Творческая работа по физике сообщающиеся сосуды
Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение «Струговская основная общеобразовательная школа Октябрьского района»
Исследовательский проект по физике
«Сообщающиеся сосуды и мир фонтанов»
Ученицы: 9 класса
Ибрабимова Николая Набигуллаевич
Руководитель проекта:
учитель физики Аврамец Любовь Николаевна.
с. Струговка. 2020 год.
Введение
Недавно мы изучили тему «Сообщающиеся сосуды», и у нас возникла идея, которую мы решили воплотить в реальность. Тема нашего исследовательского проекта «Мир фонтанов».
Цель проекта: создать и исследовать модель фонтана для демонстрации применения закона сообщающихся сосудов.
Для этого были поставлены и решены следующие задачи:
изучить историю возникновения фонтанов
рассмотреть назначение и виды фонтанов;
изучить физические основы работы фонтана;
сконструировать фонтан своими руками;
исследовать зависимость высоты струи от уровня воды и положения резервуара.
Актуальность выбранной темы состоит в том, что история возникновения и создания фонтанов началась еще в Древней Греции, и продолжается по сей день. Фонтаны повсеместно встречаются в нашей жизни, они украшают площади, улицы, парки, внутренние и внешние помещения зданий. Созданную нами в ходе выполнения проекта модель можно будет использовать в кабинете физики для демонстрации работы фонтана.
Теоретическая часть
История возникновения фонтанов
В ходе этого этапа мы узнали, что слово фонтан – латино-итальянского происхождения, происходит оно от латинского «фонтис», что переводится «источник». По смыслу это означает струю воды, бьющую вверх или под напором вытекающую из трубы.
Почти вся история человечества связана с фонтанами. На заре цивилизации они не были предметом роскоши или украшения быта. Например, жители Месопотамии оборудовали садовые фонтаны и использовали их в качестве ирригационных систем. Особой славой овеяны и фонтаны Древнего Египта. Документально это подтверждено надгробной живописью. Египтяне придавали фонтанам как практическую, так и декоративную значимость. Очень популярны были садовые фонтаны в древней Персии IV тыс. до н.э., давшие пищу для творчества мастеров ковроткачества. Как персидские сады – подобие рая на Земле, так и непревзойденные персидские ковры призваны были воссоздавать 4 сущности – воду, растения, цветы и музыку.
Персидским садам и фонтанам исторически суждено было оказать заметное влияние на европейскую архитектуру. Солдаты Рима, принимавшие участие в восточных походах, по-видимому, так ярко живописали устройство персидских садов и фонтанов, что некое их подобие вскоре появилось и в Древнем Риме. Римляне хорошо поработали над их усовершенствованием. Из обожженной глины они изготавливали трубы, внутреннюю поверхность фонтанных чаш выкладывали плиткой, а струи уже не просто так взмывали и ниспадали, но били из пасти экзотических животных или фантастических рыб. Кстати, римляне первыми начали применять в устройстве фонтанов насосы.
В период Эпохи Возрождения фонтаны в Европе украшают собою архитектурные ансамбли. Мало того, нередко на них делается основной упор, они становятся ключевой деталью. Главенствует римский стиль. Истинной законодательницей моды в архитектуре и, в частности, в искусстве создания так называемых регулярных парков (т.е. симметричных, имеющих геометрически правильные планы) с целыми фонтанными системами, стала Франция. Классический пример – Версаль XVII в. Фонтаны Версаля возникли в одно время с городом. Их строили, вооружившись последними научными достижениями того времени, одновременно обеспечивая изящество исполнения. Именно версальские фонтаны подвигли Петра I на замысел Петергофа:
Забил Петродворец из всех своих фонтанов.
Воды хоть отбавляй у золотых титанов.
Им заменяют мысль, слова и поцелуи
Летящие из уст сверкающие струи.
Надо признать, что фонтаны Петергофа в чем-то превзошли свой французский прототип. В них представлено множество одно- и многоструйных фонтанов, солирующих, парных, сгруппированных в ряды, фонтанов в виде водяных колоколов и столпов. Рисунки струй не повторяются, это веера, букеты, завесы и т.д. Различны Петергофские фонтаны и по звучанию – от чуть слышимого шелеста до оглушительного торжествующего гула.
Фонтаны нашего времени
Современные фонтаны многолики: одни, словно отдавая дань веку техники и машин, вобрали в себя сложность инженерии и конструктивизма, другие, напротив, – стремятся к естественности, дикой природе.
Самый знаменитый фонтан в Риме – фонтан Треви. Он завершает собой акведук Аква Вирго, построенный еще до рождества Христова. Центральная фигура фонтанной композиции – Нептун, бог моря у древних римлян. Он управляет колесницей в форме морской раковины, в которую запряжены морские коньки.
Фонтан “Треви” в Риме
Фонтаны, построенные в Италии, знамениты на весь мир, в том числе и благодаря своей древности. «Фонтан Дракона», расположенный в «вилле д”Эсте», к примеру, был построен в 1572-м году. Парки и фонтаны Тиволи являются прародителями для многих фонтанов по всему свету, но и сейчас остаются одними из красивейших на всей планете.
“Фонтан дракона” в Италии
О фонтанах Санкт-Петербурга можно говорить бесконечно, без них сложно представить северную столицу. Центральное место в композиции большого каскада занимает знаменитый фонтан Самсон, раздирающий пасть льву. День святого Самсона, победившего льва совпал с разгромом шведов под Полтавой 27 июня 1709 года Большой каскад составляют 64 фонтана, 255 скульптур, барельефов, маскаронов и других декоративных архитектурных деталей, что позволяет считать это фонтанное сооружение одним из самых крупных в мире.
Фонтан “Самсон” в России
Высокий Женевский фонтан стал символом города довольно быстро. Его высота 140 метров, а скорость выброса воды составляет 200 км/ч. Изначально фонтан располагался выше по реке Роны и был мало известен, но стоило властям города перенести его поближе к центру города и сделать из него туристический аттракцион, и теперь без этого фонтана Женеву представить невозможно.
Фонтан Дубай – музыкальный фонтан, расположенный рядом с небоскрёбом Бурдж-Халифа. Это один из самых больших и высоких фонтанов в мире. Высота его струй достигает 150 метров, примерно высоты 50-го этажа. И тем не менее, это всего лишь одна пятая высоты небоскрёба. Фонтан подсвечен 50 цветными прожекторами и 6000 источниками освещения.
Один из самых знаменитых фонтанов Америки расположен в Лас Вегасе – это фонтан «Bellagio», который дает представления каждый вечер. Именно так – на шоу, которое дает этот фонтан на берегу большого искусственного озера, съезжаются туристы со всего мира. Фонтан «танцует» под музыку известных певцов.
Фонтан “Женевская статуя” в Швейцарии
Фонтан “Каскад” в ОАЭ
Фонтан «Bellagio» в США
Назначение и виды фонтанов
В знойную погоду фонтан освежает воздух и создаёт положительный психологический эффект, он очищает воздух от пыли, способствуя облегчению дыхания.
Защищает от постороннего шума, так как звуки журчащей воды приятно заглушают посторонние раздражающие звуки. Фонтан способен качественно увлажнять воздух, что хорошо сказывается на здоровье.
Естественно, фонтан – это развлечение: изменяющиеся фонтанные композиции способны развлекать человека (особенно цветомузыкальными водными шоу). Фонтаны являются превосходной забавой как для детей, так и для взрослых. И, наконец, фонтаны будучи частью ландшафтного или архитектурного дизайна служат средством привлечения внимания.
Существует несколько видов фонтанов:
Естественные (естественно образовавшиеся фонтаны, называющиеся гейзерами).
Техногенные (батареи из множества водяных фонтанов горячей воды используются для её охлаждения на тепловых электростанциях)
Искусственные (фонтанирующая нефтяная скважина).
Декоративные (специфическое гидротехническое сооружение, как правило, выполняющее декоративную функцию).
Небольшой парк на улице Карбышева с головой льва
Фонтан на площади г. Уссурийска
Музыкальный фонтан г. Уссурийска
Практическая часть
Фонтан – это сообщающийся сосуд, имеющий между собой сообщение или общее дно. Устройство фонтана основано на принципе сообщающихся сосудов, известного нам из физики: в сообщающихся сосудах 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.
Схема фонтана
Проблемы по разработке возникли сразу. Первый вопрос, который мы себе задали – как это сделать, из какого материала и с помощью каких инструментов? Мы предлагаем свой вариант и объяснения.
Для изготовления фонтана нам понадобятся:
Бутылка для воды с отверстием для силиконовой трубки
Силиконовая трубка от медицинского набора для капельницы
Штатив с держателями
Пищевой краситель
Линейка
Пластиковая посуда
Пластилин
Клей
Использование приборов из подручных средств позволяет создать модель фонтана даже в домашних условиях.
После подготовки необходимых материалов была собрана демонстрационная модель фонтана, основанная на принципе сообщающихся сосудов.
Демонстрационная модель фонтана
Созданная нами модель была испробована с использованием воды, окрашенной пищевым красителем синего цвета. Результат проверки показал, что модель работает исправно, возникшие в ходе сборки недочеты, такие как утечка воды из резервуара были устранены.
Проверка модели фонтана
Нами были выполнены измерения для исследования:
зависимости высоты струи h от уровня воды в резервуаре H1;
зависимости высоты струи h от высоты резервуара H.
Для определения зависимости высоты струи фонтана от уровня воды в резервуаре, необходимо регулярно измерять высоту струи по мере уменьшения уровня воды.
Результаты измерений зависимости h от H1 Результаты измерений зависимости H от h
Для определения зависимости высоты струи фонтана от положения резервуара относительно штатива необходимо наблюдать за максимальной высотой струи фонтана при разных значениях высоты поднятия резервуара от уровня демонстрационного стола.
В ходе выполнения работы были сделаны следующие выводы:
1. Создание фонтана на основе сообщающихся сосудов из подручных материалов возможно.
2. Высота струи фонтана прямо пропорционально зависит от уровня воды в резервуаре: чем больше воды в резервуаре, тем выше ее струя в фонтане.
3. Высота струи фонтана зависит от расположения резервуара на штативе: чем он выше, тем давление воды сильнее и, соответственно, выше поднимается струя, причем давление воды на выходе из фонтана будет равно разнице высот воды.
Назначение и применение проекта
В ходе выполнения проекта были решены следующие задачи:
изучена история возникновения фонтанов;
рассмотрены назначение и виды фонтанов;
изучены физические основы работы фонтана;
сконструирован фонтан;
исследована зависимость высоты струи от уровня воды и высоту резервуара.
Цель проекта достигнута, нами был создан и исследован фонтан, работающий по принципу сообщающихся сосудов. Результатом проекта служит созданная нами модель фонтана, которая позволяет продемонстрировать, как применяется принцип работы сообщающихся сосудов на примере модели фонтана.
Во время работы над проектом мы узнали об истории развития фонтанов, рассмотрели некоторые наиболее известные фонтаны современности, классифицировали фонтаны по видам, описали их назначение. В ходе выполнения проекта мы самостоятельно добывали и применяли знания, учились планировать свои действия, узнали о практическом применении сообщающихся сосудов, тренировались производить измерения и записывать их результат.
Созданная нами модель может применяться для демонстрации фонтана на уроках физики в 7-х классах общеобразовательной школы. А так же в 9 класса при подготовке учащихся к экзаменам.
Список использованной литературы
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
Трубчевск. Информационный портал [Электронный ресурс]. URL: https://trubchevsk.pro/index.php?option=com_phocagallery&view=&id=37:-xx-&Itemid=5
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
Фонтис или немного истории [Электронный ресурс]. URL: https://www.kovchegcompany.com/products/fountain/fountain-ideology/history
Источник
Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 10 посёлка Каменский Красноармейского района Саратовской области» Фестиваль проектов «Планета Знаний» – 2013 Номинация: исследовательский проект Тема: «Сообщающиеся сосуды. Фонтаны» Участница Оздоева Залина (7 класс). Руководитель проекта: Каленюк Наталья Васильевна, учитель физики МКОУ СОШ № 10 п. Каменский 2012 – 2013 учебный год МЕТОДИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ПРОЕКТА
Приложение. Презентация «Сообщающиеся сосуды. Фонтаны» Источники информации:
Содержание: 1) Введение. 2) Исследование. Выявление проблемы. 3) История и традиции 4) Выработка идей, вариантов 5) Выбор материалов, инструментов, оборудования 6) Разработка технологического процесса 7) Коррекция 8) Экономическое обоснование 9) Самооценка Введение Недавно мы изучили тему «сообщающиеся сосуды», и у меня возникла идея, которую я и захотела воплотить в реальность. Естественное желание каждого человека – сделать свое жилище уютным и привлекательным. Ученик, находящийся в школе более 5-6 часов тоже хочет находиться в уютной обстановке, которая помогала бы ему лучше усваивать знания. От пространственной организации помещения, его функциональных зон и отдельных помещений, от правильного выбора обстановки, оборудования, освещения и цветового колорита зависит удобство и уют. Зона отдыха есть в любой квартире, точно такие же зоны отдыха должны быть и в школе. И, конечно же, её украшением может стать фонтан, установленный в рекреации. 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. На основе этой идеи и с использованием спонсорских средств можно будет в дальнейшем будущем сделать настоящий фонтан. Исследование и выявление проблемы Сделать фонтан – это проблема, или задача, которую необходимо решить. Естественно, проблемы по разработке возникли сразу. Первый вопрос, который я себе задала – как это сделать, из какого материала и с помощью каких инструментов? Какие знания мне понадобятся? Где собирать информацию? Как уложиться в заданный срок и как украсить фонтан декоративно? История и традиции. Со временем менялись эпохи и стили, а с ними и фонтаны, как их отражение. Например, в Петергофе, при Петре 1, были модны фонтаны с большим объемом воды (рис. 1), Рис.1 в отличие от Рима (рис.2). Но принцип работы фонтанов практически одинаков. Они работают по принципу сообщающихся сосудов. История этих фонтанов (сделанных на основе сообщающихся сосудов), довольно большая. В 1714г. на южном берегу финского залива был заложен Петродворец. Именно в нём самое большое скопление фонтанов (на основе сообщающихся сосудов). Эта система снабжения фонтанов водой уникальна: фонтаны соединены водоводом с ключами, бьющими на Ропшинских высотах. На крутом склоне перед дворцом расположен Большой каскад, здесь бьют 64 фонтана. В центре каскада знаменитая группа «Самсон, разрывающий пасть льва», символизирующая победу России над Швецией. У основания каскада фонтаны: « Волхов» и « Нева». Каждому дворцу в Петергофе соответствуют свои каскады фонтанов: Большому Петергофскому дворцу – большой каскад, Монплизиру – каскад драконов, Эрмитажу – львиный каскад, дворцу марли – каскад « Золотая гора». На площади сооружены 2 мраморных фонтана, подобные фонтану Рис.2 перед дворцом св.Петра в Риме, отсюда и название фонтанов – «Римские». Также там очень много фонтанов шутих: «Зонтик», « Дубок», «Ёлочка», и т. д. Конечно, Петергофский дворец не единственный пример использования сообщающихся сосудов. Отличный пример сообщающихся сосудов – шлюзы. Действительно, таких примеров довольно много, но моя задача показать использование сообщающихся сосудов, сделав один из них – фонтан. Фонтан (итал. ontana, от лат. Fons, родительный падеж fontis – источник, ключ) в архитектyре, сооружение, служащее основанием или обрамлением для бьющих вверх или стекающих вниз струй воды. Первоначально фонтаны сооружались преимущественно только как источник питьевой воды. Затем сочетание движущейся воды с архитектурой, скульптурой и зелёными насаждениями стало одним из средств создания различных декоративных и художественно-образных решений в архитектуре. Выработка идей и вариантов. Конечно, при практической работе возникает множество идей, моя идея пришла сама собой. Я увидела копилку – львёнка – и проект уже возник сам по себе. 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 часть 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. Коррекция В процессе работы над изготовлением макета могут прийти новые решения. Изменение основного проекта возможно, но в начале необходимо тщательно проанализировать, действительно ли они заслуживают воплощения. Когда приходится несколько раз переделывать какой-либо неудачный фрагмент, несколько дней искать решения, то это утомительно. Но какое удовольствие приносит окончательный результат! Самое прекрасное в творчестве – это поиск. Здесь нужно проявить не только терпение, настойчивость, но и выдумку, фантазию, упорство в достижении цели. 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. Это была очень большая и сложная практическая работа, и конечно, были вещи, которые у меня не получались, или получились, но не так, как я хотела. Я узнала много нового о фонтанах и об их истории. В результате осталась довольна проделанной работой. Принцип сообщающихся сосудов мною использован на практике. |
Источник