Геронова фонтана принцип его действия

Фонтан Герона

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Древние Арабские рукописи донесли до нас рассказ об удивительных творениях античного изобретателя Герона Александрийского. 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. Где его можно применить в современной жизни?

Цель исследования: изучить принцип работы фонтана Герона и найти практическое применение в современной жизни.

Изучить литературу про фонтан Герона;

Изучить принцип его работы;

Изготовить фонтан Герона;

Найти практическое применение в жизни.

Продуктом исследования является собственный фонтан Герона.

Глава 1. Теоретическая часть

Земля покрыта воздушной оболочкой, которая называется атмосферой. В переводе с греческого «атмос» — пар, воздух, «сфера» — шар. Атмосфера простирается на высоту несколько тысяч километров. Атмосфера состоит из молекул разных газов (азот, кислород, углекислый газ), которые не имеют собственной формы и постоянного объёма[1].

На воздух, как и на всякое тело, находящиеся на Земле, действует сила тяжести, и, следовательно, воздух обладает весом. Верхние слои воздуха сжимают нижние слои, т.е. оказывают на них давление согласно закону Паскаля, одинаково по всем направлениям [2].

Каждый слой атмосферы испытывает давление со стороны всех верхних слоёв, а следовательно, земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или, как обычно говорят, испытывают атмосферное давление, и, согласно закону Паскаля, это давление передаётся одинаково по всем направлениям.[3]

Атмосферное давление – давление, оказываемое атмосферой Земли на все находящиеся на ней предметы.

Существованием атмосферного давления можно объяснить многие явления, действие многих медицинских инструментов. Рассмотрим как набирают жидкость в шприц:

Надавливают на поршень шприца, выдавливая воздух.

Иголку шприца опускают в жидкость.

Поршень поднимают, за ним поднимается жидкость.

Объяснение эту явлению очень простое, когда опустили поршень между ним и жидкостью образовалось пространство, давление которого меньше атмосферного. В результате этого под действием атмосферного давления жидкость поднимается за поршнем.

1.2. УСТРОЙСТВО ФОНТАНА

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 постепенно наполняется водой, а верхняя — воздухом, а значит, перестает создаваться нужное давление . (Приложение А)

Возможно, вы удивитесь, прочитав сейчас о том, как можно сделать фонтан своими руками. Ведь в этой модели используется пластмасса, а 200 лет назад ее еще не изобрели. Греческий изобретатель использовал стеклянные емкости. Для начала он провел эксперимент. Налил воду в стеклянную бутылку, затем заткнул ее пробкой, в которой проделал отверстие. В это отверстие он вставил трубку, доходящую до дна бутылки. Поставив эту конструкцию на солнце, Герон принялся наблюдать за ней. Солнце начало нагревать бутылку, и вода устремилась по трубочке вверх. Причем, чем сильнее грело солнце, тем больше вытекало воды. Тогда Герон взял увеличительное стекло и направил его на бутылку, чтобы усилить действие солнечных лучей. Нагретая вода высокой струей вырвалась по трубке из бутылки. Это натолкнуло Герона на мысль о том, что вода может двигаться по кругу, поднимаясь из бутылки и возвращаясь в нее. Тогда он стал думать над тем, как сделать так, чтобы вода самостоятельно возвращалась обратно в емкость. [7, 9]

Фонтан Герона состоит из трех стеклянных сосудов – наружный, средний и внутренний, помещенных один внутри другого. Наружный сосуд имеет форму открытой чаши, в которую наливается вода, так что вода скрывает два сосуда склеенных между собой, таким образом, чтобы образовался вакуум и термоизоляция между водой из первого сосуда и воздухом в третьем сосуде. Также третий сосуд является рабочей емкостью. В сосуде находятся два отверстия — сверху, куда плотно вставляется трубка, до дна сосуда и снизу, где расположен клапан. Вода из наружного сосуда, под атмосферным давлением, через клапан поступает во внутренний третий сосуд и сжимает, находящийся между трубкой и наружными стенками сосуда воздух, до тех пор пока не уровняется атмосферное давление в первом сосуде и давление воздуха в третьем сосуде. Солнечные лучи проходят через первый и второй сосуды, образующих водяную лупу (две стеклянные линзы наполненные водой), усиливаются и через вакуум между вторым и первым сосудами нагревают стенки третьего сосуда и воздух в сосуде. Воздух в третьем сосуде расширяется и выталкивает воду из третьего сосуда по трубке, образуя фонтан. Уровень воды в первом сосуде повышается и соответственно повышается атмосферное давление воды в первом сосуде, таким образом, как только нарушается равенство атмосферного давления в первом сосуде и давления воздуха в третьем сосуде, вода через клапан поступает в чашу, охлаждает и сжимает воздух в третьем сосуде, процесс повторяется. Таким образом, в данном изобретении, энергия солнечных лучей преобразуется в движение воды. Фонтан работает каждый день, без видимых механизмов и подводящих труб. Преимуществом является то, что сосуды не надо переставлять или переворачивать. Фонтан работает каждый день без видимых механизмов и подводящих труб, и в любом месте, куда попадают солнечные лучи. Через первый сосуд заполненного водой стеклянный трудно разглядеть внутренние стеклянные сосуды и создается эффект вечного двигателя, который не мог повторить ни один ученный в течение 2000 лет. (Приложение Б) [8, 11]

Глава 2. Практическая часть

2.1 ИЗГОТОВЛЕНИЕ ФОНТАНА ГЕРОНА

МАТЕРИАЛЫ: пластиковая бутылка (2 л) и две бутылки от питьевого йогурта; соломинки для коктейля; стержень от гелиевой ручки; трубка от капельницы, коннекторы от капельницы (можно вместо них использовать отрезки от гелиевого стержня); гвоздь, колпачок от клея.

ОБОРУДОВАНИЕ: спиртовка, нож, плоскогубцы, ножницы, маркер, наждачная бумага, клеевой пистолет (или любой другой водостойкий клей).

Шаг 1. Зачищаем наждачной бумагой пробки от бутылок и склеиваем их клеевым пистолетом. Разогретым на спиртовке гвоздем проделываем два отверстия в склеенных пробках. Вставляем в отверстия коннекторы от капельницы.

Шаг 2. Ко дну бутылки от йогурта приклеиваем пробку от 2 л бутылки. Проделываем в ней два отверстия горячим гвоздем.

Шаг 3. В отверстия вставляем трубку от капельницы (

40 см) и соломинку без гофрированной части. Удлиняем соломинку с другой стороны, чтобы она доставала до горлышка бутылки. В конец трубки от капельницы вставляем отрезок стержня от гелиевой ручки для жесткости и герметизируем щели вокруг обеих трубок клеем.

Шаг 4. Вставляем второй конец трубки от капельницы к центральному коннектору в склеенных пробках. Ко второму коннектору присоединяем трубочку от коктейля. Обрезаем конец трубочки, чтобы она доставала до дна бутылки.

Шаг 5. Отрезаем от 2 л бутылки верхнюю часть и присоединяем ее к приклеенной пробке.

Шаг 6. Изготавливаем из отрезка трубки от капельницы и соединительной части гелиевого стержня (или колпачка от клея) сопло для нашего фонтана. Присоединяем сопло к желтой трубочке при помощи коннектора от капельницы и отрезка оранжевой трубочки. Главное назначение сопла – получение тонкой высокой струи. Можно обойтись и обрезком трубочки от капельницы без сопла – тогда вода из фонтана будет просто выливаться вниз как водопад.

Шаг 7. Присоединяем ко второй стороне двойной пробки трубочку к центральному коннектору.

Шаг 8. Собираем все части фонтана вместе

Шаг 9. При необходимости делаем подставку к фонтану для его большей устойчивости.

Обрезаем нижнюю часть 2 л бутылки. Приклеиваем эту подставку ко дну нижней бутылки фонтана.

Шаг 10. Фонтан готов. Можно приступать к испытанию. (Приложение В) [6, 16, 19]

2.2. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ФОНТАНА ГЕРОНА В ЖИЗНИ

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 22%. Это очень негативно отражается на здоровье людей. Одним из способов это исправить — это использовать увлажнители, к которым можно отнести и фонтаны. Они имеют не только эстетическое значение, но и практическое. А именно:

— очищение воздуха: фонтан очищает воздух от пыли, рядом с ним даже дышится легче.

— увлажнение: фонтан способен качественно увлажнять воздух, что положительно сказывается на здоровье.

Докажем это на практике. Определим относительную влажность воздуха в помещении.

Для этого я использовала 2 термометра для воздуха. Один из них обвязала кусочком марли, погруженным в воду. Испарение воды с поверхности влажного термометра приводит к понижению его температуры. Второй же, сухой термометр, показывает обычную температуру воздуха.

— Измерила температуру воздуха ртутным термометром и записала показание. Это показание сухого термометра.
— Плотно обернула головку термометра мокрой марлей, и через 10 минут сняла показания мокрого термометра. Термометр должен быть подвешен так, чтобы его головка ни с чем не соприкасалась.
— Из первой цифры вычла вторую. По разности показаний сухого и влажного термометров определила по таблице относительную влажность воздуха. (Приложение Г)

Показания снимали в течение 7 дней

Итак, влажность воздуха в среднем за эти дни составила 33%.

Если провести такое определение в день, когда в квартире тепло, а на улице солнечно и стоит легкий морозец, результаты потрясут: в квартире влажность воздуха примерно 25%, а то и ниже — точно такая же, как в пустыне Сахара. Налицо все признаки низкой влажности: шерстяные вещи «стреляют», пыль прилипает к вертикальным поверхностям полированной мебели, белье сохнет мгновенно.

Исследование влажности воздуха с действующим изготовленным в домашних условиях фонтаном.

Фонтан, изготовленный самостоятельно из пластиковых бутылок, работал с 9 часов утра до 21 часа. С 10 минутным перерывом на перемену местами бутылок, Один цикл работы фонтана длится 40 минут. Результат – достигнута влажность воздуха 50%.

Растения, находящиеся в комнате чувствуют себя просто прекрасно, а вместе с ними и мы.

Влажность в комнате увеличивается в среднем в отопительный сезон на 5%

Влажность, увеличиваясь, благотворно влияет на самочувствие и тонус человека, подтверждённый исследованиями учёных

Улучшается экологическая обстановка в комнате, т.к. комнатные растения растут лучше и дают больше кислорода.

Фонтан Герона – великое открытие. Его систему можно использовать в быту и в научных презентациях. Это открытие помогло улучшить жизнь некоторых людей.

В ходе исследования выявлено, что наиболее подходящими по конструктивным особенностям для расположения в квартире являются Героновы фонтаны. Созданы модели фонтанов. В исследовательской работе приводятся рекомендации и инструкции для самостоятельного создания фонтана у себя дома для улучшения климатической обстановки и состояния здоровья человека в целом. Таким образом, мною были выполнены следующие задачи:

Изучена литература про фонтан Герона;

Изучен принцип его работы;

Изготовлен фонтан Герона;

Найдено практическое применение в жизни, а именно, фонтан Герона является прекрасным средством для увеличения влажности воздуха.

Успехи физических наук Е. И. Несис 1965 г. Декабрь Том 87 Выпуск 4 http://ufn.ru/ufn65/ufn65_12/Russian/r6512c.pdf

Гальперштейн Л. Забавная Физика :учеб.пособие / Л. Гальперштейн , 1993. – 255 с.

Перельман Я.И. Занимательная физика / Я.И. Перельман– М.: Центрполиграф, 2010 г.

Источник

Принцип работы фонтана Герона. Фонтан Герона: как он работает

Если бросаться умными терминами, то в основу работы фонтана Герона положен принцип гидропневматики – работу по выталкиванию воды вверх струей производит воздух и сама жидкость. Естественно, дело здесь не обходится без гравитации, благодаря которой в системе фонтана создается необходимое давление. Такой фонтан состоит минимум из трех емкостей.

Чаша. Назовем ее точкой отсчета – стартом, с которого жидкость начинает свое движение в системе фонтана Герона. Это обычная открытая емкость, изготовленная по типу миски или тарелки. Из нее по тонкой трубке вода поступает в пустую емкость, расположенную в самом низу фонтана.
Нижняя пустая емкость. Она служит для достижения двух целей. Во-первых, стекающая с чаши вода сжимает содержащийся в ней воздух и тем самым создает давление, необходимое для выталкивания воды струей вверх. И, во-вторых, в ней собирается вода, которая создает это давление (то есть та, которая стекает вниз). Здесь она и остается до следующей перезарядки фонтана.
Верхняя емкость – в заряженном состоянии она с водой. Именно эта жидкость и выталкивается наружу в виде тонкой струи воды. Выталкивается она благодаря сжатому воздуху – давлению, образовавшемуся в нижней колбе. Этот воздух по тонкой трубке поступает в верхнюю колбу, вытесняя оттуда жидкость, которая изливаясь фонтанчиком, снова попадает в чашу, откуда, опять-таки, стекает в нижнюю колбу.

Вечный фонтан Герона на даче. Фонтан Герона из бутылок

Пластиковая тара — удобная вещь, которая может использоваться для поделок и не только. Для любителей мастерить, пора вспомнить школьную программу по физике за 7 класс. Фонтан Герона — изобретение до нашей эры, которое является актуальной находкой в наши дни.
Украсить фонтан можно любым способом — задрапировать в кувшин, спрятать в игрушку или дополнить подсветкой.

Домашний мини фонтан

Как сделать фонтан без насосов и генераторов, используя самые простые подручные материалы:

саморезы;
дрель;
пластиковые трубки разного диаметра (этот момент особенно важен, о чем можно узнать из статьи о вечном фонтане );
герметик или клей;
обычные пластиковые бутылки — 2 или 3 шт.

На схеме показано устройство будущей конструкции, в которой важно соблюсти расстояние и длину трубок внутри сосуда. Такой фонтан будет работать по принципу выдавливания воды и воздуха собственным весом жидкости.

Обратите внимание! Герметичность также должна быть соблюдена на 100%.

Схема сборки фонтана из 3-х сосудов

Разрежьте одну бутылку пополам. Верхняя часть с горлышком послужит резервуаром для фонтана (чаша).

Следует помнить, что внутри конструкции будут располагаться пластиковые трубки (подойдет капельница, соломка для коктейля). Для этого в крышках делаются отверстия требуемого диаметра, а трубка обрезается до нужной длины).

Нижнюю и среднюю бутылки соединить между собой при помощи клея в области горловин (склеить крышки, предварительно приклеив их к горловине).

Резервуар (чаша) для фонтана приклеивается ко дну второй емкости, а в крышке и дне (соответственно) делается отверстие для трубок. Все стыки герметизируются.

Далее, в верхнюю чашу наливается столько же воды, сколько входит во вторую бутылку. Вода будет стекать в нижнюю часть. Чтобы ее вернуть в центр фонтана, достаточно перевернуть конструкцию.

Когда вся жидкость окажется в центральном резервуаре, остается созерцать на живой фонтан, без внешних источников питания. Для этого, в верхнюю чашу добавляется немного жидкости, которая запускает следующий цикл:

вода из верхней чаши попадает в нижнюю бутылку, выталкивая воздух во вторую емкость;
за счет давления воздушных масс, во втором бутылке вода вынуждена искать выход, коим служит трубка;
вода поступает в трубку, поднимается вверх и образуется фонтан.

Данный процесс не является бесконечным до момента, пока, не закончится вода во второй бутылке. Далее, все можно повторить — перевернуть емкость, долить немного воды в чашу и все!

Если есть желание и фантазия, то такой мини фонтан можно сделать вечным, о чем будет следующая статья нашего канала Дзен .

Фонтан Герона расчет. Фонтан Герона: диковинный декор, работающий без электричества

Вещей, которые способны работать самостоятельно, без внешнего источника энергии, не так уж и много, и особое место среди них занимает фонтан Герона. Его основным достоинством является то, что он работает благодаря естественным законам природы, не затрачивая при этом сторонней энергии.
На самом деле все не совсем так – это не вечный двигатель и уж тем более не источник дармовой энергии. Такому фонтану нужна регулярная «перезарядка» – в зависимости от конструкции, она может потребоваться через каждые 15-50 минут. В принципе, это несложная процедура, которая потребует от человека поменять местами пару емкостей. Именно независимой работой интересен фонтан Герона, о самостоятельном изготовлении которого мы и поговорим в этой статье. Вместе с сайтом Дом Мечты мы разберемся с его конструкцией, изучим принцип работы и ответим на вопрос, как сделать это чудо своими руками?

Как сделать фонтан Герона фото

Фонтан Герона: как он работает

Чаша. Назовем ее точкой отсчета – стартом, с которого жидкость начинает свое движение в системе фонтана Герона. Это обычная открытая емкость, изготовленная по типу миски или тарелки. Из нее по тонкой трубке вода поступает в пустую емкость, расположенную в самом низу фонтана.
Нижняя пустая емкость. Она служит для достижения двух целей. Во-первых, стекающая с чаши вода сжимает содержащийся в ней воздух и тем самым создает давление, необходимое для выталкивания воды струей вверх. И, во-вторых, в ней собирается вода, которая создает это давление (то есть та, которая стекает вниз). Здесь она и остается до следующей перезарядки фонтана.
Верхняя емкость – в заряженном состоянии она с водой. Именно эта жидкость и выталкивается наружу в виде тонкой струи воды. Выталкивается она благодаря сжатому воздуху – давлению, образовавшемуся в нижней колбе. Этот воздух по тонкой трубке поступает в верхнюю колбу, вытесняя оттуда жидкость, которая изливаясь фонтанчиком, снова попадает в чашу, откуда, опять-таки, стекает в нижнюю колбу.

Фонтан Герона из одной бутылки. Фонтан Герона

Фонтан Герона — придуманный Героном Александрийским остроумный прибор, служащий одним из образчиков знаний древних (за 200 лет до н. э.) в области гидростатики и аэростатики .

Прибор состоит из трёх сосудов , помещённых прямо один над другим и сообщающихся между собой: два нижних закрытые, а верхний имеет форму открытой чаши, в которую наливается вода, а также и в средний сосуд, через отверстие в дне чаши, потом закрываемое. По открытой трубке, идущей от дна чаши почти до дна самого нижнего сосуда, вода течёт из чаши вниз и, сжимая находящийся там воздух, увеличивает тем его давление . Нижний сосуд сообщён со средним посредством открытой трубочки, начинающейся в верхнем дне его и идущей до верхнего дна среднего сосуда, так что находящийся здесь над поверхностью воды воздух также сжимается. Производя давление на воду, воздух заставляет её подниматься из среднего сосуда по особой трубке, проведённой почти от его дна в верхнюю чашу, где из конца этой трубки, возвышающейся над поверхностью воды, и бьёт фонтан. Высота фонтана, в идеальных условиях, равна разнице уровней поверхности воды в среднем и нижнем сосудах. Но трение жидкости, движущейся в трубках, и другие причины уменьшают высоту фонтана. Вода фонтана, падающая в чашу, течёт из неё по трубке в нижнее отделение прибора, где уровень воды постепенно повышается, и потому высота давящего столба, измеряемая от названного уровня до уровня воды в чаше, постепенно уменьшается; уровень же воды в среднем сосуде, по мере расходования воды фонтаном, понижается. По этим двум причинам высота фонтана постепенно убывает и, наконец, движение воды прекращается. Фонтан Герона очень прост в изготовлении.

Столб воды в верхнем сосуде до её поверхности в нижнем, создает избыточное давление в нижнем сосуде. Сжатый воздух из нижнего сосуда передает полученное давление в средний сосуд, тем самым оказывая давление на воду. Далее вода поднимается в третий сосуд и вырывается фонтаном вверх.

Фонтан Герона генератор. «Вечный» фонтан Герона

Вещей, которые способны работать самостоятельно, без внешнего источника энергии, не так уж и много, и особое место среди них занимает фонтан Герона. Его основным достоинством является то, что он работает благодаря естественным законам природы, не затрачивая при этом сторонней энергии. На самом деле все не совсем так – это не вечный двигатель и уж тем более не источник дармовой энергии. Такому фонтану нужна регулярная «перезарядка» – в зависимости от конструкции, она может потребоваться через каждые 15-50 минут. В принципе, это несложная процедура, которая потребует от человека поменять местами пару емкостей.

Фонтан Герона — это диковинный декор, работающий без электричества. Это интересное «сооружение» можно сделать самостоятельно в домашних условиях и удивить своих друзей.

Древнеарабские рукописи донесли до нас рассказ об удивительных творениях античного изобретателя Герона Александрийского. Одно из них — красивая чудо-чаша в храме, из которой бил фонтан. Нигде не было видно никаких подводящих труб, а внутри — механических устройств. Откуда же бралась вода? Почему устремлялась вверх?! Даже современный человек удивился бы. Ведь это вопреки закону всемирного тяготения! Но увидеть прапраправнука героновского фонтана можно было на недавней выставке научно-технического творчества молодежи. Среди ее экспонатов демонстрировался сосуд, очень похожий на древнюю чашу. Из него тоже фонтанировала вода. Сосуд можно было потрогать, взять в руки… Но как и откуда бил фонтан — оставалось секретом. Чудо? — Нет, — ответил автор игрушки Виктор Жигунов. И объяснил нам принцип действия на простейшей модели.

А тут вам объяснит принцип работы фонтана Герона Александр Пушной в начно-популярной передаче «Галилео. Эксперимент. Фонтан Герона»

Именно независимой работой интересен фонтан Герона. Многие современные юные исследователи часто пытаются создать такой аппарат своими руками. Как это сделать, можно посмотреть в роликах и почитать на других сайтах, где подробно показан алгоритм создания фонтана Герона из разных подручных средств.

ФОНТАН ГЕРОНА СВОИМИ РУКАМИ

Как сделать фонтан Герона из пластиковых бутылок

Фонтан Герона без трубок

ЗДЕСЬ ВЫ МОЖЕТЕ НАЙТИ ИНТЕРЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

О СОЗДАНИИ ФОНТАНА ГЕРОНА

Как сделать фонтан Герона из бутылок (полное иллюстрированное описание и расчеты)

Секрет фонтана Нерона спустя 20 веков

Тут вы сможете прочитать о самом Героне Александрийском.

Видео фонтан Герона Принцип действия

Источник

Геронова фонтана принцип его действия