Сделать фонтан принципу сообщающихся сосудов

Сделать фонтан принципу сообщающихся сосудов

Обоснование выбора данной темы

Однажды на уроке физики наш класс проходил принцип сообщающихся сосудов. В качестве домашнего задания нам предложили создать собственную модель. В тот момент мы вспомнили про фонтан «Дружбы Народов», находящийся на ВДНХ. Тогда мы решили подробно разобраться в работе фонтанов, а потом создать свою собственную модель.

Фонтаны это не только украшение, но и интересный физический механизм, о работе которого многие люди и не задумывались. Поэтому для нас важно рассказать и показать принцип работы такого интересного предмета, как фонтан.

Целью работы является исследование работы принципа сообщающихся сосудов, использующегося при работе фонтанов.

Для достижения заданной цели необходимо решить следующие задачи:

узнать, что собой представляет фонтан;

изучить принцип работы;

разобраться в истории фонтанов: от истоков к XXI веку;

узнать о самых известных примерах;

выполнить практическую часть работы.

Что такое фонтан

Каждый из нас видел фонтаны. Они бывают и комнатные, и садовые, и встроенные в ландшафт, и целые монументальные произведения искусства. Но не каждый задумывался, как появились фонтаны и как они работают.

Само слово фонтан произошло от латинского f ontana, что означает «источник», «струя», «родничок». Обычно видим только верхнюю, красивую часть, через которую и выплескивается вода. Но что же скрыто внутри?

А внутри мы увидим примитивный принцип сообщающихся сосудов, известный нам еще со школьных времен.

Принцип сообщающихся сосудов

Мы знаем, что в сообщающихся сосудах уровень жидкости одинаковой плотности устанавливается на одном уровне. Это и есть закон сообщающихся сосудов.

Доказать это мы можем таким образом:

из закона Паскаля мы можем узнать, что p 1= p 2, где p 1=ρ gh 1, p 2=ρ gh 2,следовательно, ρ gh 1=ρ gh 2, т.е. h 1= h 2, где p -давление в жидкости, а h -высота столба.

А в сообщающихся сосудах с жидкостями, разной плотности, высота столба с меньшей плотностью будет больше высоты столба с большей плотностью.

Доказываем тоже при помощи закона Паскаля.

где p -давление в жидкости, а h -высота столба.

Высоты столбов в сообщающихся сосудах с разнородными жидкостями обратно пропорциональны их плотностям.

История использования сообщающихся сосудов

Впервые принцип сообщающихся сосудов начал использоваться еще в Древней Греции. Это были небольшие фонтанчики, но служили они не для эстетического удовольствия, а для удаления жажды, охлаждения и освежения воздуха. Они создавались при помощи бурения земли до подводных рек и ключей при естественных перепадах высот. Позже эти перепады начали создаваться искусственно.

Понятие акведук происходит от латинских слов aqua — вода и ducere — вести . Акведуки являются прототипом современного водопровода. Они доставляли воду до общественных купальниц, называемых термами, Навмахий — мест римских водных сражений, богатых домов и фонтанов, о которых позже и пойдет речь. Особенностью римских водопроводов являлось то, что строители, древние римляне, не достаточно хорошо знали о принципе сообщающихся сосудов, поэтому строили их всё время под небольшим наклоном вниз, хотя этого и не требовалось. Достаточно было построить хранилище выше всех тех мест, куда должна была поступать вода.

В общей сложности насчитывалось около 11 таких величественных сооружений. Практически все они хорошо сохранились до наших дней. Это, несомненно, говорит о том, что римляне были просто гениальными инженерами и строителями.

3.2 Фонтаны в Средневековье и Новом Времени

Основой фонтанов в Средневековой Европе послужили персидские сады. Мусульманские фонтаны были окружены террасами из разноцветной плитки. Брызги, отражаясь в них, представали перед зрителями необыкновенной картиной. В Европе же сады впервые появились при монастырях. В их середине был расположен фонтан-место для уединения, размышления, молитвы. Но в большинстве фонтаны еще использовались как источники воды для полива и питья.

Наибольшего расцвета ландшафтное искусство в области фонтанов достигло в XVII веке во Франции. Лучший пример-Версаль, расположенный в 17 километрах от Парижа. Это парк фонтанов и архитектурных шедевров. Здесь находятся более 25 фонтанов, разных не только внешним оформлением, но устройством подачи воды.

Фонтаны-шутихи — еще одно произведение фонтанного искусства, появившееся еще за полторы тысячи лет до нашей эры. Но широкое распространение получили такие забавные фонтаны только в XVII в Европе.

Первые европейские шутихи не имели собственного стиля и создавались по арабо-сицилийским мотивам. Первый такой фонтан появился в парке «Эдем» в Бургундии, Франция.

На данный момент наиболее известны фонтаны-шутихи Петра I . Их прообразом могли служить фонтаны в Хелльбрунне под Зальцбургом.

Смысл таких фонтанов в придании игривого настроения среди посетителей парка при помощи неожиданного поливания водой. Часто такие фонтаны замаскированы под обыденные предметы, что и добавляет потешности .

3.4 Фонтаны нашего времени

В наше время фонтаны из маленьких отверстий для питья превратились в огромные и сложные системы. Если раньше маленькие фонтаны, созданные руками человека, считались чудом света, то сейчас каких только видов нет: с музыкой, с подсветкой, танцующие и т.д. Самый мощный фонтан выдает струю высотой до 318 метров (высота Эйфелевой башни 300)!

Фонтаны блещут разнообразием. Каждый из них это произведение искусства. Кто-то впечатляет размерами, а кто-то красотой подачи воды. В этой работе можно проследить, как происходила их эволюция.

4. Самые известные фонтаны мира

Изучив множество фонтанов в процессе изучения данной темы, мы решили составить собственный список самых красивых и удивительных фонтанов мира.

Светозвуковой фонтан на Кипре. Этот фонтан находится в небольшом курортном городке Протарас. Пусть это и не самый крупный и знаменитый фонтан, но его лазерные шоу просто впечатляют свой красотой и оригинальностью.

Фонтан Треви в Риме, Италия. Этот фонтан знаменит на весть мир. Его основная особенность — скульптурная композиция Нептуна с нимфами.

Фонтан короля Фахда. Этот фонтан расположен в Саудовской Аравии. Это тот самый высокий фонтан, про который мы говорили ранее. Напомним, что высота столба, выбрасываемого им, равна 318 метрам!

Фонтан «Белладжио». Этот фонтан построен на берегу искусственного озера в Лас-Вегасе. Есть обычай делать предложение, стоя рядом с этим фонтаном. В этом случае он будет олицетворять красоту любви.

Это танцующий фонтан. Ночью он подсвечивается десятками прожекторов, а его струю поднимаются более чем на 80 метров и переливаются всеми цветами радуги.

И, конечно, не забудем про фонтан, из-за которого и зародилась идея создания этого проекта.

Фонтан «Дружбы Народов» в Москве. Этот фонтан был построен еще в 1954 году, в качестве символа единства Советского союза. Огромный размер, роскошные позолоченные статуи, олицетворяющие различные республики. Для нас этот фонтан является самым красивым и роскошным из всех.

5. Практическая часть

Изучив простейший принцип работы фонтанов, мы захотели создать свою собственную модель. Для этого нам потребовалось:

фанера для декорации;

ракушки для украшения;

Сначала мы придумали идею декорации фонтана. Наш выбор остановился на доме с садом.

Для исполнения идеи мы вырезали из фанеры необходимые детали: фасад дома, заднюю крышку и подставку. Потом мы сделали сами сообщающиеся сосуды из бутылки и резиновой трубочки. Насадку подсоединили к сосудам и замаскировали ракушками, сымитировав с помощью железной коробки наружную часть фонтана.

В конце мы соединили все детали с помощью шурупов, петель и магнитов. Для завершения работы нам осталось только раскрасить нашу модель.

В процессе изучения данной темы мы смогли доказать верность закона сообщающихся сосудов, узнать о различных способах его применения, выяснить, где и для чего впервые использовались свойства данного утверждения. Также мы смогли проследить эволюцию развития фонтанного искусства, его виды и ответвления, узнать впечатляющие факты.

Но самым главным нашим достижением мы считаем собственноручно сделанную модель фонтана, с помощью которой мы можем продемонстрировать механизм для подачи воды.

Анализ результатов, полученных в ходе данной работы, позволяет сделать выводы:

принцип сообщающихся сосудов оказался хорошо применим в современном мире;

история использования этого принципа берет начало еще в Древней Греции и тянется до наших дней;

фонтанное искусство неотъемлемо связано с простейшей физикой;

посмотреть принцип работы фонтана можно даже в домашних условиях;

собственноручно можно создать работающую модель фонтана.

Источник

Проект фонтаны,как сообщающиеся сосуды

ПРОЕКТ,КОТОРЫЙ ВАМ ПОМОЖЕТ НА УРОКЕ,НАДЕЮСЬ ПОМОЖЕТ ВАМ В НАШЕЙ ЛЮБИМОЙ РАБОТЕ!

Просмотр содержимого документа
«Проект фонтаны,как сообщающиеся сосуды»

Оглавление Введение……………………………………………… Основная часть История фонтанов………………………………………….. Принцип действия фонтанов……………………………. Разновидности фонтанов………………………………….. Фонтаны города Саранска……………………………….. Экспериментальная часть…………………………….. Заключение…………………………………………… Список используемых источников………………… Введение

Актуальность проблемы: 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.

Недавно мы изучили тему «сообщающиеся сосуды», и у меня возникла идея, которую я захотел воплотить в реальность. Естественное желание каждого человека — сделать свое жилище уютным и привлекательным. Зона отдыха есть в любой квартире, и, конечно же, её украшением может стать фонтан. А так как большой фонтан мне сделать не под силу, то я решили смастерить небольшой действующий макет. Но это не просто фонтан, а практическая работа с использованием метода сообщающихся сосудов, декоративно оформленная. На основе этой идеи и с использованием спонсорских средств можно будет в дальнейшем будущем сделать настоящий фонтан.

Цель: рассмотреть действие закона сообщающихся сосудов на примере работы проточных фонтанов.

1. Изучить материал о фонтанах: их видах и принципах действия.

2. Сконструировать макет проточного фонтана и с его помощью провести опыты, объясняющие принцип работы фонтана.

3. Создать копилку фонтанов города Саранска.

4. Проанализировать полученную информацию и сделать выводы об устройстве и принципе работы фонтанов.

Изучение литературных и других информационных источников, проведение экспериментов, анализ информации и результатов.

Фонтаном называют специфическое гидротехническое сооружение, как правило, выполняющее декоративную функцию.

Со временем менялись эпохи и стили, а с ними и фонтаны, как их отражение. Например, в Петергофе, при Петре I, были модны фонтаны с большим объемом воды в отличие от Рима .Но принцип работы фонтанов практически одинаков. Они работают по принципу сообщающихся сосудов.

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. Египтяне сооружали фонтаны во фруктовых садах возле дома, где они устанавливались посреди прямоугольного пруда. 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. 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. Ярким примером такой ландшафтной архитектуры являются сады Тадж Махала в Индии и сады Шалимара. В таких садах важным акцентом являются полноводные источники, сбегающие с гор, где у подножия их русла искусственно поворачивают, создавая водоемы и водопады. Огромное значения 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. 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. Только с началом Эпохи Возрождения фонтаны в Европе становятся частью архитектурного ансамбля, его ярким акцентом, а порой главным элементом. Римский стиль стал главенствующим.

На помощь к природным источникам пришли насосы и вместо подземных ключей на римских холмах забили фонтаны. Примером итальянского ренессанса служит вилла Ланте. Постепенно новые веяния в архитектуре распространялись по всей Европе. Наибольший рассвет ландшафтно-паркового искусства был достигнут во Франции в 17 веке, его венцом стал Версаль – король регулярных парков, ставший основой для создания подобных дворцово-парковых ансамблей во всем мире.

В конце 17 века с приходом «романтизма» претерпело изменение и ландшафтное искусство. В моду вошли парки в «английском стиле», когда все наиболее приближено к «дикой» природе, без шика и помпезности. Архитектура водных источников также отличалась природной естественностью и простотой.

Современные фонтаны соревнуются в высоте. Фонтан короля Фахда расположенный на Красном море, поднимается на высоту 260 м , в хорошую погоду он может достичь высоты 318 м (для сравнения высота Эйфелевой башни 300м). 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…

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. 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. Циркуляционный фонтан В циркуляционных фонтанах вода бежит по замкнутому кругу. Основной резервуар у них расположен внизу. Вода из резервуара поднимается выше по шлангу с помощью помпы. 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. Фонтаны, основанные на принципе циркуляции, не требуют подачи к ним воды. Достаточно залить воду один раз, а затем уже доливать по мере ее испарения.

Естественные фонтаны: гейзеры, родники и артезианские воды

Издревле человека привлекали естественные фонтаны…

Горячая вода с паром, бьющая фонтаном из отверстия в земле, называется гейзером. Такие фонтаны бьют из-под земли на острове Исландия, в Йеллоустонском парке в США, на Северном острове Новой Зеландии и на Камчатке. «Гейзер» в переводе с исландского означает «хлынуть».

Гейзеры всегда расположены там, где находятся вулканы. Раскаленная магма поднимается к поверхности Земли и сильно нагревает породу, в которой содержатся грунтовые воды. Вода скапливается в мелких и крупных трещинах, не находя выхода нагревается и наконец закипает. При этом образуется много пара, который находится под большим давлением и пробивается наверх, в горловину образованного ранее гейзера. Происходит сильное извержение сначала пара, а потом и воды, и длится оно до тех пор, пока подземное «водохранилище» не опустеет. Следующий выброс произойдет только тогда, когда под землей снова накопятся и нагреются до кипения грунтовые воды.

Первоначально гейзер и его котловина образуются при извержении вулкана и сильном выбросе по трещинам в земле горячих подземных вод. Так, например, в 1900 году, через четыре года после разрушительного извержения вулкана Таравера на Северном острове Новой Зеландии, в его окрестностях возник гигантский гейзер, самый большой из всех, которые когда-либо знали люди. Столб пара и кипящей воды, грязи и камней достигал высоты 400 метров. Часами рокотал черный фонтан, потом спадал, чтобы заработать вновь через тридцать часов. Так продолжалось четыре года. Теперь на этом месте находится постоянно кипящее озеро Ваимангу — Черная вода. При нагревании грунтовые и глубинные воды могут выходить на поверхность не только фонтанирующими гейзерами, но и как источники, которые называют горячими, или термальными. Проходя через горячую породу, вода вымывает из нее различные вещества, растворяет содержащиеся в породе соли и минералы. Одна их часть осаждается вокруг источника в виде ванночек, каменных каскадных водопадов, изящных каменных цветов и кристаллов, а другая так и остается в горячей воде. Часто такие источники являются лечебными, так как вода в них содержит различные соли, помогающие лечить болезни суставов и внутренних органов, кожные болезни.

Гейзеры известны в странах:

Россия, Камчатка (Долина Гейзеров)

Крупные гейзеры на Камчатке были обнаружены в 1941 в долине реки Гейзерной (Долина Гейзеров), вблизи вулкана Кихпиныч. Всего на Камчатке до схода селевого потока 3 июня 2007 было около 100 гейзеров, из них около 20 — крупных.

Исландия («страна гейзеров»)

В Исландии действует около 30 гейзеров. Один из самых активных гейзеров мира — Строккур, извергающийся каждые 5-10 минут.

Родники

Родник, источник, ключ — естественный выход подземных вод на земную поверхность . Человеку нравились бьющие небольшими струями родники. Со временем зодчие и архитекторы стали обрамлять родники декоративным камнем. Мастера проявляли чудеса изобретательности, украшая родники.

Родник Наташа. Геленджик.

Артезианские воды— напорные подземные воды, заключенные в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются во впадинах, образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважины артезианские воды поднимаются выше водоносного пласта, иногда фонтанируют.

Люди издавна не только наслаждались водопадами и ручьями, реками и морями, но и создавали искусственные водоемы и фонтаны, чтобы любоваться ими. Вода настолько благотворно влияет на нервную систему человека, что в некоторых клиниках в качестве одного из методов лечения депрессивных расстройств используют созерцание струящихся потоков воды.

Уличные, площадные фонтаны

Одним из любимейших гидротехнических сооружений человечества всегда были фонтаны. Фонтаны придумали в жарких странах – с целью чисто практической: в летний зной струи воды, бьющие вверх, несут спасительную прохладу. Они не утратили своей популярности и до сегодняшнего дня.

Фонтан на участке около дома обычно становится очень привлекательным местом для его обитателей. Красивый фонтан — это лучшее лекарство от стрессов и суеты повседневной жизни. Слушая умиротворяющие звуки льющейся воды, созерцая её плавные потоки, человек получает возможность забыть о повседневных проблемах и хлопотах, отвлечься от беспокойств и переживаний, которыми наполнена жизнь в современном городе. Фонтан становится оазисом покоя и радости, местом для отдыха и самосозерцания.

Цветомузыкальные фонтаны – это сложные комплексы с применением автоматики. Высота и форма струй, цветовое оформление задаются с помощью программного обеспечения.

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.

Фонтаны города Саранска

«Фонтанный спуск» — это множество фонтанов различной конфигурации , от больших и маленьких до водных бассейнов и водопадиков с журчащей и несущейся вниз водой. Он тянется от Советской площади до парка культуры и отдыха имени А.С.Пушкина

Фонтан около библиотеки имени А.С. Пушкина — хорошее место для отдыха. Летом около фонтана работает небольшое кафе под открытым небом, где можно посидеть, и отдохнуть в тени под зонтиком и пообщаться со своими друзьями или знакомыми.

Фонтан около парка культуры и отдыха имени А.С. Пушкина — открылся буквально недавно, как раз после того, как вычистили пруд в который его и поместили. Теперь все отдыхающие могут порадоваться, глядя на то, как брызги воды переливаются на солнце.

Сдается мне, что все фонтаны Саранска расположены в центре города и этот с интересным фонтан названием «Одуванчик» не стал исключением. Он как раз находиться на пересечении самых шумных улиц города — проспекта Ленина и Коммунистической.

Фонтан «Торнадо». Фонтан «Торнадо» в столице Мордовии украшает площадь по ул. Коваленко в Пролетарском районе. Фонтан гейзерного типа радует жителей и гостей города необычайным сочетанием журчания струй и цветомузыкального сопровождения.

Фонтан рядом с театром оперы и балета.

Фонтан рядом с музыкальным драматическим театром.

Фонтаны парка А.С.Пушкина

Экспериментальная часть работы

Исследование и выявление проблемы

Сделать фонтан — это проблема, или задача, которую необходимо решить. Естественно, проблемы по разработке возникли сразу. Первый вопрос, который я себе задал — как это сделать, из какого материала и с помощью каких инструментов? Как украсить фонтан декоративно.

Попробовать для изготовления фонтана использовать то, что в сообщающихся сосудах однородная жидкость находится на одном уровне

Если фонтан будет работать, выяснить зависит ли высота фонтана от диаметра трубки

Результаты работы: я рассмотрел различные типы фонтанов. В моих силах построить комнатный фонтан. Из предложенных принципов работы фонтанов, я построил проточный фонтан, работающий на законе сообщающихся сосудов. А для декора и красоты сделал подсветку.

Проведённые исследования: «Проверка зависимость высоты столба фонтана от диаметра трубки»

Оборудование: штатив — 2; пластмассовая бутылка; резиновые трубки диаметром 4 мм, 6 мм, 8 мм; кювета.

Высота фонтана зависит от диаметра трубки. Чем меньше диаметр трубки, тем выше столб фонтана.

Мне очень понравилось работать над фонтаном. Он получился довольно красивым. 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 хотел. Я узнали много нового о фонтанах и об их истории. В результате я остался доволен проделанной работой. Принцип сообщающихся сосудов мной использован на практике.

1.Во всех фонтанах используются сообщающиеся сосуды

2. В сообщающихся сосудах однородная жидкость стремится оказаться на одном уровне

3. Фонтан бьет за счет разности высот воды в сообщающихся сосудах

4. Различие в способе подачи воды в основной резервуар

Источник