нейтральных частиц, есть еще и заряженные. Ионизаторы воздуха как раз строятся на принципе перехода из газообразного вещества в плазму.
Сообщающиеся сосуды
Поскольку жидкость принимает форму сосуда, в который ее поместили, имеет место быть такое явление, как сообщающиеся сосуды.
- Сообщающиеся сосуды – это сосуды, соединенные между собой ниже уровня жидкости (в каждом сосуде). Так жидкость может перемещаться из одного сосуда в другой.
Какую бы форму не имели такие сосуды, на поверхности однородных жидкостей в состоянии покоя на одном уровне действует одинаковое давление.
Если в колена сообщающихся сосудов налить жидкости, плотности которых будут различны, то меньший объём более плотной жидкости в одном колене уравновесит больший объём менее плотной жидкости в другом колене сосуда.
Другими словами, высота столба жидкости с меньшей плотностью больше, чем высота столба жидкости с большей плотностью. Давайте рассчитаем, во сколько высота столба жидкости с меньшей плотностью больше высоты столба жидкости с большей плотностью, если эти две несмешивающиеся жидкости находятся в сообщающихся сосудах.
p = ρgh, p1 = p2, ρ1 gh1= ρ2 gh2,
Отсюда:
h1/h2 = ρ1/ρ2
ρ2 = (h1/h2) * ρ1
Применение сообщающихся сосудов
На принципе сообщающихся сосудов основано устройство очень простого прибора для определения плотности жидкости. Этот прибор состоит из двух сообщающихся сосудов: двух вертикальных стеклянных трубок, соединенных между собой третьей изогнутой трубкой.
Одна из вертикальных трубок заполняется жидкостью, плотность которой нужно определить, а другая – жидкостью известной плотности (например, водой, плотность которой равна 1000 кг/м^3). Жидкости должны заполнить трубки настолько, чтобы их уровень в изогнутой трубке посередине был на отметке прибора 0. Высоты жидкостей в трубках над этой отметкой измеряют и находят плотность исследуемой жидкости, зная, что высоты обратно пропорциональны плотностям (об этом мы говорили выше).
Также на законе сообщающихся сосудах основаны устройства, которые определяют уровень жидкости в закрытых сосудах: резервуарах, паровых котлах.
Чтобы судно могло переплыть из одной водного бассейна в другой, если уровни воды в них разные, необходимо использовать шлюз. Устройство шлюза также основано на принципе сообщающихся сосудов. В первых воротах шлюза открывается клапан, камера соединяется с водоёмом, они становятся сообщающимися сосудами, уровни воды в них выравниваются. После этого ворота открываются, и судно проходит в первую камеру. Открывается следующий клапан, после выравнивания уровней воды открываются ворота, и так повторяется столько раз, сколько камер имеет шлюз.
Давление столба жидкости
Выведем формулу давления столба жидкости через основную формулу давления.
Давление
p = F/S
p – давление [Па]
F – сила [Н]
S – площадь [м^2]
В случае давления жидкости на дно сосуда мы можем заменить силу в формуле на силу тяжести.
p = mg/S
Также мы можем представить массу жидкости, как произведение плотности на объем:
p = ρ*V*g/S
Из геометрии мы знаем, что объем тела вращения (например, цилиндра) – это произведение площади основания на высоту: V = Sh.
Следовательно, высота будет равна h = V/S. Подставляем в формулу высоту вместо отношения объема к площади.
p = ρ*g*V/S
p = ρgh
В сообщающихся сосудах давление жидкости на одном уровне (на одной и той же высоте) будет одинаковым.
А можно сделать так, чтобы давление было разным?
С помощью перегородки можно сделать так, чтобы уровень жидкости, а следовательно, и давления в сообщающихся сосудах отличались.
Перегородка, установленная между сосудами перекроет сообщение. Далее доливая жидкость в один из сосудов мы создаем дополнительное давление. Если затем убрать перегородку, то жидкость начнет перетекать в тот сосуд, где её уровень ниже – до тех пор, пока высота жидкости в обоих сосудах не станет одинаковой.
Этот принцип используют в водонапорной башне. Чтобы создать высокое давление, башню наполняют водой. Затем открывают трубы на нижнем этаже, и вода устремляется в дома в наши краны и батареи.
Задачка
Какой площади необходимо сделать малый поршень в гидравлическом прессе, для того, чтобы выигрыш в силе получился равным 2? Площадь большого поршня равна 10 см^2.
Решение:
Гидравлический пресс – это два цилиндрических сообщающихся сосуда. Площадь большого поршня, с приложенной силой F1, равна 10 см^2.
Площадь малого поршня обозначим Sмал, к нему приложена сила F2.
Давления в сообщающихся сосудах на одинаковой высоте равны: p1 = p2
Подставим формулу давления:
F1/Sбол=F2/Sмал.
Выразим Sмал, получим:
Sмал = (F2/F1) * Sбол
Так как по условию выигрыш в силе F2/F1 равен 2, то:
Sмал=2*Sбол= 2*10 = 20 см^2
Ответ: малый поршень необходимо сделать с площадью равной 20 см^2
Понимать и любить этот мир гораздо проще, когда разбираешься в физике. В этом помогут небезразличные и компетентные преподаватели онлайн-школы Skysmart.
Чтобы формулы и задачки ожили и стали более дружелюбными, на уроках мы разбираем примеры из обычной жизни современных подростков. Приходите на бесплатный вводный урок по физике и начните учиться в удовольствие уже завтра!
Источник
авторы: Алла Александровна Волкова , учитель информатики, физики, Липецкая область
Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.
Цель урока: создать условия для усвоения учащимися понятия о сообщающихся сосудах и их свойстве; повторить закон Паскаля и зависимость давления жидкости от высоты ее столба и плотности. С целью развития кругозора учащихся познакомить их с практическим применением свойства сообщающихся сосудов.
Ход урока
1. Оргмомент
2. Проверка домашнего задания
3. Проверка усвоения ранее изученного материала
Какой закон проявляется на этом опыте? | Почему вода вытекает из отверстий? Из чего следует, что давление воды увеличивается с глубиной? |
В трех сосудах с одинаковой площадью дна налита вода до одного уровня.
С одинаковой ли силой давит вода на дно этих сосудов? |
4. Изучение нового материала
В начале изучения нового материала я хочу продемонстрировать вам небольшой видеофрагмент.
Видео «Наводнение».
На фоне видеофильма
“Я видел гнев стихии водной…
Себя почуявши свободной,
И широка, и глубока,
Неслася бешено река.
Всё беспощадно сокрушая
И всё ломая на пути –
Живое, мёртвое смывая,
Она неслась, не уставая –
Кто от неё нас мог спасти?”
Два века назад в 1783 году сильное половодье на Москве-реке повредило опоры Большого каменного моста.
По поводу этого происшествия Московский главнокомандующий граф Чернышёв сообщал Екатерине II:
«Обвалились три арки моста и бывшие на них 11 лавок каменных с разными мебелями купца Епанишникова, суммой на 1100 руб. Упал один стоявший в это время на мосту и убит, а развалинами задавлены бывший под мостом рыбак и две женщины, у берега для мытья платья находившиеся».
Итак, москвичи столкнулись с проблемой – наводнения.
Вы сегодня работаете в рабочих листах.
Прочитайте текст, сформулируйте определение понятия «наводнение» и укажите способы, позволяющие предотвратить наводнение.
Физический смысл: поднимается уровень воды.
Как избежать:
- Сооружение водохранилищ, которые регулируют сток воды
- Расширение русла реки
- Укрепление набережных гранитными стенками
Но существует еще один способ решения этой проблемы.
Это техническое решение так и осталось с тех пор на карте Москвы. Что это?
Водоотво́дный кана́л (Обводно́й канал, Водоотводно́й канал, Обво́дный канал, Канава)
Действие водоотводного канала основано на принципе действия сообщающихся сосудов. Именно о них и пойдет речь сегодня на уроке.
Запишите в рабочих листах тему урока «Сообщающиеся сосуды».
1. Понятие о сообщающихся сосудах.
Свойства сообщающихся сосудов издревле используются человеком.
Давайте посмотрим фрагмент из известного вам мультфильма.
Видео «Алиса. Чаепитие».
Герои мультфильма пьют чай. И мы каждый день мы пользуемся тем, что вода в чайнике и его носике находится на одном горизонтальном уровне. При медленном наклоне чайника этот уровень не меняется, в результате вода из носика начинает выливаться.
В современных электрических чайниках нет длинного носика, но часто имеется указатель уровня воды, который также представляет собой колено сообщающегося сосуда, в котором плавает на поверхности яркий индикатор.
Сформулируйте определение понятия «сообщающиеся сосуды».
Сообщающиеся сосуды – это сосуды, соединенные между собой трубкой.
Научное открытие сообщающихся сосудов датируется 1586 годом (голландский ученый Симон Стевин), но, судя по устройству священной неиссякаемой чаши, оно было известно еще жрецам Древней Греции.
2. Свойство сообщающихся сосудов
Демонстрационный опыт «Сообщающийся сосуд» (Проводит ребенок под руководством учителя – комментировано).
Задание. Установите зависимость формы и сечения сообщающегося сосуда и уровня поверхности однородной жидкости. Подчеркните верный ответ.
Для этого заполним сообщающийся сосуд водным раствором перманганата калия (KMnO4).
Вывод: в сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на (разных уровнях/одном уровне).
3. Зависимость высоты столба жидкостей от их плотностей
Физика – наука экспериментальная. Физический эксперимент может выполнять двойственную функцию: во-первых, служит источником нового знания, во-вторых, подтверждает или опровергает имеющееся суждение.
Работа в группах (по рядам) (Фоновая музыка)
Группа 1 | Группа 2 |
Однородные жидкости | Разнородные жидкости |
Задание: используя формулу давления жидкости на дно сосуда, установите, как зависит высота столба однородных жидкостей от их плотности. Экспериментально подтвердите полученный вывод. | Задание: проделайте интерактивный опыт (стр. 7), который покажет, как установятся уровни жидкости в сообщающихся сосудах, если в них налить разнородные жидкости. Объясните полученные результаты, используя формулу давления жидкости на дно сосуда. |
Жидкость покоится, не перемещается из одного сосуда в другой, значит, давления ее в обоих сосудах на любом уровне одинаковы. p = ρgh; p1 = ρgh1; p2 = ρgh2; p1 = p2; ρgh1 = ρgh2; h1 = h2; | Если же в одни из этих сосудов налить одну жидкость ρ1, а в другую – другую жидкость ρ2, то уровни этих жидкостей окажутся разными. Однако поскольку жидкости и в данном случае будут покоиться, то давление создаваемое обоими столбами жидкостей равны. p1 = p2 ; ρ1gh1 = ρ2gh2, ρ1h1 = ρ2h2; Т.к. r1 > r2, то h1< h2. |
В сообщающихся сосудах, содержащих однородные жидкости, высота столба жидкостей одинакова. | В сообщающихся сосудах, содержащих разные жидкости, высота столба жидкости с большей плотностью будет меньше высоты столба жидкости с меньшей плотностью. |
4. Применение сообщающихся сосудов
На реке или канале для перевода судов с одного уровня на другой, например, перед плотиной, используя ШЛЮЗЫ. Это гидротехническое сооружение представляет собой камеру, огражденную продольными стенками и воротами.
Шлюзы – камеры, расположенные между водоемами с различными уровнями воды.
По материалам пермской газеты «Новый компаньон» от 18 мая 2004 года.
10 мая 1962 года в 14 часов 45 минут капитан парохода «Дмитрий Фурманов», на борту которого находились 423 пассажира, 52 человека команды и капитан груженного лесом грузового теплохода «Криуши» с командой в 11 человек получили разрешение для прохода в шлюз.
В 15 часов 05 минут швартовка судов была закончена, и с них подали сигналы о готовности к шлюзованию. В это время на участке протяженностью 110 метров, в пределах 1-4 секций, произошло обрушение правой стенки левой камеры в сторону межкамерного пространства.
…В связи с обрушением… поток воды хлынул в образовавшийся проран и мгновенно заполнил межкамерное пространство и правую камеру шлюза. Мощным потоком корму парохода «Дмитрий Фурманов» занесло в проран стенки…
Работу шлюза можно описать с помощью строгой последовательности действий, которая приводит к заданному результату. Как в информатике называется такая последовательность? Алгоритм.
Как называется алгоритм, в котором определенная последовательность действий повторяется многократно? Циклический алгоритм (цикл).
Исполнитель «Шлюз» может выполнять 3 команды:
- Открыть ворота
- Закрыть ворота
- Выровнять уровень воды
Задание. Используя команды исполнителя, составьте циклический алгоритм, позволяющий оптимально (не выполняя лишних действий) и безопасно функционировать гидротехническому сооружению – шлюзу. Проверьте правильность алгоритма с помощью интерактивной модели.
(9 шагов)
Молодцы! Зная свойство сообщающихся сосудов и умея составлять циклический алгоритм, мы успешно справились с передвижением судна по каналу.
Судоходные каналы с применением шлюзов связали внутренние водоемы европейской части России с морями: Чебоксарский шлюз, Шекснинский шлюз и др.
В Липецкой области на Матырском водохранилище уровень воды такде регулируется с помощью шлюзов.
По шлюзам Панамского канала суда могут одновременно проходить в обе стороны. На Панамском канале 3 каскада шлюзов.
Чебоксарский канал | Шекснинский канал | Матырское водохранилище Липецкая область |
Панамский канал | Панамский канал | Панамский канал |
Фоновая музыка.
Александр Николаевич Бенуа сказал «Фонтаны в Версале – изящное украшение, без которого можно обойтись. Петергоф – резиденция царя морей. Фонтаны в Петергофе не придаток, а главное».
Видеоролик «Петергоф».
На фоне фильма:
Под руководством русского мастера Василия Туволкова в течение лета 1721 года были построены канал и другие водоводы общей длиной 24 километра, по ним из водоемов Ропшинских высот вода самотеком пошла в накопительные бассейны Верхнего сада Петродворца. Здесь можно было уже устроить небольшие по высоте струи-фонтаны. А вот в Нижнем парке, раскинувшемся у подножия террасы на 16 метров ниже Верхнего сада, вода по трубам из накопительных бассейнов по принципу сообщающихся сосудов взмывает вверх множеством высоких струй в фонтанах парка. Далее она по прямому Морскому каналу, обрамленному множеством фонтанов, стекает в Финский залив.
Многие уверены, что шикарные фонтаны дворцового комплекса работают на насосах. Однако из-за дороговизны такого процесса даже фонтаны во французском королевском дворце Версале включают только на 2 часа 2 раза в неделю. А в России, благодаря гениальной задумке Петра I и точному расчету русского инженера, тысячи российских и иностранных туристов могут наслаждаться великолепием этих фонтанов ежедневно в течение всего лета.
В 2007 году учащиеся 7 Г класса, ныне 11 Б Алексеева Ольга, Бирюкова Дарья, Крутова Дарья и Лебедева Татьяна в рамках фестиваля проектов изготовили действующую модель фонтана.
Рассказ о фонтане (Алексеева Оля)
Приборы и материалы, которые мы использовали: кусок фанеры, башню из ДВП, металлическую банку, соединительную трубку, сливную короткую трубку, овальную пластиковую банку. Принцип работы фонтана заключается в том, что по действию сообщающихся сосудов вода из основного резервуара выливается в приемные резервуар. Высота струи зависит от высоты, на которой находится основной резервуар и от диаметра трубки.
Проект «Волшебным миром я фонтанов очарован…» был представлен на гимназическом фестивале учебных проектов, где занял 1 место и был признан одним из лучших по школе.
В мае 2008 года данная работа была отправлена на Всероссийский конкурс «РОССИЯ – СТРАНА, КОТОРУЮ ВЫ НЕ ЗНАЛИ», организованный национальным туристическим проектом «Время отдыхать в России». Работа отмечена специальным призом за самый творческий проект.
Образ фонтанов всегда был привлекателен.
В форме фонтана были представлены стихи.
Образ фонтана становиться арт-объектом.
Липецкие фонтаны стали неотъемлемой частью образа города.
Где же еще применяются сообщающиеся сосуды.
Работа с текстами в парах.
Применение сообщающихся сосудов
Артезианский колодец. Действие артезианского колодца основано на принципе сообщающихся сосудов. Местоположение скважины колодца выбирают в самой нижней точке ландшафта, по которому текут подземные воды. По принципу сообщающихся сосудов вода начинает подниматься по скважине.
Природный сообщающийся сосуд. На материках существуют участки, расположенные ниже уровня моря. Моря и находящиеся на одном уровне с ними низменности суши образуют сообщающиеся сосуды. Вода пытается выровнять уровни в двух сосудах, вот почему в областях, расположенных ниже уровня моря, очень сыро. Мертвое море является самым низким участком суши (392 м ниже уровня мирового океана).
Чайники, кофейники, лейки.
Водопровод. По принципу сообщающихся сосудов были устроены и водопроводы в Древнем Риме.
РИМСКИЕ АКВЕДУКИ
«Акведуки – главное свидетельство величия Римской империи», – утверждал сенатор Юлий Фронтин, заведовавший в начале II в. водоснабжением Рима.
Само слово произошло от двух латинских слов: aqua – вода и duco – веду. А называют так мосты или эстакады, на которых располагаются трубы для воды. Иначе говоря – это часть водопровода.
Необходимость снабжения огромного, с миллионным населением, Рима водой заставляла создавать каналы, шлюзы, резервуары для регулировки воды, длинные акведуки. Вода бралась из колодцев, но большей частью доставлялась из горных источников водопроводами. Там, где на дороге встречались овраги, ущелья или склоны холмов, ставились каменные арочные акведуки. Эти постройки римлян того времени свидетельствуют о высоком уровне их мастерства и достижениях инженерной мысли.
В I в. н.э. в Риме был воздвигнут грандиозный акведук императора Клавдия. «Ничего более удивительного не было на всем земном шаре», – писал о нем видный римский ученый Плиний Старший. Сложенный из грубых каменных, блоков-квадр, он производит впечатление особенной мощности. Он достигал высоты 27 м и пересекал сближающиеся около Рима и идущие у городской стены почти рядом Лабиканскую и Пренестинскую дороги. Под акведуком в этом месте построены огромные двухпролетные ворота, называемые Порта Маджоре.
Замечательным инженерным и в то же время художественным памятником II в. н. э. является знаменитый акведук через реку Гард на юге Франции, современное название которого Пон-дю-Гар – Гардский мост.
В испанском городе Сеговия возвышается 30-метровый акведук, сооруженный из насухо уложенных блоков гранита. Это одна из самых грандиозных построек римской эпохи. Первоначально вода из акведука поступала в большую цистерну, носившую название Касерон, а уже оттуда распределялась по системам городского водопровода. В XI столетии акведук был частично разрушен маврами, но в XV в. восстановлен. До сих пор это сооружение римской эпохи снабжает водой кварталы Сеговии.
Такой же по замыслу акведук был построен и в Москве еще в конце XVIII века для Мытищинского водопровода и сохранился до наших дней.
В XIX и XX веке уже строили водонапорные башни, которые заполнялись водой с помощью паровых, а затем электрических насосов.
Так, Рублевский водопровод, построенный в Москве в 1903 г., подавал насосами воду из Москвы-реки после очистки в резервуар на Воробьевых горах. Поскольку это место в Москве располагалось выше самого высокого здания в городе, то вода далее самотеком по системе труб распределялась по улицам и переулкам города. Резервуар и трубы в домах образовывали сообщающиеся сосуды водопровода, и при открывании крана вода фонтанировала или мощной струей лилась в домашнюю посуду, причем с постоянным напором.
Водомерное стекло парового котла
На принципе сообщающихся сосудов устроены водомерные трубки для баков с водой. Такие трубки имеются, например, на умывальных баках в железнодорожных вагонах.
В открытой стеклянной трубке, присоединенной к баку, вода стоит всегда на том же уровне, что и в самом баке. Если водомерная трубка (“водомерное стекло”) устанавливается на паровом котле, то верхний конец трубки соединяется с верхней частью котла, наполненной паром. Это делается для того, чтобы давления на свободной поверхности воды в котле и в водомерной трубке были одинаковыми. Тогда уровень воды в трубке лежит на той же высоте, что и уровень воды в котле.
Обсуждение.
5. Закрепление изученного материала.
Тестирование
1 | Какие сосуды являются сообщающимися? | |
2 | Какой кофейник вместит больше кофе? | |
3 | Будет ли перетекать жидкость из одного сосуда в другой, если открыть кран? | Т – нет; С – да; Р – не всегда. |
4 | В каком колене находится пресная, а в каком соленая вода? | Л – слева соленая, справа пресная; К – слева пресная, справа соленая. |
5 | В каком из сообщающихся сосудов уровень жидкости изображен неверно? | I -О; II – У; III – А; IV – И. |
6 | Какой отметке соответствует уровень жидкости в левом сосуде? | |
7 | На каком рисунке изображены сообщающиеся сосуды? |
Музыка «Высоцкий».
Сегодняшнюю встречу мы начали с разговора о наводнении.
Но есть сила, которая может противостоять этому стихийному бедствию, а также все другим жизненным проблемам. Эта сила – любовь. Любовь к истине, любовь к науке, любовь к ближнему. И мне хочется, что вы всегда помнили об этом.
Спасибо за урок!
6. Домашнее задание
§39
Интерактивная задача – опыт (стр. 4)
С помощью данной интерактивной модели проследите, как будут изменяться уровни воды в сообщающихся сосудах, если наклонять их в разные стороны. Сделайте вывод, заполнив пропуски в тексте необходимыми словами (в т.ч. и на рабочем листе).
Источник