Проект фонтана по физике сообщающиеся сосуды

МКОУ «СОШ №5 г. Ершова Саратовской области»

7 класс.

2016 год.

Срок реализации проекта: 1 неделя

Содержание:

1) Введение.

2) Выявление проблемы.

3) История и традиции

4)Принцип действия фонтанов

5)Разновидности фонтанов

6) Выработка идей, вариантов

7) Выбор материалов, инструментов, оборудования

8) Разработка технологического процесса

9) Исследования

10) Самооценка

Введение

Недавно мы изучили тему «сообщающиеся сосуды», и у нас возникла идея, которую мы и захотела воплотить в реальность. А так как большой фонтан нам сделать не под силу, то мы решили смастерить небольшую действующую модель. Но это не просто фонтан, а практическая работа с использованием свойств сообщающихся сосудов, декоративно оформленная.

Выявление проблемы

Сделать фонтан – это проблема, или задача, которую необходимо решить. Естественно, проблемы по разработке возникли сразу. Первый вопрос, который мы себе задали – как это сделать, из какого материала и с помощью каких инструментов? Какие знания нам понадобятся? Где собирать информацию? Как уложиться в заданный срок и как украсить фонтан декоративно?

История и традиции.

Действие воды на человека можно назвать поистине магическим. Журчание фонтана снимает стресс, успокаивает и заставляет забыть о тревогах. Специалисты по фен-Шую скажут, что водная стихия «приманивает» здоровье и даже провоцирует карьерный рост. А люди практичные знают, что фонтан увлажняет воздух и к тому же работает как природный ионизатор.

Первые фонтаны возникли в Древнем Египте и Месопотамии. Изначально они использовались не столько для красоты, сколько для полива выращиваемых культур и декоративных растений. Египтяне сооружали фонтаны во фруктовых садах возле дома, где они устанавливались посреди прямоугольного пруда.

Позже по их подобию были построены сады в Толедо, Гранаде и других городах. В садах другого типа единство создавали – вода, цветы, деревья, свет и тень. В таких садах важным акцентом являются полноводные источники, сбегающие с гор, где у подножия их русла искусственно поворачивают, создавая водоемы и водопады.

В Китае и Японии фонтаны имели огромное значение. Самый известный сад Японии – Киото. Его создавали монахи. Каждая часть этого сада имеет особое значение и вызывает у его посетителей особенное состояние души. Ощущение природного подхода к созданию сада основная идея восточного сада. Обходясь песком и камнями мастера могли создать эффект водопада. Создание сада на востоке – это не укрощение окружающей среды, а единение с природой, созерцание и медитация.

В наше время фонтаны соревнуются в разнообразии современных технологий. Фонтан короля Фадха, который находится в Красном море. Он бьет на высоту от 260 до 318 метров.

В современных фонтанах значительную роль играют передовые технологии, новые изобретения.

Теперь идеи искусства получили новое воплощение – соединив в себе задумки архитекторов, художников и специалистов высокотехнических областей. Новым веянием стала фееричная игра цвета, искусство освещения, сочетание музыки, света, динамики.

Ртутный Фонтан, расположенный в Барселоне. Вместо воды в нем течет ртуть! Этот единственный в мире Ртутный Фонтан был построен еще в те времена, когда человечеству не были известны губительные свойства ртути. Сегодня фонтан укрыт колпаком из специального стекла, не пропускающего ртутные пары.

Принцип действия фонтанов

Проточный фонтан

Устройство фонтана основано на принципе сообщающихся сосудов известного нам из физики: В сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне. Воду собирают в емкость расположенную выше бассейна фонтана. При этом давление воды на выходе из фонтана будет равно разнице высот воды H1.

Циркуляционный фонтан

Циркуляционные отличаются тем, что вода в них бежит по замкнутому кругу. Вода из чаши поднимается выше по шлангу с помощью помпы. Шланг проходит внутри и не заметен снаружи. Таким образом, фонтаны, основанные на принципе циркуляции, не требуют подключения к ним водопровода и оттока воды. Достаточно залить воду один раз, а затем уже доливать по мере ее испарения.

Разновидности фонтанов

Естественные фонтаны: гейзеры, родники и артезианские воды .

Гейзеры. Горячая вода с паром, бьющая фонтаном из отверстия в земле, называется гейзером. Гейзеры всегда расположены там, где находятся вулканы.

Родник, источник, ключ — естественный выход подземных вод на земную поверхность . Человеку нравились бьющие небольшими струями родники. Мастера проявляли чудеса изобретательности, украшая родники.

Артезианская вода – это вода, находящаяся в глубинных пластах Земли и, как правило, выходящая на поверхность под давлением. Обычно находится в пределах впадин, флексур или других геологических структур, образуя тем самым артезианские бассейны. Она находится примерно на глубине от ста до трехсот метров, заключенная между двумя водоупорными слоями. Именно из-за ограничения и давления эта вода обладает сильным напором.

Вода из артезианской скважины считается самой полезной, абсолютно безопасной для употребления. При рассмотрении некоторых факторов, например, при оценке загрязнения гидросферы, это мнение оправдывается, но некоторые негативные моменты зачастую забываются простыми потребителями, не способными разобраться в химических терминах.

Артезианские воды образовывались в очень давние эпохи из-за геологических движений земной коры. Часто артезианские воды путают с грунтовыми водами, но ничего общего, кроме залегания в толщах земной коры, у них нет.

Искусственные фонтаны

Люди издавна не только наслаждались водопадами и ручьями, реками и морями, но и создавали искусственные водоемы и фонтаны, чтобы любоваться ими. Одним из любимейших гидротехнических сооружений человечества всегда были фонтаны.

Интерьерные, комнатные фонтаны

Размещение фонтана в своем жилище становится центром интерьера жилого помещения, красивый фонтан обычно превращается в любимое место для отдыха всей семьи. Ведь нет ничего более умиротворяющего, чем спокойное созерцание льющейся воды.

Тема фонтанов в дальнейшем получила развитие в целой серии великолепных картин различных мастеров живописи, а также поэзии.

Фонтан.Ф.И.Тютчев.

Смотри, как облаком живым
Фонтан сияющий клубится;
Как пламенеет, как дробится
Его на солнце влажный дым.
Лучом поднявшись к небу, он
Коснулся высоты заветной –
И снова пылью огнецветной
Ниспасть на землю осужден.

О смертной мысли водомет,
О водомет неистощимый!
Какой закон непостижимый
Тебя стремит, тебя мятет?
Как жадно к небу рвешься ты!.
Но длань незримо-роковая
Твой луч упорный, преломляя,
Свергает в брызгах с высоты.

Забытый фонтан.И.А.Бунин
Рассыпался чертог из янтаря,

– Из края в край сквозит аллея к дому.

Холодное дыханье сентября

Разносит ветер по саду пустому.

Он заметает листьями фонтан,

Взвевает их, внезапно налетая,

И, точно птиц испуганная стая,

Кружат они среди сухих полян.

Порой к фонтану девушка приходит,

Влача по листьям спущенную шаль,

И подолгу очей с него не сводит…

В ее лице – застывшая печаль,

По целым дням она, как призрак, бродит,

А дни бегут… Им никого не жаль.

Выработка идей и вариантов. Конечно, при практической работе возникает множество идей, моя идея пришла сама собой. Я увидела игрушку – рыбку – и проект уже возник сам по себе. Мы рассмотрели различные типы фонтанов. В наших силах построить комнатный фонтан. Из предложенных принципов работы фонтанов, мы построили проточный фонтан, работающий на законе сообщающихся сосудов.

Выбор материалов, инструментов, оборудования. Материалы: Пластиковая бутылка, картон, клей, краски, бумага, пластилин, трубка от капельницы с регулятором, ёмкость для воды, декоративное оформление.

Разработка технологического процесса

1) Подготовка рабочего места, инструментов, материалов.

2) Подготовить декоративную опору для бутылки.

3) Придать эстетический вид сооружению.

4) Проделать дырку для трубки в скульптуре.

7) Продеть трубку, закрепить её пластилином.

8) Направить трубку наверх.

9).Проверить действие конструкции.

Исследования:

Опыт №1 «Зависимость высоты струи в фонтане от взаимного расположения сообщающихся сосудов.»

Ход работы:

Меняя высоту резервуара, при постоянном диаметре отверстия мы измеряли высоту струи фонтана.

Диаметр отверстия	Высота резервуара	Высота струи
0,2 см	25 см	1.25 см
0,2 см	50см	2.15 см
0,2 см	75 см	3,05см

Вывод: высота струи фонтана зависит: от взаимного расположения сообщающихся сосудов, чем выше один из сообщающихся сосудов, тем высота струи больше.

Опыт №2 «Зависимость высоты струи в фонтане от диаметра отверстия.»

Ход работы:

Не меняя высоту резервуара, мы брали трубки с разным диаметром отверстия и измеряли высоту струи.

Диаметр отверстия	Высота резервуара	Высота струи
0,2 см	50 см	2,15 см
0,4 см	50 см	1.15 см

Вывод: чем меньше диаметр отверстия, тем высота струи больше высота струи больше.

Самооценка

Мне очень понравилось работать над фонтаном. Он получился довольно красивым. Ученики из других классов приходили посмотреть на него. Но самое главное – удовольствие от работы. Мы узнали много нового о фонтанах и об их истории. В результате остались довольны проделанной работой. Принцип сообщающихся сосудов нами использован на практике.

Источник

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

Муниципальное образование г.Боготол

КРАЕВОЙ ФОРУМ «МОЛОДЕЖЬ И НАУКА»

Направление: Фундаментальные исследования, секция: физика и математика

«Фонтан как пример сообщающихся сосудов»

Панкратова Полина

Муниципальное бюджетное учреждение

средняя общеобразовательная школа №4

7 класс,

Власова Татьяна Петровна

Муниципальное бюджетное учреждение

средняя общеобразовательная школа №4

учитель физики,

С условиями Конкурса ознакомлен(-а) и согласен(-а) Организатор конкурса оставляет за собой право использовать конкурсные работы в некоммерческих целях и без денежного вознаграждения автора (авторского коллектива) при проведении просветительских кампаний, а также полное или частичное использование в методических, информационных, учебных и иных целях в соответствии с действующим законодательством РФ.

г. Красноярск 2019

Тезисы

Цель работы: Выяснить, как и почему работает фонтан, и от каких физических параметров зависит высота струи в фонтане.

Методы исследование:

Теоретический – изучение первоисточников.
Лабораторный – проведение эксперимента.
Аналитический – анализ полученных результатов.
Синтез – обобщение материалов теории и полученных результатов. Создание модели.

Литература:

1.Бурмин Г. Штурм абсолютного нуля /Москва, «Детская литература», 1989г.

2.Кабардин О.Ф., Кабардина С.И., Шеффер Н.И. Факультативный курс физики /Москва, «Просвещение», 1982г.

3. https://www.1000fontan.ru/catalog-fontan/shema/work/ сайт о фонтанах

4. «Энциклопедический словарь юного физика» Сост. В. А. Чуянов – 2- е М.: Педагогика, 1991 год- 336 стр.

5. Ф. Бублейников, И. Веселовский «Физика и опыт», М. Просвещение, 1970г.

Введение

Настоящая работа посвящена фонтанам, которые можно изготовить самим.

Актуальность выбранной темы

Применяем полученные знания по физике в практике.

Основное содержание

Выбранная мною тема интересна и актуальна в настоящее время .Так как фонтаны, являются одним из основных предметов ландшафтного дизайна парковой зоны, источником воды в жаркое летнее время, а каждый уголок города становится более красивым и уютным с помощью фонтана. А люди практичные знают, что фонтан увлажняет воздух и к тому же работает как природный ионизатор.

Цель исследования

Выяснить, как и почему работает фонтан, от каких физических параметров зависит высота струи в фонтане,как изменяется влажность с применением фонтана.

Методы исследования:

Теоретический – изучение первоисточников.
Лабораторный – проведение эксперимента.
Аналитический – анализ полученных результатов.
Синтез – обобщение материалов теории и полученных результатов. Создание модели.

Задачи:

1. Изучить материал о фонтанах: их видах и принципах действия.

2. Сконструировать макет фонтана и с его помощью провести опыты, объясняющие принцип работы фонтана.

3. Проанализировать полученную информацию и сделать выводы об устройстве и принципе работы фонтанов.

4.Проверить как влияет фонтан на микроклимат в комнате.

Основное содержание

Фонтан – струя жидкости, газа, выбрасываемая вверх из трубы или отверстия силой давления . Первые фонтаны возникли в Древнем Египте и Месопотамии, о чем свидетельствуют изображения на древних надгробиях. Изначально они использовались не столько для красоты, сколько для полива выращиваемых культур и декоративных растений.

Современные фонтаны соревнуются в высоте. Фонтан короля Фахда расположенный на Красном море, поднимается на высоту 260 м, в хорошую погоду он может достичь высоты 318 м (для сравнения высота Эйфелевой башни 300м). В современных фонтанах значительную роль играют передовые технологии, новые изобретения.

Самый дорогой и большой фонтанный комплекс в мире – «Dubai Fountain”(Дубай Фонтан). Длина фонтана 275 м, а его площадь сравнима с площадью трех стандартных футбольных полей.

Со временем менялись эпохи и стили, а с ними и фонтаны, как их отражение. Но принцип работы фонтанов практически одинаков. Они работают по принципу сообщающихся сосудов . С начала 17 века фонтаны стали приводить в действие с помощью механических насосов, которые постепенно заменили паровые установки, а затем и электрические насосы.

Фонтаны бывают искусственные и естественные. К естественным относятся гейзеры, родники и артезианские воды.

Фонтаны бывают: водомётные, каскадные, механические, фонтаны-шутихи разной высоты, формы и у каждого есть свое название. Раньше все фонтаны были прямоточные, то есть работали напрямую от водопровода, сейчас применяется «оборотное» водоснабжение с использованием мощных насосов.

В основе работы самых простых фонтанов лежит свойство сообщающихся сосудов.

Сосуды, имеющие между собой сообщение или общее дно, называются сообщающимися. В жизни часто встречаются такие сосуды. Различные чайники, лейки, водомерные стекла при паровых котлах – все это примеры сообщающихся сосудов.

Свободные поверхности покоящейся жидкости в сообщающихся сосудах любой формы находятся на одном уровне. Вода, налитая в лейку, в чайник, заполняет и носик этих сосудов, и их расширенную часть до одинаковой высоты. Это происходит потому, что равные по высоте столбы одинаковой жидкости производят одинаковые давления (рис. 1, а).

Если жидкость в сообщающихся сосудах находится на разных уровнях (это можно сделать, поставив между сообщающимися сосудами перегородку или зажим и долив жидкость в один из сосудов; рис. 1, б), то создается напор жидкости. Напор показывает, какое давление производит вес столба жидкости высотой, равной разности уровней. Под действием этого давления жидкость, если убрать зажим, будет перетекать в тот сосуд, где уровень ее ниже, до тех пор, пока уровни не сравняются. Проект фонтана по физике сообщающиеся сосуды

Существует несколько видов фонтанов, работа которых основана на свойстве сообщающихся сосудов. Проект фонтана по физике сообщающиеся сосуды

Фонтан Герона (рис. 2).

Для эксперимента используют два сосуда с водой расположенных на разных уровнях соединенные между собой тонкими резиновыми трубочками и небольшой чашки. Для того чтобы фонтан заработал, в чашечку добавляют небольшое количество воды.

Нами был изготовлен фонтан, который представляет собой большой резервуар для воды, соединенный трубкой с резервуаром, демонстрирующим фонтан.

Для его изготовления мы использовали наши выводы после изучения теоретической части по вопросу «фонтаны»:

Для наблюдения подъема воды в виде фонтана необходимо создать разницу давлений в жидкости. Чем больше разница давлений, тем выше будет столб воды в струе фонтана.

Если поднять резервуар с водой над источником фонтана, то можно наблюдать струю, причем чем выше резервуар, тем выше струя фонтана, так как мы увеличиваем разницу давлений между верхним и нижним положением воды.

Но данный макет имеет недостаток, если в большом резервуаре закончится вода, то и закончится работа самого фонтана. Для длительной работы фонтана требуется наличие наноса.

Практическая часть

№1 Проверить зависимость высоты струи в фонтане от взаимного расположения сообщающихся сосудов.

Оборудование: пластмассовая бутылка; трубка диаметром 5 мм.

Меняя высоту сосуда, при постоянном диаметре отверстия я измеряла высоту струи фонтана.

Диаметр отверстия,мм	Высота резервуара,см	Высота струи,см
5	25	1,25
5	50	2
5	75	2,8

№2 Проверить зависимость высоты струи в фонтане от диаметра отверстия.

Не меняя высоту сосуда, я брала трубки с разным диаметром отверстия и измеряла высоту струи.

Оборудование: штатив – 2; пластмассовая бутылка; трубки диаметром 3 мм, 5 мм, 10 мм; кювета.

Диаметр трубки	Высота фонтана
3 мм	100 мм
5 мм	65 мм
10 мм	60 мм

Вывод:высота фонтана зависит от диаметра трубки. Чем меньше диаметр

трубки, тем выше столб фонтана.

№3Проверить как зависит высота фонтана от высоты столба жидкости в сосуде с водой .

Вывод: если поднять резервуар с водой над источником фонтана, то можно наблюдать струю, причем чем выше резервуар, тем выше струя фонтана, так как мы увеличиваем разницу давлений между верхним и нижним положением воды.

№4.Важным фактором, который определяет комфортность микроклимата помещения, является влажность воздуха. Оптимальный уровень влажности воздуха для человека, его домашних питомцев и комнатных растений составляет 40 – 60 %. . В частности, во время отопительного сезона в квартирах влажность воздуха составляет, в среднем 37%. Это очень негативно отражается на здоровье людей.

Проверить зависимость влажности воздуха от испарения фонтана.

Фонтан работал в течение двух часов в к помещении с комнатными растениями. С помощью термометров и психрометрической таблицы определялась влажность до включения и после включения фонтана.

Дата	Влажность воздуха,%	Изменение влажности,%
3.03	50	2
4.03	48	3
5.0	40	2
6.03	41	4
7.03	48	3

Вывод:

Влажность в комнате увеличивается в среднем за наблюдаемое время на 3%.

Заключение

Я построила комнатный фонтан, в этом мне помогал папа. Из разных видов фонтанов, я построила фонтан с использованием сообщающихся сосудов. Для визуального эффекта и красоты я украсила его декоративными элементами.Этот фонтан мы поставили в зимний сад.Чтобы он работал постоянно,т.е. чтобы создать разность высот в трубках для этого мне понадобится небольшой моторчик , трубки, емкость-основа для фонтана, блок питания.

В ходе исследования выявлено, что наиболее подходящими по конструктивным особенностям для расположения в квартире являются Героновы фонтаны.

Меня увлекли история создания фонтанов, проведённые мною исследования и создание своего, комнатного фонтанчика.

В ходе изучения материала различных источников, я поняла, насколько важен был фонтан во все времена для человечества – он и источник воды, и освежает воздух, и улучшает здоровье, психику человека; даёт эстетическое наслаждение и дома благоприятно влияет не только на самочувствие человека, но и на микроклимат в квартире.