Проект "Фонтан Герона"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя школа № 11 городского округа – город Камышин Волгоградской области Исследовательский проект «Фонтан Герона»                                                                                       Шмелев Роман                 Работу выполнили:                       Алешечкина Таисия                     учащиеся 7 А класс  Руководитель: учитель физики  Оразова Наталья Алексеевна 2017 г. 1 г. Камышин Оглавление: 1.Введение                                                                                    Стр.3 2.Основная часть                                                                          Стр.5 3. Заключение                                                                                Стр.14 4.Библиография                                                                             Стр.15 5. Приложение                                                                               Стр.16 2 Введение Ещё   древние   греки   обратили   внимание   на   чудо   природы   –   родники.   Они украшали   родники   зеленью   и   цветами,   обкладывали   камнями.   Вода   лилась струйкой, и было удобно наполнять ею посуду. В древнем Риме стали сооружать искусственные   родники.   Так   появились   первые   фонтаны.  Водопады,   фонтаны, водоемы обладают завораживающим эффектом.  К сожалению, мы не всегда можем позволить себе отправиться на берег ручья или горного водопада.  Но   можно   самому   изготовить  «комнатный   фонтан    ­     декоративное устройство,   дающее   нам   радость,   ощущение   уюта   и   комфорта,   оказывающее благоприятное воздействие на здоровье».  Во все времена люди украшали своё жилище цветами. И у нас в доме очень много цветов, которые расставлены по подоконникам, полкам и даже стоят на полу. Они требуют много внимания: поливка, опрыскивание. Одни требуют много воды, другие – мало. Однажды я заметила, что земля в цветах очень быстро высыхает. Мама сказала, что очевидно в доме довольно сухой воздух. Я задумалась, можно ли увлажнить воздух в доме и тем самым помочь растениям? Существует   множество   способов   и   устройств   увлажнения   воздуха.   Бытовые приборы, повышающие влажность воздух в доме красивы и эффективны, но очень дорогостоящие. Есть народные методы увлажнения воздуха в помещении. Большая их часть сводится к тому, что вода должна испаряться естественным путём. Это могут быть открытые ёмкости с водой или влажная ткань. Однако, чтобы такой способ увлажнения принёс заметный результат, нужно регулярно смачивать ткань и подливать воду в ёмкости. Количество испаряемой жидкости будет небольшим, а значит необходимо развесить не один кусок ткани и поставит не одну ёмкость с водой. Стоит ли превращать комнату в выставку сосудов с водой и мокрых кусков тканей? Я предлагаю использовать для увлажнения воздуха макет фонтана Герона. Актуальность данной работы: Декоративный фонтан  улучшает микроклимат  в доме. 3 Движущаяся   вода,   которая   тихонько   плещется   или   брызжет   вверх,     оказывает успокаивающее воздействие на слух, зрение и психику.  Обоснование выбора:  Фонтаны   необходимы человеку, т.к. они:  экономичные увлажнители воздуха,   благоприятно  влияют   на   здоровье,   особенно   при   заболеваниях   дыхательной системы,   таких   как   хронический   бронхит,   бронхиальная   астма,   хронические ларингит и фарингит, благотворно воздействуют  на психику человека,  «более   высокая   влажность  воздуха   полезна   для   деревянной   мебели, музыкальных инструментов ,  комнатных цветов.  уменьшается накопление статистического электричества в ковровых покрытиях, связанного с излучением компьютеров».  Цель работы:  создать декоративный фонтан Герона  для дома. Задачи:   изучить  Герона» ;  выяснить, от чего зависит высота струи фонтана;  сделать свою модель фонтана;   дать рекомендации тем, кто желает сделать фонтан своими руками.   историю   создания   фонтанов,   почему   фонтан   называют   «фонтаном Основная часть Фонтан  (от ит. fontana,  от лат. Fontis­ источник) –струя жидкости или газа, выбрасываемая  под  давлением. (Словарь иностранных слов. – М.: Русский язык, 1990). 4 Фонтан  – это   не   просто   бьющий   источник   воды,   но   и   традиционное украшение   городских   парков   и   площадей   –   известен человечеству   со   времен древней Греции.  Первые фонтаны (VI в до н.э.) имели очень простое устройство, и совсем не были похожи на пышные фонтаны современности . Постепенно   греки   начинали   украшать   их,     обкладывать   плиткой,   строить статуи, добивались высоких струй. Вслед   за   древними   Греками,   фонтаны   начали   строить   в   Риме   ,  фонтаны сооружались как источники питьевой воды и для того, чтобы освежить воздух в жару. Римляне значительно усовершенствовали устройство фонтанов. Для фонтанов римляне делали трубы из обожженной глины или свинца. В эпоху расцвета Рима, фонтан стал обязательным атрибутом всех богатых домов.   Струи воды били изо рта красивых рыб или экзотических животных. После падения древнего мира, фонтан вновь превращается лишь в источник воды.   Возрождение   фонтанов   как   искусства   начинается   лишь   во   времена ренессанса.   Наиболее   известными   являются   фонтаны   Версаля   во   Франции    и Петергофа в России.          По первоначальному замыслу Петра Первого в Петергофе в честь победы над Швецией должен был быть создан фонтан с изображением Геракла, побеждающего Лернейскую гидру, но этот план не был осуществлён.          К идее установки памятного фонтана вернулись в царствование императрицы Анны   Иоанновны,   когда   в   1734   году   шла   подготовка   к   празднованию   25­летия Полтавской победы. Считается, что фигура Самсона появилась в связи с тем, что Полтавская   битва   состоялась   в   день   Самсония   Странноприимца.   Лев   же связывается со Швецией, так как именно этот символ присутствует на гербе страны и до наших дней. 5 За всю историю существования Петергофа перед Большим каскадом было три фонтана «Самсон». Но фонтан, который находится там на сегодняшний день создал Козловский Михаил Иванович.                  В   городе   Камышине   также   есть   фонтаны.   Их   всего   четыре.   Одной   из современных   достопримечательностей   города   Камышина   жители   считают   наш первый   светомузыкальный   фонтан.   Ежедневно   он   собирает   вокруг   себя   сотни местных жителей и приезжих туристов, дарит положительные эмоции и поднимает   Его настроение   своими   удивительными   переливами   цвета   и   звуков. месторасположение – район в центре города, на площади около дворца культуры «Текстильщик».   Открытие   фонтана   состоялось   в   2007   году,   и   он   моментально заслужил любовь жителей. Музыкальное сопровождение и яркая подсветка фонтана дополнены   прекрасной   облицовкой,   материалом   для   которой   выбран   красный гранит, что делает сооружение по истине уникальным и интересным. Второй фонтан находится   в   самом   центре   парка   культуры   и   отдыха   имени   Комсомольцев   – добровольцев. Парк был заложен в 1900 году специалистом, вызванным из Риги, и разбит по "французскому" типу, а официально открыт в 1907 году. Парк создан в Камышине, чтобы спасти город от зноя и пыли, сделать жизнь горожан интересней и ярче. Третий фонтан    — фонтан «Небо и земля» в бывшем парке   Стеклотарного завода.  Фонтан был открыт в августе 2007 года. Проект был реализован силами Камышинского стеклотарного завода по инициативе директора Анатолия Хоботова. Создал   фонтан   волгоградский  скульптор,  заслуженный   художник   России  Сергей Щербаков. По задумке автора, скульптурная композиция фонтана являет собой две полусферы, из которых мужчина и женщина протягивают руки друг к другу. Это вечный   символ   противоположности   и   единства.   Местная   молодежь   называла достопримечательность   «Фонтан   влюбленных».   Четвертый     фонтан   ­   фонтан   на каштановой аллее в 5 мкр. Облагораживанием аллеи занимаются местные ТОСы. Они подали грант в областную администрацию, в частности, желая включиться в 6 проект "Чтобы помнил". В клумбах появились белоснежные вазоны в виде лебедей. А также, рядом с Камышинским детским домом, была установлена чаша фонтана, а рядом   с   ним   установят   ещё   и   светодиодные   яблони.   Торжественное   открытие преобразовавшейся аллеи состоялось 19 июня 2015 года. Как правильно сконструировать фонтан, чтобы он хорошо служил людям?     Древние Арабские рукописи донесли до нас рассказ об удивительных творениях античного изобретателя и механика Герона Александрийского., жившего в  I – II в. н.э. Одно из них — красивая чудо­чаша в храме, из которой бил фонтан. Нигде не было видно никаких подводящих труб, а внутри — механизмов. Герон выяснил, что расход воды зависит от её уровня в водохранилище, от поперечного сечения канала и   скорости   воды   в   нём.     Фонтан   Герона     состоит   из   трёх   сосудов:   верхнего, открытого   А   и   двух   шарообразных   Б   и   В,   герметически   замкнутых.   Сосуды соединены тремя трубками. 7 Когда в А есть немного воды, шар Б наполнен водой, а шар В – воздухом, фонтан начинает   действовать:   вода   переливается   по   трубке   из   А   в   В,   вытесняя   оттуда воздух в шар Б; под давлением поступающего воздуха вода из Б устремится по трубке вверх и бьёт фонтаном над сосудом А. Когда шар Б опорожнится, фонтан перестаёт действовать.         При изучении в школе темы «Сообщающиеся сосуды», мы под руководством учителя физики сделали фонтан Герона. Конечно же, мы столкнулись со многими проблемами. Каждому хотелось, чтобы струя фонтана была высокой! Поняв, от чего зависит высота струи фонтана, мы решили ещё раз доказать это при помощи поставленных нами экспериментов. 8 Используя свойства сообщающихся сосудов, можно построить фонтан. Два сосуда   с  жидкостью,  соединённые   между   собой   трубкой,  всегда   имеют   в   обоих коленах   одинаковый   уровень   жидкости.   Вода   давит   с   одинаковой   силой   во   все стороны. Поэтому она стремиться перейти в другой сосуд и будет переходить до тех пор, пока давления в сосудах справа и слева не сравняются. Если поднять один сосуд так, чтобы уровень воды стал выше, чем у другого, вода может даже вылиться из   второго   сосуда,   а   если   же   второй   сосуд   убрать,   а   к   трубке   прикрепить сужающийся наконечник, например, зауженную трубочку – вода брызнет фонтаном.            Струя фонтана всегда стремится достичь уровня воды в верхнем сосуде, но этому мешает сопротивление воздуха, трение жидкости о стенки трубки и сосудов. Мы собрали простейший фонтан, у которого можно изменять различные параметры: 1) 2) 3) 4) высоту столба жидкости в резервуаре с водой; высоту расположения резервуара с водой; диаметр отверстия наконечника; внутренний диаметр пластиковой трубочки. Изменяя один из четырёх параметров, при этом три других оставляя неизменными, измеряли высоту струи фонтана.  Зависимость высоты струи  h от уровня воды в резервуаре H1 относительно расположения бассейна фонтана Сосуд   с   водой   находится   на   одной   и   той   же   высоте  H,   диаметр   пластиковой трубочки d один и тот же, d1  наконечника постоянен. H=50cм – высота дна резервуара; высота воды в сосуде H2= 17 см;  d=4мм – внутренний диаметр пластиковой трубочки; d1=1,3мм – внутренний диаметр наконечника  № опыта 1 H1, см 50+17=67 9 h, см 10 2 3 4 57 47 37 8 5 3                           Диаграмма  зависимости  h от H  Вывод: чем выше уровень воды в водяном хранилище (резервуар с водой), тем выше бьёт  струя фонтана  Зависимость   высоты   струи    h    от   высоты  H,   на   которой   расположен резервуар с водой. В сосуде один и тот же уровень воды  H2, диаметр пластиковой трубочки  d один и тот же, d1  наконечника постоянен. H2=17cм – высота воды в резервуаре; d=4мм – внутренний диаметр пластиковой трубочки; d1=1,3мм – внутренний диаметр  наконечника  № опыта 1 H, см 50+17=67 2 3 4 57 47 37 10 h, см 19 17 13 9 Диаграмма  зависимости  h от H Вывод: чем выше расположено водяное хранилище (резервуар с водой), тем выше бьёт  струя фонтана. Зависимость высоты струи h от диаметра отверстия d1  наконечника. Сосуд   с   водой   находится   на   одной   и   той   же   высоте  H,   диаметр   пластиковой трубочки d один и тот же, в сосуде один и тот же уровень воды H1 H=50cм – высота дна резервуара; высота воды в сосуде – 17 см; H1=67cм d=4мм – внутренний диаметр пластиковой трубочки; № опыта 1 2 d1, мм 1,3 2 h, см 7 5 Диаграмма  зависимости  h от d1 11 Вывод: чем меньше диаметр выходного отверстия трубочки, тем выше бьёт  струя фонтан.  Зависимость   высоты   струи  h  от  внутреннего   диаметра     пластиковой трубочки d. Сосуд   с   водой   находится   на   одной   и   той   же   высоте  H,   внутренний   диаметр наконечника d1  и  уровень воды H1 в сосуде один и тот же H1=50cм d1=1,3мм – внутренний диаметр наконечника; № опыта 1 2 d, мм 2 4 Диаграмма  зависимости  h от d h, см 15 10 12 Вывод: чем меньше диаметр пластиковой трубочки, тем выше бьёт  струя фонтана. Исследовав, от чего зависит высота струи, мы стали подбирать детали для создания своего фонтана длинная пластиковая трубочка от капельницы резервуар для жидкости – 2 пластиковые бутылки объемом 0,33 л; сосуд для сбора воды – терелка 1 шт; подставка­ тарелка 1 шт; шпилька длиной 50 см, 2 гайки и 4 шайбы. Стержень от ручки   клей.                   1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.  Вместо шаров взяли две пластиковые бутылки сосуды Б и В, из под газированной воды ёмкостью 0,33 литров, с двумя отверстиями в крышке и дне. Плоский сосуд А изготовили   из   тарелки.   Вместо   стеклянных   трубок   взяли   пластиковую   от медицинской   системы   переливания   растворов.   Сосуд   А   с   помощью   трубки соединили с сосудом В, а сосуд В также с помощью трубки соединили с сосудом Б. Сосуд Б соединили с сосудом А, в котором сделали специальное устройство для получения струи. Все два сосуда поставили на разных уровнях друг над другом. Сосуд В заполнен воздухом, в сосуд Б залили воду, а в сосуд А налили воды до уровня   нахождения   устройства   для   образования   струи.   Вода   переливается   по 13 трубке из А в В, вытесняя оттуда воздух в сосуд Б; под давлением поступающего воздуха вода из Б движется по трубке вверх и образуется струя фонтана. Когда вся вода из сосуда Б перельется в сосуд В фонтан перестает действовать. Заключение.   Нас  увлекли  история  создания  фонтанов, проведённые нами исследования и создание нашего, комнатного фонтанчика.  Рекомендации тем, кто пожелает создать свой фонтан: 14  Если вы решили сделать фонтан, вы на правильном пути!!! В ходе изучения материала различных источников, мы поняли, 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.       Исследовав,   от   чего   зависит   высота   струи   фонтана,   мы   пришли   к   такому выводу: струя фонтана бьёт выше, если выше уровень воды в водяном хранилище (резервуаре с водой),  выше  расположено водяное хранилище, меньше диаметр выходного отверстия трубочки,  меньше диаметр пластиковой трубочки,  Возможно использовать маленький движок­насос   для перекачивания воды из отливного   сосуда   в   резервуар   с   водой,   тогда   ваш   фонтан   будет   работать непрерывно!!! Мы такую цель перед собой не ставили. Работа доставила нам огромное удовольствие!!!   Библиография 15 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. http://www.mediaterra.ru/materials/inner/interior/fountains  о   комнатных фонтанах Фонтаны от Древней Греции до Средних веков. Часть первая: Древняя Греция. Фонтаны от Древней Греции до Средних веков. Часть вторая: Древний Рим. Фонтаны   от   Древней   Греции   до   Средних   веков.   Часть   четвертая: Западная Европа.      http://www.mirfontanov.ru/fountain_history.html  история создания фонтанов http://www.istex.ru/fontany/6­sxema­ustrojstva­fontana.html   история техники http   ://   www   .  s  ­  cont  .  ru   /  node  /7919 ­ фонтаны Версаля      http   ://   kluver    .  ru   /  forum   /101­408­1 – фонтаны Петергофа    http   ://   kuznica  /140­  chudesnye      ­  mastera   aleksandrijskogo ­ Изобретения Герона   /  velikie    .  com   ­  izobreteniya    ­  gerona    ­   Большая 27 2. Техника: Энциклопедия/ Оформл. Серии Л. Яковлева.– М.: ООО “РОСМЭН– энциклопедия.–М., советская 1977.–т.         ИЗДАТ”, 2000.–399с.–(Детская энциклопедия). 11. 3.   Я.   И   Перельман   “Занимательная   физика”   книга   2,   ТРИАДА–ЛИТЕРА Москва, 1994 год.– 117с. 12.   Интернет­статьи  http://jtdigest.narod.ru/dig1  «Геронов   фонтан   в   вашей квартире» 16 Приложение Инструменты для работы 17 Фонтан в не рабочем положении (нет   разности   высот   уровней сосудов) Отверстие,   откуда   бьет   струя   изготовлено   из фонтана,   стержня от гелевой ручки 18 Фонтан в рабочем положении 19