ГУО «Средняя школа №2 имени А.И. Дубосарского г.п. Шумилино»

Номинация №3 «Физика. Современные и перспективные материалы»

Фонтан в домашних условиях

Исследовательская работа

Автор работы:

Матюшков Павел Витальевич,

учащийся 7 класса

Руководитель:

Коюшева Светлана Николаевна,

учитель математики и физики

г.п. Шумилино, 2019 г.

Содержание

Введение. 3

Глава 1 Теоретическая часть. 4

1.1 История фонтанов. 4

1.2 Устройство и принцип действия фонтана. 5

Глава 2 Практическая часть. 7

2.1 Изготовление насоса. 7

2.2 Сборка фонтана. 8

Заключение. 9

Список использованных источников. 10

Приложение 1. 11

Приложение 2. 13

Приложение 3. 14

ВВЕДЕНИЕ

Весна! Наступает замечательное время тепла, цветения и ярких красок после зимней «спячки». «Просыпаются» фонтаны. Тысячи водяных струй торжественно салютуют рассвету природы. О чём вы думаете, глядя на струящуюся воду? Журчание струй – это своеобразная музыка. Фонтаны всегда были украшениями парков и площадей. Их внешний вид привлекает внимание, а журчание воды успокаивает нервы и помогает привести мысли в порядок. А ещё фонтаны увлажняют воздух, поэтому рядом с ними дышится легко. К сожалению, мы не всегда можем позволить себе отправиться на берег ручья или горного водопада. И мне стало интересно: можно ли  самому изготовить комнатный фонтан – декоративное устройство, дающее нам радость, ощущение уюта и комфорта, оказывающее благоприятное воздействие на здоровье.

Целью моей исследовательской работы является создание декоративного фонтана для дома.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

·        Изучить историю создания фонтанов;

·        Разобраться в устройстве и принципах действия фонтанов;

·        Создать модель фонтана, провести эксперимент.

Объектом исследования является фонтан. Предметом исследования – процесс создания и использования фонтана в домашних условиях.

Я выдвинул гипотезу, что возможно создать декоративный фонтан в домашних условиях. И большинству людей понравится идея создания комнатного фонтана. Будет здорово, если они захотят сами изготовить подобный фонтан!

При написании данной работы мною были использованы следующие методы исследования:

·        Изучение теоретической информации по теме;

·        Поиск информации в сети Интернет;

·        Эксперимент.

Практическая значимость исследования состоит в том, что оно может быть использовано школьниками для повышения образовательного уровня, учителем биологии и физики для объяснения тем и проведения занимательного урока человек и мир.

ГЛАВА 1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Говорят, есть три вещи, на которые можно смотреть бесконечно – огонь, вода и звезды. Воздух у водоема всегда чист, свеж и прохладен. Да и не зря говорят, что вода – «очищает», «омывает», не только тело, но и душу. Уже в древности люди задумывались о том, как создать искусственные водоемы, особенно интересовала их загадка бегущей воды.

1.1 История фонтанов

Слово фонтан (итал. fontana, от лат. fons – источник) в толковом словаре энциклопедии – 1) бьющая вверх струя (воды, нефти и т.д.); 2) Архитектурно оформленный источник; декоративное сооружение, служащее основанием или обрамлением льющих вверх или стекающих струй воды.

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. Орошаемые ими сады, расположенные в сухих высокогорных районах, славились  своими тенистыми аллеями и сочными плодами. Египтяне сооружали фонтаны во фруктовых садах возле дома, где они устанавливались посреди прямоугольного пруда. В каждом богатом доме внутренний двор обычно украшал выложенный плиткой или камнем бассейн с фонтаном в центре. (приложение 1, фото 1-3).

Подобные фонтаны использовались в Месопотамии и Персии, славившимися своими прекрасными садами. Здесь на Востоке они получили еще большую популярность. По определенным канонам персидский восточный сад должен был отражать четыре сущности — воду, цветы, растения и музыку, что можно видеть на старинных изображениях и ковровых рисунках. Мусульманские сады были окружены террасами из разноцветной плитки, брызги фонтана, отражаясь от них, создавали необыкновенную игру света и тени (приложение 1, фото 4).

Огромное значение фонтаны имели в Китае и Японии. Самый знаменитый японский сад Киото – в его создании участвовали монахи буддисты. Каждый элемент этого сада  – несет в себе особое значение и вызывает у посетителей определенное настроение и состояние души (приложение 1, фото 5, 6).

Ландшафтной и архитектурной основой фонтанов и садов в Европе послужили персидские сады.  В средние века сады появлялись при монастырях и подобно персидскому саду делились на четыре части – для цветов, трав, овощных культур и фруктовых деревьев. В середине сада был расположен колодец или фонтан – место уединения, размышления и молитвы для послушников монастыря. Но в основном, как и в Древнем мире,  в эпоху Средневековья фонтаны использовались как источники водоснабжения – для полива и питья (приложение 1, фото 7, 8).

С началом Эпохи Возрождения фонтаны в Европе становятся частью архитектурного ансамбля, его ярким акцентом, а порой главным элементом. Римский стиль стал главенствующим.   Римляне первыми начали применять в устройстве фонтанов насосы, и вместо подземных ключей на римских холмах забили фонтаны. (приложение 1, фото 9, 10).

Постепенно новые веяния в архитектуре распространялись по всей Европе.

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. Прогресс не стоит на месте, кто знает, какими станут фонтаны уже к середине этого столетия…

1.2 Устройство и принцип действия фонтана

Фонтан представляет собой источник воды с выходящей вверх или в стороны струей под давлением насосов или природных ресурсов.

Устройство и принцип работы фонтана обычно состоит из двух основных компонентов, это источник (посредством использования сообщающихся сосудов, под воздействием атмосферного давления (приложение 2); посредством использования насоса), который создаёт поток воды и приемник, в который эта вода попадает. Дизайн, формы и размеры самого фонтана зависят от технических требований, от желаний и фантазий заказчиков. Форма струи воды зависит от насадки, используемой в том или ином фонтане.

Так как в разные времена ценились конкретные виды сооружения (отличалась технология, дизайн и материалы изготовления), выделяют самые распространенные из них по типу выброса воды:

·                     струйный – из насадки выходит напор и расщепляется на более мелкие;

·                     ярусный – одновременный или хаотичный выброс струй с разными по высоте значениями;

·                     «колокол» – образует нужную форму благодаря своеобразному расположению дисков;

·                     «тюльпан» – диски сдвинуты в стороны, что имитирует эффект цветка;

·                     «вертушка» – движение вращающихся вокруг своей оси или по спирали потоков;

·                     «Тиффани» – одинаковые струи выходят из «колокола» и создают особый рисунок;

·                     полушарие – действие нескольких распылителей образует форму полукруга.

По устройству и принципу работы фонтаны условно можно разделить на проточные и циркуляционные.

Циркуляционные отличаются тем, что вода в них бежит по замкнутому кругу. Основной резервуар у них расположен внизу и может представлять собой декоративную, покрытую глазурью чашу из керамики. Форма и размеры чаши варьируются, в зависимости от конфигурации фонтана, и чаще всего, это основание фонтана или мини – водопада. Есть, так же, варианты напольных фонтанов, когда чаша стоит на высокой декоративной ножке. Вода из чаши поднимается выше по шлангу с помощью помпы. Такие помпы достаточно доступны по цене и просты в установке и обслуживании, некоторые модели имеют встроенные фильтры и регуляторы напора. Шланг проходит внутри и не заметен снаружи. Поднявшись до верха, вода стекает по руслу декоративного горного ручья, выливается из кувшина в руке восточной красавицы или спадает вниз серией каскадов и попадает обратно в основной резервуар. 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 (не чаще двух раз в неделю). Декоративные комнатные фонтаны могут способствовать поддержанию оптимальной влажности воздуха в комнате.

Проточные чаще всего используются для садового и ландшафтного декора. Их основное отличие в том, что вода в них непрерывно обновляется. Воду из них можно пить (если вода в водопроводе пригодна для питья), умываться, использовать для хозяйственных нужд. Для них предусмотрен резервуар, куда будет стекать вода, и ее отвод в сток.

Таким образом, фонтан – это предмет, стоящий на стыке искусства и науки. Из простого потока воды, бьющего вверх или вытекающего под напором из трубы, фонтан превратился в весомое архитектурное сооружение – богато украшенный источник.

ГЛАВА 2 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

После изучения литературы я приступил к созданию фонтана.

Сначала я подготовил необходимые материалы. Мне понадобились:

·        Таз;

·        Клей (герметик);

·        Изолента;

·        Пластиковая бутылка;

·        Шприц;

·        Лист ДВП;

·        Крона 9В;

·        Переходник для кроны;

·        Гвозди;

·        Электромотор;

·        Выключатель

·        Силиконовая трубка;

·        Песок, камни, бисер, акриловая краска;

·        Самоклеющаяся пленка;

·        Цветная бумага;

2.1 Изготовление насоса

Сердце любого фонтана – насос или водяная помпа.

Я сделал насос следующим образом:

1.     С уплотняющего кольца шприца отрезал прокладку и надел на вал моторчика, приклеил ее;

2.     Отрезал третью часть шприца (нижнюю). Проделал в ней отверстие и приклеил силиконовую трубку;

3.     Отрезал половину штока, приклеил его на моторчик (использовал шток в качестве лопастей);             

4.     Склеили часть шприца с трубкой с моторчиком со штоком;

5.     Взял еще одну третью часть шприца (верхнюю). Присоединил ее к части шприца с силиконовой трубкой.

6.     В итоге получился работающий насос.

Рис. 2.1 – Материалы для изготовления насоса                     Рис. 2.2 – Готовый насос

2.2 Сборка фонтана

Насос готов. Теперь можно приступить к сборке фонтана.

Поступаем следующим образом:

1.     В дне таза проделываем отверстие. Провода от насоса проводим в отверстие, приклеиваем насос к дну таза, герметизируем отверстие.

2.     Обкладываем насос камнями, выстраиваем из камней пирамиду, приклеиваем камни. Также обкладываем дно камнями (Приложение 3, фото 1).

3.     Приклеиваем самоклеющуюся пленку к ободу таза.

4.     К проводам присоединяем выключатель и переходник для кроны. Закрепляем провод на тазу.

5.     Из пластиковой бутылки вырезаем листья кувшинки, покрываем их лаком (Приложение 3, фото 2).

6.     На дно таза засыпаем песок и бисер, выкладываем листья кувшинки (Приложение 3, фото 3).

7.     Сбиваем короб из ДВП. Вырезаем в нем отверстие для таза. Красим его акриловой краской (Приложение 3, фото 4).

8.     Вставляем таз в короб и приклеиваем его (Приложение 3, фото 5).

9.     Декорируем фонтан (Приложение 3, фото 6). Фонтан готов!

Мой фонтан работает! Он будет работать до тех пор, пока не сядет батарейка или не испарится вода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы готовы часами смотреть на водную гладь, заворожено вслушиваясь в шум воды, который заставляет нас уносится в другие миры, когда «Земля была безвинна и пуста и дух Божий носился над водою…»

Но в современном мире, мире скоростей, у нас практически не остаётся времени на общение с природой, частью которой и является водная субстанция.

Изучив теоретический материал по теме, я узнал, что существует большое разнообразие фонтанов.

Узнав, как устроен фонтан, историю их создания и принцип действия, я смог построить макет для его демонстрации.

Таким образом, моя гипотеза: «Возможно, ли создать декоративный фонтан в домашних условиях?» нашла подтверждение.

Практическим результатом проекта является создание декоративного комнатного фонтана. Теперь после трудового дня я тороплюсь домой, чтобы насладиться журчанием воды. Конечно, я создал самый обыкновенный комнатный фонтанчик, но он приносит эстетическое и физическое наслаждение не только мне, но и моим близким людям.

Все фонтанное «хозяйство» составляют три основных элемента: водный резервуар, насос (помпа) и фонтанная насадка. Все остальное предназначено украшать фонтан и упрощать управление и обслуживание фонтанов.

Вы хотите что-то изменить в своей жизни, уйти от серой повседневности и ощутить в душе праздник? Постройте фонтан!

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.     Род Ферринг Настольные фонтаны / Арт-родник, 2004. – 64 с.

2.     Фонтаны: Описание, конструкции, расчет / П. А. Спышнов. — Москва: Государственное издательство архитектуры и градостроительства, 1950. — 172 с., ил.

3.     «Фонтан моей мечты!» / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://educontest.net/ru/462841/проектно-исследовательская-деятель-11/. Дата доступа: 12.01.2019

4.     История фонтанов / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mirfontanov.ru/fountain_history.html. Дата доступа: 26.12.2018

5.     Устройство и принцип работы фонтана / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://well-pro.com.ua/fontany/stroitelstvo-fontanov/item/154-ustrojstvo-i-princip-raboti-fontanov.html. Дата доступа: 08.01.2019

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

               Фото 1 – Древний Рим                                           Фото 2 – Висячие сады Семирамиды

     Фото 3 – Внутренний двор богатого дома                            Фото 4 – Мусульманский сад

Фото 5 – Японский сад Киото                                     Фото 6 – Японский сад Киото

   Фото 7 – Фонтан молодости                           Фото 8 – Средневековый фонтан, 14 век         

      Фото 9 – Фонтан Треви                                      Фото 10 – Фонтан четырех рек

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

В основе самых простых фонтанов лежит свойство сообщающихся сосудов. Сообщающиеся сосуды — это сосуды, соединенные ниже поверхности жидкости, так что жидкость может перетекать из одного сосуда в другой.

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. Соответственно чем больше разница этих высот, тем сильнее давление и выше бьет струя фонтана. Так же на высоту струи фонтана влияет диаметр выходного отверстия фонтана. Чем оно меньше, тем выше бьет фонтан. 

Существует несколько видов фонтанов, работа которых основана на свойстве сообщающихся сосудов.

Одним из устройств, был волшебный фонтан Герона –придуманный Героном Александрийским, служащий одним из образчиков знаний древних (за 200 лет до н. э.) в области гидростатики и аэростатики.

Главное чудо этого фонтана заключалась в том, что вода из фонтана била сама, без использования какого-либо внешнего источника воды.

Фонтан Герона состоит из трех сосудов, помещенных один над другим и сообщающихся между собой. Два нижние сосуда — закрыты, а верхний имеет форму открытой чаши, в которую наливается вода. Также вода наливается и в средний сосуд, позже закрываемый. По трубке, идущей от дна чаши почти до дна нижнего сосуда, вода течет из чаши вниз и, сжимая находящийся там воздух, увеличивает его упругость. Нижний сосуд сообщен со средним посредством трубки, по которой давление воздуха передается в средний сосуд. Производя давление на воду, воздух заставляет ее подниматься из среднего сосуда по трубке в верхнюю чашу, где из конца этой трубки, возвышающейся над поверхностью воды, и бьет фонтан. Вода фонтана, падающая в чашу, течет из нее по трубке в нижний сосуд, где уровень воды постепенно повышается, а уровень воды в среднем сосуде понижается. Вскоре фонтан перестает работать. Чтобы запустить его заново, надо просто поменять местами нижний и средний сосуды.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

   Фото 1 – Строим пирамиду                                        Фото 2 – Листья кувшинки

         Фото 3 – Основная часть фонтана                                Фото 4 – Короб для фонтана

Фото 5 – Фонтан почти готов                                Фото 6 – Фонтан готов!

Скачано с www.znanio.ru