Сообщающиеся сосуды в нашей жизни

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа с. Киселёвка

Ульчского района Хабаровского края

Проектная работа

«Сообщающиеся сосуды в нашей жизни»

Автор проекта: Стрельников Александр, ученик 7 класса

Руководитель: Ойдуп Елена Баторовна,

учитель физики

с. Киселёвка

2019 год

Содержание

1.     Введение……………………………………………………………….3

2.     Теоретическая часть…………………………………………………4

2.1.          Сообщающиеся сосуды……………………………………….4

2.2.          Применение сообщающихся сосудов……………………….4

2.2.1.  В природе……………………………………………….4

2.2.2.  В медицине………………………………………………5

2.2.3.   В быту……………………………………………………6

2.3.          История создания фонтанов……………………………………7

3.     Практическая часть……………………………………………………10

3.1.          Изготовление фонтана………………………………………….10

4.     Заключение……………………………………………………………..12

5.     Список литературы…………………………………………………….13

1.                     Введение.

Актуальность.

  При изучении темы «Сообщающиеся сосуды» на уроке физики  учитель продемонстрировал опыт – вода наливается в сообщающиеся сосуды различных форм. По итогам демонстрации  мы сделали вывод, что независимо от формы сосудов, жидкость устанавливается на одном уровне. К сообщающимся сосудам относятся нами известные лейка, чайник, сифон под раковиной, водопровод с водонапорной башней, а больше всего меня заинтересовал фонтан. Его устройство основано на принципе сообщающихся сосудов.

Проблемный вопрос: Можно ли в домашних условиях сделать сообщающиеся сосуды?

Гипотеза: Если я самостоятельно изготовлю сообщающиеся сосуды, то лучше пойму принцип их действия.

Цель моего  проекта: создать сообщающиеся сосуды (фонтан) из подручных средств.

Задачи:

- изучить источники информации по теме работы;

-  изучить свойства сообщающихся сосудов;

- показать широкое применение сообщающихся сосудов в быту, технике и природе.

Практическая значимость – полученные результаты помогут в изучении данной темы в школе, привлечет внимание школьников к этому физическому процессу.

Объект – сообщающиеся сосуды

Предмет – фонтан.

Методы:

- поиск и изучение литературы

-анализ и систематизация полученной информации;

- обобщение полученной (в ходе исследования) информации.

Ожидаемый  результат: изготовлен фонтан.

 2. Теоретическая часть.

2.1. Сообщающиеся сосуды.

 В сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне (при условии, что давление воздуха на воздух над жидкостью одинаково). Это можно обосновать следующим образом. Жидкость покоится, не перемещаясь из одного сосуда в другой, значит, давление в обоих сосудов на любом уровне одинаковое. Жидкость в обоих сосудах одна и та же, т.е. имеет одинаковую плотность. Следовательно, должны быть одинаковы и её высоты. Когда мы поднимаем один сосуд или доливаем в него жидкость, то давление в нём увеличивается и жидкость перемешается в другой сосуд до тех пор, пока давления не станут одинаковыми. Примером сообщающихся сосуд могут служить шлюзы, которые воздвигают для прохода судов в обход плотин гидроэлектростанций, или каналы, соединяющие реки.  Если в один из сообщающихся сосудов налить жидкость одной плотности, а во второй- другой, то при равновесии уровни этих жидкостей не будут одинаковыми. И это понятно. Мы ведь знаем, что давление жидкости на дно сосуда прямо пропорционально высоте столба и плотности жидкости. А в этом случае плотность жидкостей различна, поэтому высоты столбов этих жидкостей будут различны. При равенстве давлений высота столба жидкости с большой плотностью будет меньше высоты столба жидкости с меньшей плотностью.          

2.2. Применение сообщающихся сосудов.

2.2.1. В природе.

Все моря и океаны мира являются сообщающимися сосудами. Ведь они соединены между собой проливами (рис.1)

Акведук – это водяной желоб, поддерживаемый мостами. Вода бежит по акведуку над впадинами, холмами под действием собственного веса – от горных потоков к городам, расположенных в долине (рис. 2)

Артезианская скважина. Такая скважина работает по принципу сообщающихся сосудов. Под слоем почвы в низких местах скапливается вода. После бурения скважины вода  поднимается вверх до уровня верхних горизонтов грунтовых вод (рис. 3)

Кровеносно-сосудистая система человека или животного состоит из сообщающихся сосудов (рис. 4)

                    Рис. 1                                               Рис. 2

              Рис. 3                                                        Рис. 4

2.2.2. В медицине.

Капельница, разновидность клизмы  (рис5)

                                                                                       Рис. 5

2.2.3.В быту.

Использование всех виде сифонов в бытовых устройствах, где используется вода (рис.6)

Современный водопровод ( рис. 7)

                 Рис. 7

Поливка из самодельного устройства: бак, стоящий на возвышении, заполняют водой и подключают ( рис. 8)

Рис. 8

Система нагревания и охлаждения (радиатор и расширительный бачок)

 (рис. 9)

                           Рис. 9                                                                              

Шлюзовые камеры, разного рода доки на судоремонтных предприятиях, гидравлические домкраты, чернильцы – непроливашки, некоторые картриджи струйных принтеров (рис. 10)

                                  Рис. 10

Водонапорная башня.  Кроме уже упомянутых леек и чайников, вода в наши дома поступает именно благодаря этому закону. Как мы добываем чистую воду из-под земли? Выкачиваем насосом. Но нельзя же подключить по насосу к каждому крану и к каждой квартире. Поэтому придумали следующую       Рис. 11

схему – воду накачивают в водонапорную башню, представляющую из себя, по сути, огромный бак на большой высоте. А оттуда по закону сообщающихся сосудов вода под давлением течет в наши дома и льется их кранов, стоит только их открыть

2.3.          История создания фонтана.

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.

Первые фонтаны (VI в до н.э.) имели очень простое устройство, и совсем не были похожи на пышные фонтаны современности .

Постепенно греки начинали украшать их,  обкладывать плиткой, строить статуи, добивались высоких струй.

Вслед за древними Греками, фонтаны начали строить в Риме фонтаны сооружались как источники питьевой воды и для того, чтобы освежить воздух в жару. Римляне значительно усовершенствовали устройство фонтанов. Для фонтанов римляне делали трубы из обожженной глины или свинца. В эпоху расцвета Рима, фонтан стал обязательным атрибутом всех богатых домов.  Струи воды били изо рта красивых рыб или экзотических животных.

После падения древнего мира, фонтан вновь превращается лишь в источник воды. Возрождение фонтанов как искусства начинается лишь во времена Ренессанса. Наиболее известными являются фонтаны Версаля во Франции  и Петергофа в России.

   По первоначальному замыслу Петра Первого в Петергофе в честь победы над Швецией должен был быть создан фонтан с изображением Геракла, побеждающего Лернейскую гидру, но этот план не был осуществлён.  К идее установки памятного фонтана вернулись в царствование императрицы Анны Иоанновны, когда в 1734 году шла подготовка к празднованию 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.

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

Как правильно сконструировать фонтан, чтобы он хорошо служил людям?   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. Герон выяснил, что расход воды зависит от её уровня в водохранилище, от поперечного сечения канала и скорости воды в нём. 

3.                     Практическая часть

3.1.              Изготовление фонтана

Устройство фонтана основано на принципе сообщающихся сосудов.

Для изготовления фонтана я взял пластиковую бутылку емкостью 5 литров, сделал отверстие в крышке (рис.12). Вторым сосудом мне послужил пластмассовый тазик, который поставил на пол (рис. 13).  Два сосуда соединил капроновыми трубками от медицинской системы переливания растворов. Верхний сосуд заполнил водой, а в нижнем сосуде, чтобы трубка стояла устойчиво, вдел в воронку и обложил камнями.

На высоте 50 см вода не переливалась, поэтому сосуд поднял еще на 50 см. (рис. 14). Вывод: чем больше разница   высот, тем сильнее давление и выше струя фонтана.

Так же попробовал 2 трубки с разным диаметром. Из трубки с меньшим диаметров струя била выше. Вывод: чем меньше диаметр, тем выше бьет фонтан.

Когда вся вода из верхнего сосуда перельется в сосуд, стоящий ниже, фонтан перестает действовать.

       

                Рис. 12                                                                               Рис. 13                                                                

            Рис. 14

Заключение

В ходе изучения материала различных источников, узнал, что сообщающихся сосудов нас окружают очень много; они встречаются в быту, природе, медицине. Из всех сообщающихся сосудов меня заинтересовало устройство фонтана.

Исследовав, от чего зависит высота струи фонтана, я пришел к выводу:

Струя фонтана бьет выше, если:

- выше уровень воды в водяном хранилище (сосуде с водой);

- меньше диаметр пластиковой трубки.

Я совершенствовал свои умения в оформлении презентации, учился отбирать нужную информацию из различных источников.

Список литературы:

1.     Перышкин А.В. Физика. 7 кл. – 3-е изд.,доп. – М.: Дрофа, 2014-224с

2.     http://www.mirfontanov.ru/fountain_history.html 

3.     http://kuznica.com/velikie-mastera/140-chudesnye-izobreteniya-gerona-aleksandrijskogo

4.     http://www.mediaterra.ru/materials/inner/interior/fountains