Исследовательский проект "Создание фонтанов"

МБОУ Жуковская СОШ №2

г. Жуковка Брянская область

«Создание фонтанов»

Исследовательский проект

Работу выполнили
Фандюшина Мария

Мартынова Диана

7 класс

Руководитель - учитель физики

Овчинникова Татьяна Владимировна

2015 г.

Оглавление:

1.Введение                                                                                    Стр.3

2.Основная часть                                                                          Стр.4-12

3. Заключение                                                                                Стр.13

4.Библиография                                                                             Стр.14

5.Приложение                                                                            

Введение

Волнующее море, тихое глубокое горное озеро, ручей - все это излюбленные места отдыха многих людей. 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».

Актуальность данной работы:

Декоративный фонтан  улучшает микроклимат  в доме.

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 и  музыкальных инструментов

 уменьшается накопление статистического электричества в ковровых покрытиях, связанного с излучением компьютеров».

Цель работы:  создать декоративный фонтанчик для дома.

Задачи:  изучить  историю создания фонтанов; выяснить, от чего зависит высота струи фонтана;  дать рекомендации тем, кто желает сделать фонтан своими руками.

Основная часть

Фонтан  (от ит. fontana,  от лат. Fontis- источник) –струя жидкости или газа, выбрасываемая  под  давлением. (Словарь иностранных слов. – М.: Русский язык, 1990).

Фонтан  – это не просто бьющий источник воды, но и традиционное украшение городских парков и площадей – известен человечеству со времен древней Греции. (Слайд 2,3,4)

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 (Слайд 5), 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 (Слайд 6,7,8,9) и Петергофа в России. (Слайд 10,11)

       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 25-летия 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.

        За всю историю существования Петергофа перед Большим каскадом было три фонтана «Самсон». Но фонтан, который находится там на сегодняшний день создал Козловский Михаил Иванович. (Слайд 12,13)

        В городе Жуковка также есть фонтаны. Их всего четыре, а один из них  открыли совсем недавно, он находится возле почты. Все эти фонтаны работающие. А что самое удивительное,  три фонтана расположены на одной улице – Почтовой. (Слайд 14,15)  В   Жуковке появился первый в России почтовый фонтан. Скульптура   состоит  из трех  чаш разного диаметра, установленных друг над другом,    венчает  сооружение   два  голубя – один  из признанных    символов почтовой связи.     Инициаторами  установки фонтана    в центре города напротив здания почтамта   и   авторами проекта выступили  работники Жуковского почты. На протяжении года  почтовики  по крохам собирали  сумму, необходимую  для установки   скульптуры. Торжественный  запуск  фонтана   почтовики приурочили ко   Дню города.  На открытии присутствовали  глава администрации Жуковского района Андрей Давиденко,  глава города Александр  Денисов, директор Брянского филиала Почты России Валентина Кочергина, заместитель директора  Татьяна Семчук.

         Современным фонтанам придаётся декоративный  характер, который усиливается электрической подсветкой и музыкой в вечерние часы.

(Слайд 16,17,18)

Как правильно сконструировать фонтан, чтобы он хорошо служил людям?  (Слайд 19) С античных времён сохранились работы  греческого механика Герона Александрийского, жившего в  I – II в. н.э., исследовавшего от чего зависит расход воды, необходимый для хорошей работы фонтана. (Слайд 20) Герон выяснил, что расход воды зависит от её уровня в водохранилище, от поперечного сечения канала и скорости воды в нём. 

        При изучении в школе темы «Сообщающиеся сосуды», мы под руководством учителя физики сделали фонтан «Гордая птица» и красочно его оформили. (Слайд 21) 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.

       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 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. Мы собрали простейший фонтан, у которого можно изменять различные параметры:

1)    высоту столба жидкости в резервуаре с водой;

2)    высоту расположения резервуара с водой;

3)    диаметр отверстия наконечника;

4)    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

(Слайд 22,23)     Сосуд с водой находится на одной и той же высоте H, диаметр пластиковой трубочки d один и тот же, d1  наконечника постоянен.

H=100cм – высота дна резервуара; высота воды в сосуде H2= 17 см;

d=4мм – внутренний диаметр пластиковой трубочки;

d1=1,3мм – внутренний диаметр наконечника

№ опыта	H1, см	h, см
1	100+17=117	41
2	114,5	39,5
3	111	38
4	109	34
5	105	32
6	103	29

                          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.

(Слайд 24,25)   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	H, см	h, см
1	100+17=117	41
2	90+17=107	35
3	80+17=97	27
4	70+17=87	23

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.

(Слайд 26,27)    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=100cм – высота дна резервуара; высота воды в сосуде – 17 см; H1=117cм

d=4мм – внутренний диаметр пластиковой трубочки;

№ опыта	d1, мм	h, см
1	1,3	41
2	2	5

Диаграмма  зависимости  h от d1

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

Зависимость высоты струи h от внутреннего диаметра  пластиковой  трубочки d.

(Слайд 28,29)  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=100cм

d1=1,3мм – внутренний диаметр стеклянного наконечника;

№ опыта	d, мм	h, см
1	2	42,5
2	4	37

Диаграмма  зависимости  h от d

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

Так же были проведены эксперименты с разными диаметрами трубочек , но без наконечников, результаты не однозначны, т.к. и выходные отверстия  разные,  т.е. менялись 2 параметра, что не допустимо при установлении зависимости, но даёт ответ на вопрос, какую трубочку лучше использовать, если нет наконечника.

Исследовав, от чего зависит высота струи, мы стали подбирать детали для создания своего фонтана

1.     длинная пластиковая трубочка с зажимом для перекрывания  жидкости (от капельницы)

2.     резервуар для жидкости;

3.     бассейн для фонтана;

4.     отводная трубочка;

5.     сосуд для сбора воды;

6.     украшения – камушки, ракушки.

7.     клей;   пластилин.

        Упрощённую конструкцию фонтана Герона мы попробовали создать в домашних условиях. (Слайд 30)

           

 Вместо шаров взяли две пластиковые бутылки сосуды Б и В, из под газированной воды ёмкостью 5 литров, с двумя отверстиями в крышке и дне. Плоский сосуд А изготовили из вазона для цветов. Вместо стеклянных трубок взяли капроновые 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 три 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 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.

Когда фонтан заработал, занялись его оформлением.

Заключение.

(Слайд 31) Нас  увлекли  история  создания  фонтанов, проведённые нами исследования и создание нашего, комнатного фонтанчика.

Рекомендации тем, кто пожелает создать свой фонтан:

ü 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.

ü 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 движок-насос  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

(Слайд 32)

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