Исследовательская работа по физике "Фонтан"

Районная открытая научная конференция школьников

Секция: физика

Название работы: Создание и изучение модели фонтана Герона

2017

СОДЕРЖАНИЕ

I. Введение 3

II. Основная часть

2.1. История и назначение фонтанов 4

2.2. Фонтан Герона 4

2.3. Создание модели фонтана, проведение и результаты экспериментов 5

III. Заключение. Выводы 7

IV. Библиографический список 9

I. ВВЕДЕНИЕ

Говорят, есть три вещи, на которые можно смотреть бесконечно – огонь, вода и звезды. Воздух у водоема всегда чист, свеж и прохладен. Наверное, каждый замечал, насколько легче дышать возле воды, как исчезают усталость и раздражение, как бодрит и одновременно умиротворяет нахождение вблизи моря, речки, озера или пруда. Да и не зря говорят, что вода – «очищает», «омывает», не только тело, но и душу.

Актуальность темы

Конечно же, мы не всегда можем позволить себе отправиться на берег ручья или горного водопада. К сожалению, в нашем селе нет ни одного действующего фонтана! Ни в одной здании, будь то офис, кинотеатр или дворец культуры, я не встречала даже маленьких декоративных фонтанов.

Но можно самому изготовить «комнатный фонтан», который улучшит микроклимат в доме, подарит нам радость, ощущение уюта и комфорта. Движущаяся вода, которая тихонько плещется или брызжет вверх, окажет успокаивающее воздействие на слух, зрение и психику.

Основная цель данного проекта: собрать модель фонтана и выяснить, от каких физических параметров зависит высота струи в нем.

Поставленная цель предусматривает решение следующих задач:

1. Подобрать, изучить и обработать различные источники информации по данному вопросу.

2. Познакомиться с историей и назначением фонтанов.

3. Изучить принцип действия фонтана Герона.

4. Организовать и провести эксперименты, в ходе которых установить зависимость высоты струи фонтана от различных параметров.

5. Сделать необходимые выводы.

Гипотеза: Я предполагаю, что изучив устройство и принцип работы фонтана Герона, я смогу собрать модель фонтана.

Объект исследования: фонтан Герона.

Методы исследования: теоретический, экспериментальный, практический, анализ, обобщение.

Практическая значимость: собрав и изучив модель фонтана, в дальнейшем на основе предложенной идеи с использованием дополнительных средств можно будет изготовить фонтан на дачном участке или в загородном доме. Зона отдыха есть в любой квартире, и, конечно же, её украшением может стать фонтан. Такой фонтан может также украсить холл школы, офиса или больницы.

Фонтаны необходимы человеку, т.к. они:

экономичные увлажнители воздуха, благоприятно влияют на здоровье, особенно при заболеваниях дыхательной системы, благотворно воздействуют на психику человека, уменьшается накопление статистического электричества в ковровых покрытиях, связанного с излучением компьютеров.

II. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1 История и назначение фонтанов

Фонтан - природное или искусственно вызванное явление, заключающееся в истечении жидкости (обычно воды), под действием оказываемого на неё давления, вверх или в сторону. Или можно так же сказать фонтан - устройство, в котором вода бьет из источника, попадает в чашу какого-либо вида и, как правило, используется вновь. Фонтан – латинского слова «Fons» , что означает источник, родник, начало, первопричина.

Уже в древности люди задумывались о том, как создать искусственные водоемы, особенно интересовала их загадка бегущей воды.

Первые фонтаны (VI в до н.э.) 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. Первые фонтаны имели очень простое устройство и совсем не были похожи на пышные фонтаны современности. В Риме фонтаны сооружались как источники питьевой воды и для того, чтобы освежить воздух в жару. Римляне значительно усовершенствовали устройство фонтанов. Для фонтанов они 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.

Фонтаны современного мира представляют собой настоящие шедевры инженерной и конструкторской мысли: это самые разнообразные сооружения, привлекающие туристов красотой и величием, высотой и впечатляющим декором.

2.2 Фонтан Герона

С античных времён сохранились работы греческого механика Герона Александрийского, жившего в I – II в. н. Одним из устройств, описанное учёным, был волшебный фонтан Герона. Главное чудо этого фонтана заключалась в том, что вода из фонтана била сама, без использования какого-либо внешнего источника воды.

Геронов фонтан состоит из открытой чаши и двух герметичных сосудов расположенных под чашей. Каждая емкость фонтана служит для определенной цели. Фонтан Герона начинается с чаши. Она представляет собой миску, наполненную водой. Из верхней чаши в нижнюю ёмкость идёт полностью герметичная трубка. Именно по ней вода начинает свое движение. С верхней чаши вода по трубке начинает стекать в нижнюю ёмкость, вытесняя оттуда воздух. Поскольку сама нижняя ёмкость полностью герметична, то воздух выталкиваемой водой по герметичной трубке передаёт воздушное давление в среднюю чашу. Давление воздуха в средней ёмкости выталкивает воду, и фонтан начинает работать.

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.

2.3 Создание модели фонтана, проведение и результаты экспериментов

Изучив теорию, мне предстояло собрать модель фонтана Герона. Для этого я использовала 2 капельницы, 2 пластиковые бутылки (емкостью 1, 5 литра), пластиковую чашу из-под торта, наконечник от ручки, пластилин для создания герметичности установки и краски, чтобы подкрасить воду.

Зависимость высоты струи от уровня воды в среднем сосуде

(диаметр отверстия наконечника одинаковый во всех опытах)

Высота уровня воды

в среднем сосуде

Высота струи фонтана

1

25 см

8 см

2

20 см

6 см

3

11 см

4 см

Вывод: чем выше уровень воды в сосуде (резервуаре с водой), тем выше бьёт струя фонтана.

Зависимость высоты струи фонтана от диаметра отверстия наконечника

(высота воды в сосуде одинаковая во всех опытах)

8 см

20 см

2

4 см

12 см

Вывод: чем меньше диаметр выходного отверстия трубочки, тем выше бьёт струя фонтана.

Для работы такого фонтана не требуется никаких затрат! Он не потребляет электроэнергию и работает без насоса. Но время работы моей модели фонтана составило всего 7 минут. За это время нижний сосуд (пластиковая бутылка) заполнился водой, а верхний сосуд стал почти пустым. Для длительной работы такого фонтана приходится менять местами сосуды (пластиковые бутылки) и переставлять наконечник от ручки в чаше с водой.

III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ВЫВОДЫ

В результате проведенной работы я узнала, как образуется фонтан Герона. Основа его работы содержит принцип действия сообщающихся сосудов, а подъём воды происходит за счёт разности высоты воды в сообщающихся сосудах. Я изготовила модель фонтана Герона и провела несколько экспериментов по изучению свойств фонтана. Исследовав, от чего зависит высота струи фонтана, я пришла к выводу:

струя фонтана будет выше, если

• выше уровень воды в водяном хранилище (резервуаре с водой),

• меньше диаметр выходного отверстия трубочки,

Фонтан прост в исполнении и доступен, хотя приходилось бороться с некоторыми трудностями при создании герметичности сосудов. Имея незаурядные подручные материалы, можно без труда создать этот маленький «шедевр» и (не без помощи фантазии, разумеется) превратить его в настоящее произведение искусства. Он хорош как в доме, так и на улице. Ведь он работает без электричества. Удобен он и в роли наглядного представления некоторых физических законов, ведь, как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Работает он совершенно бесшумно и не отвлекает. Фонтан Герона может быть актуален и в наши дни, хотя и был придуман две тысячи лет назад. Это не просто наглядное представление некоторых физических законов, это, при желании, декоративное и полезное украшение интерьера, «изюминка» вашего дома или участка.

Моя гипотеза, о том, что изучив теорию об устройстве и принципе работы фонтана Герона, я смогу собрать модель фонтана - подтвердилась.

Из литературы я узнала, что фонтаны оказывают положительное воздействие практически на все органы чувств человека. Учёным удалось научно объяснить факт, почему, находясь рядом с фонтаном, человек испытывает положительные эмоции, а нередко настоящий восторг. Это брызги от фонтана привносят в воздух отрицательные ионы, благотворно влияющие на наш организм. Медики называют их витаминами здоровья. Фонтаны радуют нас прохладой, игрой своих хрустальных струй, блеском солнца в каждой капле воды, журчанием и плеском, ощущением свежести и чистоты. Этим, фонтаны благотворно влияют на душевный настрой человека, обеспечивая психологическое здоровье людей. Фонтаны, наконец, снижают количество содержащейся в воздухе пыли, повышают влажность и ионизацию воздуха, поддерживая микроклимат близлежащих территорий, предотвращая возникновения целого ряда заболеваний органов дыхания.

Я сделала вывод, что фонтаны являются важной частью мер по созданию комфортной, экологически безопасной среды обитания человека, поэтому очень хочется, чтобы и в нашем селе тоже были действующие фонтаны, которые не только дадут эстетическое наслаждение, но и благоприятно будут влиять на здоровье и самочувствие жителей и гостей нашего района!

IV. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. http://www.mirfontanov.ru/fountain_history.html - история создания фонтанов

2. http://kuznica.com/velikie-mastera/140-chudesnye-izobreteniya-gerona-aleksandrijskogo изобретения Герона

3. http://fb.ru/article/283347/fontan-gerona-svoimi-rukami - фонтан Герона своими руками

4. http://ru.wikipedia.org/ - всемирная энциклопедия, гейзеры, родники, артезианские колодцы

5. http://www.1000fontan.ru/catalog-fontan/shema/work/ - сайт о фонтанах

6. Кабардин О.Ф., Кабардина С.И., Шеффер Н.И. Факультативный курс физики /Москва, «Просвещение», 1982г

7. http://phscs.ru/physics7/

• 1 слайд

  Выполнила ученица 7«б» класса Шайхуллина Агата Фонтан

• 2 слайд

  Цели и задачи Цели: расширить область знаний по теме «Сообщающиеся сосуды», рассмотреть действие закона сообщающихся сосудов на примере работы макета фонтана  Задачи: 1. Изучить материал о фонтанах: их видах и принципах действия. 2. Сконструировать макет фонтана и с его помощью провести опыты, объясняющие принцип работы фонтана. 3. Создать перечень фонтанов города Чернушка 4. Проанализировать полученную информацию и сделать выводы об устройстве и принципе работы фонтанов

• 3 слайд

  Почему я выбрала именно эту тему? Мне было интересно как устроен фонтан, почему струя воды из фонтана бьётся вверх, а не вниз и не в стороны. А ещё, мы с самого детства встречаемся с такой конструкцией как фонтан. Когда подходишь к фонтану, то невольно задумываешься , почему они такие разные.

• 4 слайд

  Где возникли первые фонтаны? Первые фонтаны возникли в Древнем Египте и Месопотамии, о чем свидетельствуют изображения на древних надгробиях. Изначально они использовали для полива выращиваемых культур и декоративных растений. Египтяне сооружали фонтаны во фруктовых садах возле дома, где они устанавливались посреди прямоугольного пруда. Подобные фонтаны использовали и в Месопотамии и Персии, славившимися своими прекрасными садами. Здесь на Востоке они получали еще большую популярность.

• 5 слайд

  Самый высокий современный фонтан Этот фонтан, находящийся в Саудовской Аравии, занесен в Книгу рекордов Гиннесса как самый высокий в мире. Напор воды в нем настолько мощный, что высота струй превышает высоту Эйфелевой башни. Три мощных насоса ежесекундно перекачивают 625 литров воды, поднимая их на максимальную высоту 312 метров.

• 6 слайд

  Самый дорогой фонтан Этот поистине удивительный фонтан, являющийся самым большим и дорогим во всем мире, находится на озере Burj города Дубай. Этот фонтан достигает 250 метров в длину, а высота струй воды составляет 150 метров! При этом в воздухе могут одновременно оказаться 83 000 литра воды! Всё это в освещении 6 000 прожекторов и окраске 25 мощнейших цветных прожекторов создает нечто прекрасное и захватывающие. Cтруи фонтана могут менять форму и направление. Всего этот фонтан способен на создание 1000 абстрактных фигур.

• 7 слайд

  Принцип действия фонтана Принцип работы современного фонтана довольно прост. В резервуаре, наполненном водой, устанавливается насос, обеспечивающий циркуляцию воды. Новые фонтаны не нужно подключать к водопроводу, достаточно один - два раза в месяц, по мере высыхания, подливать воду в резервуар. Напор воды всегда можно отрегулировать. Таким «резервуаром» может быть как естественный, так и искусственный пруд, бассейн и небольшая пластиковая емкость для создания комнатного или небольшого надворного фонтанчика.

• 8 слайд

  Фонтан в нашем городе на площади победы

• 9 слайд

  Фонтан напротив администрации

• 10 слайд

  Фонтан Герона

• 11 слайд

  Изучение действия фонтана на самодельной модели Склянка с нижним тубусом (3—5 л), 2 изогнутые под прямым углом стеклянные трубки, 2 короткие прямые трубки, 2 короткие оттянутые на конце стеклянные трубочки различного просвета, длинная стеклянная трубка (1000 мм), 2 просверленные пробки, 2 пробки с двумя отверстиями, резиновая трубка, большая кювета, винтовой зажим, штатив, большая подставка, цветочный горшок среднего размера, струбцинка с муфтами для крепления стержней, 2 стержня от штатива, короткий металлический стержень, муфта.

• 12 слайд

  Выводы по экспериментам чем выше уровень воды в водяном хранилище (резервуар с водой), тем выше бьёт струя фонтана чем меньше диаметр пластиковой трубочки, тем выше бьёт струя фонтана.

• 13 слайд

  Самая последняя и самая сложная задача моего проекта сделать свой фонтан.

• 14 слайд

  Литература 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 третья: Византия. Фонтаны от Древней Греции до Средних веков. Часть четвертая: Западная Европа.  http://butzananna.wordpress.com/10-%D1%81%D0%B0%D0%BC%D1%8B%D1%85-%D0%BA%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%B8%D0%B2%D1%8B%D1%85-%D1%84%D0%BE%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2-%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%B0/ -10 самых красивых фонтанов мира http://www.mirfontanov.ru/fountain_history.html история создания фонтанов http://www.istex.ru/fontany/6-sxema-ustrojstva-fontana.html история техники

• 15 слайд

  Спасибо за внимание!

Добрый день. Меня зовут Шайхуллина Агата. Я хочу предложить Вашему вниманию работу по физике «Фонтан». 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.

Цели исследования: расширить область знаний по теме «Сообщающиеся сосуды», рассмотреть действие закона сообщающихся сосудов на примере работы макета фонтана.

Задачи:

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

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

3. Создать перечень фонтанов города Чернушка

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

Методы:

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

Фонтан – струя жидкости, газа, выбрасываемая вверх из трубы или отверстия силой давления [1]. 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.

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.

Самый дорогой и большой фонтанный комплекс в мире – «Dubai Fountain”(Дубай Фонтан). Длина фонтана 275 м, а его площадь сравнима с площадью трех стандартных футбольных полей.

Со временем менялись эпохи и стили, а с ними и фонтаны, как их отражение. Но принцип работы фонтанов практически одинаков. Они работают по принципу сообщающихся сосудов [Приложение 1]. С начала 17 века фонтаны стали приводить в действие с помощью механических насосов, которые постепенно заменили паровые установки, а затем и электрические насосы.

Фонтаны бывают искусственные и естественные. К естественным относятся гейзеры, родники и артезианские воды.

Фонтаны бывают: водомётные, каскадные, механические, фонтаны-шутихи (например, в Петергофе), разной высоты, формы и у каждого есть свое название. Раньше все фонтаны были прямоточные, то есть работали напрямую от водопровода, сейчас применяется «оборотное» водоснабжение с использованием мощных насосов.

Главная достопримечательность самой новой городской площади появилась в 2006 году. Введён же полностью в эксплуатацию фонтан был лишь в 2007году. Инженером проекта стала Елена Михайловна Новосёлова. Совместными усилиями представителей пермских фирм и чернушинских подрядных организаций на площади расцвел настоящий «каменный цветок», который теперь всегда в теплое время года собирает вокруг себя и взрослых и детей. Сведения о фонтане на площади Победы я к сожалению не нашла.

В своей работе я рассмотрела Фонтан Геррона, который можно воссоздать, он не сложен в изготовлении.

В ходе эксперимента я собрала простейшие фонтаны , у которых можно изменять различные параметры:
1)высоту столба жидкости в резервуаре с водой

2) высоту расположения резервуара с водой

4) внутренний диаметр пластиковой трубочки.

Изменяя один из трех параметров, при этом 2 других оставляя неизменными, измеряла высоту струи фонтана. Сделала следующие выводы:

1. чем выше уровень воды в водяном хранилище (резервуар с водой), тем выше бьёт струя фонтана

2. чем выше расположено водяное хранилище (резервуар с водой), тем выше бьёт струя фонтана

3. чем меньше диаметр пластиковой трубочки, тем выше бьёт струя фонтана.

Данный вывод я проверила и в ходе изготовления фонтана.

Оказалось, можно построить комнатный фонтан, в этом мне помогал папа. Из разных видовов фонтанов, я построила фонтан с использованием мини водяного моторчика. Для этого мне понадобился небольшой моторчик (в моем случае это расширительный насос для бочка стеклоомывателя в автомобиле), трубки, емкость-основа для фонтана, блок питания. А для визуального эффекта и красоты я украсила его декоративными элементами.

Меня увлекли история создания фонтанов, проведённые мною исследования и создание своего, комнатного фонтанчика.

Рекомендации тем, кто пожелает создать свой фонтан:

• Если вы решили сделать фонтан, вы на правильном пути!!!

В ходе изучения материала различных источников, я поняла, 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. Спасибо за внимание.

Региональный конкурс исследовательских работ

среди обущающихся 5-8 классов

Чернушинский муниципальный район

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Кадетская школа имени Героя Советского Союза Е.И. Францева»

физика

«Фонтан»

фамилия, имя, отчество участника (полностью)

Шайхуллина Агата Ильясовна

полное наименование образовательной организации

(согласно Уставу)

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Кадетская школа имени Героя Советского Союза Е.И. Францева»

класс (курс) участника

7класс

контактный телефон участника

фамилия, имя, отчество научного руководителя (полностью)

Галиева Винера Зиятдиновна

место работы руководителя

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Кадетская школа имени Героя Советского Союза Е.И. Францева»

должность руководителя

Учитель физики

контактный телефон руководителя

[phone]

Чернушка, 2018

Оглавление:

1. Введение………………………………………………….……3

2. Основная часть

• История возникновения фонтанов………..……………3

• Принцип действия………………………………………6

• Фонтаны города Чернушка ………………………….7

• Экспериментальная часть……………………………....7

3. Заключение…………….……………………………………...11

4. Список использованной литературы……………….…….…12

5. Приложение…………………………………………………..13

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.

Цели исследования: расширить область знаний по теме «Сообщающиеся сосуды», рассмотреть действие закона сообщающихся сосудов на примере работы макета фонтана.

Задачи:

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

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

3. Создать перечень фонтанов города Чернушка

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

Методы:

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

Основная часть

История возникновения фонтанов

Фонтан – струя жидкости, газа, выбрасываемая вверх из трубы или отверстия силой давления [1]. 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. Именно версальские фонтаны подвигли Петра I на замысел Петергофа.

Надо признать, что фонтаны Петергофа в чем-то превзошли свой французский прототип. Это грандиозный музей фонтанного искусства XVIII-XIX вв. Здесь 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.

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.

Самый дорогой и большой фонтанный комплекс в мире – «Dubai Fountain”(Дубай Фонтан). Длина фонтана 275 м, а его площадь сравнима с площадью трех стандартных футбольных полей. Первоначальная высота, на которую поднимались струи – 150 метров, позднее высота увеличилась до 275 метров. Он относится к типу танцующих фонтанов. В его репертуаре классическая, арабская и поп-музыка, и под каждую из мелодий фонтан «исполняет» различный танец. Комплекс Dubai Fountain состоит из искусственного водоема, расположенного у подножия самого высокого здания в мире, башни Бурдж Халифа, сотен струй, которые могут подниматься на высоту до 310 м, 6600 точечных светильников и 25 цветных прожекторов. Правда, самые мощные водяные пушки требуют подзарядки после использования, поэтому их включают только в самые яркие моменты представления. У сооружения предусмотрена собственная система насосов и очистки воды. Через год после открытия фонтан модернизировали, добавив в конструкцию дымогенераторы и газовые форсунки, и теперь водная симфония может сопровождаться эффектами дыма и огня. Самый большой и дорогой фонтан на Земле установил еще один рекорд – это самая яркая точка в Азии, которую можно разглядеть из космоса, а на Земле, во время представлений, световое шоу видно за 32 км.

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

Со временем менялись эпохи и стили, а с ними и фонтаны, как их отражение. Но принцип работы фонтанов практически одинаков. Они работают по принципу сообщающихся сосудов [Приложение 1]. С начала 17 века фонтаны стали приводить в действие с помощью механических насосов, которые постепенно заменили паровые установки, а затем и электрические насосы.

Считается, что фонтаны обязаны своим существованием знаменитому греческому механику Герону Александрийскому, жившему в I-II веке н.э. Именно Герон прямо указал на то, что расход, или норма распределяемой воды зависит от ее уровня в водохранилище, от поперечного сечения канала и скорости воды в нем. Придуманный Героном прибор служит одним из образцов знаний в древности (за 20 лет до Р.Х.) в области гидростатики и аэродинамики.

Фонтаны Чернушки

Главная достопримечательность самой новой городской площади появилась в 2006 году. Введён же полностью в эксплуатацию фонтан был лишь в 2007году. Инженером проекта стала Елена Михайловна Новосёлова. Совместными усилиями представителей пермских фирм и чернушинских подрядных организаций на площади расцвел настоящий «каменный цветок», который теперь всегда в теплое время года собирает вокруг себя и взрослых и детей. (приложение3)

Экспериментальная часть

Создание модели фонтана, проведение и результаты экспериментов

Используя свойства сообщающихся сосудов, можно построить фонтан.
Два сосуда с жидкостью, соединенные между собой трубкой, всегда имеют в обоих коленах одинаковый уровень жидкости. Вода давит с одинаковой силой во все стороны. Поэтому она стремится 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 в нем 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 стеклянную 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. Я собрала простейшие фонтаны [Приложение2], у которых можно изменять различные параметры:
1)высоту столба жидкости в резервуаре с водой

2) высоту расположения резервуара с водой

3) внутренний диаметр пластиковой трубочки.

Изменяя один из трёх параметров, при этом 3 других оставляя неизменными, измеряла 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 стеклянного наконечника постоянен.

H=81cм – высота дна резервуара; высота воды в сосуде H2= 17 см;

d=4мм – внутренний диаметр пластиковой трубочки;

Диаграмма зависимости h от H1

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.

H2=17cм – высота воды в резервуаре;

d=4мм – внутренний диаметр пластиковой трубочки;

Высота струи

h

0,2 см

25 см

1.25 см

0,2 см

50см

2.15 см

0,2 см

75 см

3,05см

Диаграмма зависимости h от H

Вывод: чем выше расположено водяное хранилище (резервуар с водой), тем выше бьёт струя фонтана

Зависимость высоты струи h от внутреннего диаметра пластиковой трубочки d.

Сосуд с водой находится на одной и той же высоте H, внутренний диаметр стеклянного наконечника d1 и уровень воды H1 в сосуде один и тот же H1=50cм

Диаграмма зависимости h от d1

Вывод: чем меньше диаметр пластиковой трубочки, тем выше бьёт струя фонтана.

Результат создания фонтана: я рассмотрела различные типы фонтанов. В моих силах построить комнатный фонтан. Из предложенных принципов работы фонтанов, я построила фонтан с использованием мини водяного моторчика. Для этого мне понадобился небольшой моторчик (в моем случае это расширительный насос для бочка стеклоомывателя в автомобиле), трубка из системы для капельницы, емкость-основа для фонтана, блок питания. А для визуального эффекта и красоты я украсила его декоративными элементами. [Приложение 4]

Заключение.

Меня увлекли история создания фонтанов, проведённые мною исследования и создание своего, комнатного фонтанчика.

Рекомендации тем, кто пожелает создать свой фонтан:

• Если вы решили сделать фонтан, вы на правильном пути!!!

В ходе изучения материала различных источников [1-8], я поняла, 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, я пришла 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 стеклянной трубочки,

• меньше диаметр пластиковой трубочки,

• Для создания своего фонтана, я использовала

самую тоненькую пластиковую трубочку, чтобы расход воды был меньше, дольше работал фонтан, струя была выше.

Разность уровней резервуара с водой и фонтанирующей стеклянной трубочки небольшая, поэтому взяла самую тоненькую стеклянную трубочку, чтобы струя была повыше. Для изготовления стеклянной трубочки разного диаметра нагревала трубочки над горелкой и растягивала разогретое стекло, пока оно не разорвётся, а потом отпиливала кончик в нужном месте. Были у меня и трубочки-пипетки, приобретённые в аптеке. Можно взять стеклянную трубочку с большим диаметром отверстия или вообще не использовать наконечник, чтобы вода просто вытекала, не подымаясь вверх, это тоже радует глаз.

Литература

1. http://www.mediaterra.ru/materials/inner/interior/fountains о комнатных фонтанах

2. Фонтаны от Древней Греции до Средних веков. Часть первая: Древняя Греция.

3. Фонтаны от Древней Греции до Средних веков. Часть вторая: Древний Рим.

4. Фонтаны от Древней Греции до Средних веков. Часть третья: Византия.

5. Фонтаны от Древней Греции до Средних веков. Часть четвертая: Западная Европа. 

6. http://butzananna.wordpress.com/10-%D1%81%D0%B0%D0%BC%D1%8B%D1%85-%D0%BA%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%B8%D0%B2%D1%8B%D1%85-%D1%84%D0%BE%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2-%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%B0/ -10 самых красивых фонтанов мира

7. http://www.mirfontanov.ru/fountain_history.html история создания фонтанов

8. http://www.istex.ru/fontany/6-sxema-ustrojstva-fontana.html история техники

9. http://clubs.ya.ru/4611686018427455831/replies.xml?item_no=15576 – анимация фонтана

10. http://www.s-cont.ru/node/7919 - фонтаны Версаля

11. http://kluver.ru/forum/101-408-1 – фонтаны Петергофа

12. http://www.posternazakaz.ru/ - фото моря

13. http://kuznica.com/velikie-mastera/140-chudesnye-izobreteniya-gerona-aleksandrijskogo - Изобретения Герона

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение1

Приложение 2

Приложение 3

Фонтаны Чернушки

Фонтан на площади Копылова

Приложение 4