Проект по физике фонтан 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.

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

Содержание.

I. Введение

II. Основная часть

1. История и назначение фонтанов

2. Фонтан Герона

3. Создание модели фонтана, проведение и результаты экспериментов

III. Заключение, вывод и практическая значимость

IV. Библиографический список

I. Введение

Фонтан

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.

Ф.И.Тютчев

Актуальность темы

Мы живем в очень сухом климате, и когда летом бывает очень жарко, так хочется услышать журчание воды, вдохнуть свежий прохладный воздух. Но, к сожалению, в селе это не возможно. Поэтому когда мы изучали по физике тему «Сообщающиеся сосуды» у меня возникла мысль, а можно ли соорудить маленький фонтан из подручных средств у себя дома.

Цель данного проекта: собрать модель фонтана и выяснить, от каких физических параметров зависит высота струи в нем.

Задачи исследования:

Собрать, изучить и отобрать информацию по данному вопросу
Познакомиться с историей фонтанов
Изучить принцип работы фонтана Герона;
Изготовить фонтан Герона;
Выяснить от каких параметров зависит высота струи в фонтане;
Найти практическое применение.

Гипотеза: Я предполагаю, что изучив устройство и принцип работы фонтана Герона, я смогу собрать модель фонтана.

Объект исследования: фонтан Герона.

Методы исследования: теоретический, экспериментальный, практический, анализ, обобщение.

II. Основная часть

История фонтанов

Вода, как основа жизни и дар богов, всегда притягивала человека своей мощью, красотой и чистотой. Древние цивилизации возникли преимущественно в жарких и засушливых регионах. Одновременно с ними появилась необходимость создания искусственных источников воды.
Природный фонтан, называемый гейзер или ключ, послужил основной для создания искусственных фонтанов. Изначально фонтаны в античном мире широко использовались в Египте, Персии, Месопотамии исключительно для питьевых и бытовых нужд, для полива и орошения. Они представляли собой емкость, куда стекала вода из искусственного отверстия или источника. В каждом богатом доме внутренний двор обычно украшал выложенный плиткой или камнем бассейн с фонтаном в центре. В период Возрождения фонтаны распространяются по всей европейской территории. Каждый крупный монастырь оборудует на своей территории фонтан для отдыха, молитв и размышлений монахов. Богато украшенный скульптурами фонтан становится обязательным элементом королевского дворца и городского пейзажа. Эпоха барокко еще больше внимания уделяет декоративному убранству фонтанов. Со строительством регулярного парка Версальского королевского дворца в XVII веке в искусстве декорирования фонтанов начинает преобладать французский стиль. Тритоны, рыбы, дельфины и прочие морские создания и божества становятся основными героями скульптурных композиций. Для строительства и украшения фонтанов приглашаются самые знаменитые скульпторы. Появляется возможность направлять струю воды не только вертикально вверх, но и под углом. Фонтан Треви в Риме.

В это время фонтаны практически утрачивают свою функцию источника питьевой воды, полива и орошения. Для подачи воды в фонтан используются специальные механизмы, использующие водоподъемные колеса и помпы. Черпаки, расположенные по окружности колеса, одновременно являются и его движущими лопастями. Колесо опускается в реку, черпаки наполняются водой и под движением потока поднимают воду, выливая ее в специальный желоб, по которому вода непосредственно поступает в трубы, питающие фонтан. Если природная сила течения была недостаточной, то для вращения колеса использовали тягловых животных.
С появлением электрических моторов в сооружении фонтанов открылись новые удивительные перспективы. Прежде всего, появилась возможность подавать струю на большую высоту. Высота подъема воды в фонтане Фахда в Саудовской Аравии составляет более 300 метров.

Подключение часовых механизмов сделало возможным включать и выключать подачу воды по специальному расписанию. Использование различных по форме и количеству труб позволяет создавать водные поверхности разнообразной формы и красоты, похожие на цветы, грибки, спирали, горки, одуванчики. Подсветка и звук привели к появлению эффектных водных шоу и представлений. Например, танцующий фонтан в Лас -Вегасе, расположенный в озере перед отелем-казино Белладжио. 1175 трубочек, прикрепленных к подвижным платформам под музыку и освещение тысяч разноцветных ламп создают удивительные симметричные фигуры из водных струй, соединяясь в воде в круги и полосы, пересекая и дополняя друг друга.

Петерго́ф (нидерл. Peterhof, «двор Петра») — дворцово-парковый ансамбль на южном берегу Финского залива построен в 1714-1725 годах . Ансамбль имеет одну из крупнейших в мире фонтанных систем — 147 действующих фонтанов

Эффектные шоу фонтанов можно наблюдать в Дубае, в Протарасе на Кипре, в океаническом парке Гонконга, Олимпийском парке в Сочи и во многих других местах.

В г. Волжском есть фонтаны, вокруг которых любят гулять и взрослые и дети

Это фонтаны парка ВГС, водоканала и музыкальный фонтан у дома культуры «Юбилейный»
Ученые определили, что мельчайшие брызги воды насыщают воздух вокруг фонтана отрицательными ионами, которые благотворно влияют на организм человека. Поэтому рядом с фонтаном улучшается настроение и легко дышится.

Фонтан Герона

Две тысячи лет назад Герон открыл эру механизации, создавая машины, которые до сих пор потрясают наше с вами воображение. Герон жил в Александрии в те времена, когда этот город был самым многонациональным в мире. Это прекрасное место, где когда-то жила неотразимая царица Клеопатра, сосредоточило в своих недрах все знания классического мира. Великие умы приезжали сюда ради торговли самым ценным из богатств — ни золотом, ни рабами, ни серебром, a знаниями. Два тысячелетия назад это был центр мировой науки. Банком этих знаний была великая библиотека. Здесь были собраны труды греков, египтян и других народов. Свитки были заполнены баснями, стихами, трудами математиков и философов. Именно там хранились все изобретения Герона. Ни одна из eгo машин не сохранилась до наших дней, и мы почти ничего не знаем o самом изобретателе, но имеем представления о ero чудесных творениях, ведь описания этих машин дошли до нас в виде копий тех свитков, что писал Герон. Среди ero изобретений есть такие, которые предназначаются для дома, a другие использовались как развлечение на званых обедах, некоторые производили спецэффекты в театре (звенели, жужжали, свистели, создавали звуки животных и так дaлee).

Список изобретений:

Автоматические двери
Торговый автомат
Переносной насос для тушения пожаров
Превращение воды в вино
Фонтан Герона
Музыкальная шкатулка предсказаний
Геркулес и дракон
Полиболос
Автоматический ручной арбалет Герона
Автоматические передвижные декорации Герона
Автоматический театр Герона
Диоптра Герона (теодолит)
Одометр Герона(для измерения расстояний)
Паровой бойлер Герона
Паровая реактивная турбина Герона
Теоретические достижения Герона

Одно из них — красивая чудо-чаша в храме, из которой бил фонтан. Нигде не было видно никаких подводящих труб, а внутри — механизмов. Удивительное творение античного изобретателя Герона Александрийского — «вечный» фонтан.

Устройство фонтана и принцип действия

Каждая емкость фонтана служит для определенной цели. Фонтан Герона начинается с чаши. Она представляет собой миску, наполненную водой, из которой отходит тонкая трубка, направленная в нижнюю емкость. Именно по ней вода начинает свое движение. Эта емкость пуста. В ней накапливается вода, которая, поднимаясь вверх, создает давление воздуха, поднимающегося по тонкой трубке, и попадает в верхнюю емкость, наполненную водой. Отсюда воздух выталкивает воду, которая движется по трубке в чашу с водой и создает струю, что видна над поверхностью жидкости. Фонтан Герона может работать очень долго, но емкости приходится менять местами. Потому что нижняя часть постепенно наполняется водой, а верхняя – воздухом, а значит, перестает создаваться нужное давление.

Создание модели фонтана, проведение и результаты экспериментов

Для создания модели фонтана я взял 3 пластиковые бутылки (2 по 0,5л и одну 1,5л), капельницу и наконечники. У бутылки 1,5л отрезал верхнюю часть – это будет чаша.

Из капельницы нарезал три трубочки, две крышки от бутылок по 0,5 склеил и сделал в них 2 отверстия. Одну бутылку склеил с крышкой «чаши» и просверлил 2 отверстия. В отверстия вставил трубочки. Для герметичности я использовал клей и герметик.

Зависимость высоты струи фонтана от диаметра отверстия наконечника

(высота воды в сосуде одинаковая во всех опытах)

Вода в среднем сосуде находится на одной и той же высоте H, внутренний диаметр наконечника d.

Диаметр наконечника,

(d) см

Высота струи,

(H) см

0,3

0,1

Вывод: чем меньше диаметр выходного отверстия трубочки, тем выше бьёт струя фонтана.

Зависимость высоты струи от уровня воды в среднем сосуде

(диаметр отверстия наконечника одинаковый во всех опытах)

Отношение h/H сохраняется, как 1/2 во всех измерениях.

Вывод: чем выше уровень воды в сосуде (резервуаре с водой), тем выше бьёт струя фонтана.

III. Заключение, вывод и практическая значимость

В результате проведенной работы я узнал, как образуется фонтан Герона. Основа его работы содержит принцип действия сообщающихся сосудов, а подъём воды происходит за счёт разности высоты воды в сообщающихся сосудах. Я изготовил модель фонтана Герона и провел несколько экспериментов по изучению свойств фонтана. Исследовав, от чего зависит высота струи фонтана, я пришел к выводу струя фонтана будет выше, если:

выше уровень воды в водяном хранилище (резервуаре с водой),
меньше диаметр выходного отверстия трубочки,

Фонтан прост в исполнении и доступен. Имея незаурядные подручные материалы, можно без труда создать этот маленький «шедевр» и (не без помощи фантазии, разумеется) превратить его в настоящее произведение искусства. Он хорош как в доме, так и на улице. Ведь он работает без электричества. Удобен он и в роли наглядного представления некоторых физических законов, ведь, как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Работает он совершенно бесшумно и не отвлекает. Фонтан Герона может быть актуален и в наши дни, хотя и был придуман две тысячи лет назад. Это не просто наглядное представление некоторых физических законов, это, при желании, декоративное и полезное украшение интерьера, «изюминка» вашего дома или участка.

Практическая значимость:на основе предложенной идеи с использованием дополнительных средств можно будет изготовить фонтан на дачном участке или в загородном доме. Зона отдыха есть в любой квартире, и, конечно же, её украшением может стать фонтан. Он может также украсить холл школы, офиса или больницы. Модель фонтана может быть использована и как учебное пособие на уроках физики.

муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа» с. Рахинка

Среднеахтубинского района Волгоградской области

Школа п. Красный Октябрь филиал МОУ СОШ с. Рахинка

Проектно – исследовательская работа

по физике

«Фонтан Герона»

Выполнил ученик 7 класса Лазарев Илья

Руководитель Тенисбаева Надежда Ивановна

2019 год

IV. Библиографический список

Десять самых красивых фонтанов мира [Электронный ресурс].URL: https://butzananna.wordpress.com/
Интернет-урок. Сообщающиеся сосуды. [Электронный ресурс].URL: https://interneturok.ru/ru/school/physics/7-klass/bdavlenie-tverdyh-tel-zhidkostej-i-gazovb/soobschayuschiesya-sosudy
История фонтанов [Электронный ресурс]. URL:https://www.mako.ru/?show_aux_page=361
Фонтан. Сообщающиеся сосуды. Схема. [Электронный ресурс].URL: https://vauto.pp.ua/?p=176
Фонтаны: фото самых красивых фонтанов в мире [Электронный ресурс]. URL: https://romantic-online.com/blog/8/332.html
https://www.admvol.ru/Gallery/Gorod_tsvetov_i_fontanov.asp (Официальный сайт администрации г.Волжского)

Источник