Kreativní práce magický svět fontán. Prezentace k projektové práci o fyzice "princip fungování fontán" Prezentace fontán o fyzice

cíle:
rozvíjející se

vzdělávací

Zvuk fontány
Říká se, že existují tři věci, na které se můžete dívat donekonečna – oheň, hvězdy a voda. Rozjímání nad vodou - ať už je to tajemná hloubka hladké hladiny, nebo průzračné potůčky řítící se a ženoucí se kamsi jako živé - je nejen příjemné pro duši a blahodárné pro zdraví. Je v tom něco prvotního, a proto lidé vždy usilují o vodu. Ne nadarmo si děti dokážou hrát celé hodiny i v obyčejné dešťové louži. Proč jsou fontány tak atraktivní? Tak kouzelně podmanivé? Možná proto, že v šumění, šumění, hluku jejich tekoucích potůčků slyšíte smích mořské panny, přísný výkřik vodního krále nebo šplouchání zlaté rybky? Nebo proto, že tepání zpěněných potůčků v nás probouzí stejnou radost a slast jako prameny, potůčky a vodopády. Vzduch v blízkosti nádrže je vždy čistý, svěží a chladný. A ne nadarmo se říká, že voda „čistí“, „myje“ nejen tělo, ale i duši.
Asi každý si všiml, jak snáze se dýchá u vody, jak mizí únava a podráždění, jak povzbuzující a zároveň klidné je být u moře, řeky, jezera nebo rybníka. Již v dávných dobách lidé přemýšleli o tom, jak vytvořit umělé nádrže, a zvláště je zajímala záhada tekoucí vody.

Slovo fontána je latinsko-italského původu, pochází z latinského „fontis“, což se překládá jako „zdroj“. Ve smyslu to znamená proud vody vystřelující vzhůru nebo vytékající z potrubí pod tlakem. Jsou zde vodní fontány přírodního původu - prameny vyvěrající v malých potůčcích. Právě takové přírodní zdroje od pradávna přitahovaly pozornost lidí a přiměly je přemýšlet, jak tento fenomén využít tam, kde to lidé potřebují.
První fontány se objevily ve starověkém Řecku. Měly velmi jednoduchou strukturu a vůbec se nepodobaly bujným fontánám naší doby. Jejich účel byl ryze praktický. Zásobujte města a obce vodou. Řekové postupně začali zdobit své fontány. Obkládali je dlaždicemi, stavěli sochy a dosahovali vysokých trysek. Fontány se staly atributem téměř každého města. Obložené mramorem, s mozaikovým dnem, byly kombinovány buď s vodními hodinami, nebo s vodními varhanami, nebo s loutkovým divadlem, kde se postavy pohybovaly pod vlivem trysek. Historici popisují fontány s mechanickými ptáky, kteří šťastně zpívali a ztichli, když se náhle objevila sova.
Po starověkých Řekech se v Římě začaly stavět fontány. Samotné slovo fontána má římské kořeny. Římané výrazně zlepšili design fontán. Pro fontány vyráběli Římané dýmky z pálené hlíny nebo olova. V době rozkvětu Říma se kašna stala povinným atributem všech bohatých domů. Dno a stěny kašen byly zdobeny dlaždicemi. Proudy vody vycházely z tlamy krásných ryb nebo exotických zvířat.
Vývoj fontán usnadnil vynález starověkých řeckých mechaniků zákona o komunikujících nádobách, pomocí kterých patricijové upravovali fontány na nádvořích svých domů. Dekorativní fontány starověku lze snadno nazvat prototypem moderních fontán.
Po pádu antického světa se fontána opět promění pouze ve zdroj vody. Oživení kašen jako umění začalo až v období renesance. Fontány se stávají součástí architektonický soubor, jeho klíčovým prvkem.
Nejznámější jsou fontány ve Versailles ve Francii a Peterhof v Rusku.
Moderní fontány jsou krásné nejen přes den, kdy se na slunci třpytí a třpytí, ale i večer, kdy se proměňují v barevné a hudební vodní ohňostroje. Neviditelné lampy ponořené do vody dělají její proudy buď měkké šeříkové, nebo jasně oranžové, téměř ohnivé nebo nebesky modré. Různobarevné trysky bijí a vydávají zvuky, které splývají v melodii...
F. I. Tyutchev.
KAŠNA

Vypadat jako živý mrak
Zářící fontána víří;
Jak to hoří, jak se to tříští
Na slunci je vlhký kouř.
Pozvedl svůj paprsek k nebi, on
Dotkl se drahocenných výšin -
A opět ohnivě zbarveným prachem
Odsouzen k pádu na zem.

O vodním dělu smrtelné myšlenky,
Ó nevyčerpatelné vodní dělo!

Jak nepochopitelný zákon
Nabádá tě to, trápí tě to?
Jak dychtivě usiluješ o nebe!
Ale ruka je neviditelná a smrtelná
Váš paprsek je vytrvalý, láme se,
Hodí se v cákání z výšky.

Podívejme se na schéma návrhu fontány. Design fontány je založen na principu komunikujících nádob, nám známých z fyziky. Voda se shromažďuje v nádobě umístěné nad umyvadlem fontány. V tomto případě bude tlak vody na výstupu z fontány roven rozdílu výšek vody H1. V souladu s tím, čím větší je rozdíl mezi těmito výškami, tím silnější je tlak a tím výše proud fontány zasáhne. Průměr výstupu fontány také ovlivňuje výšku trysky fontány. Čím je menší, tím vyšší fontána střílí.

Experimentujte s trubicí a trychtýřem
OTÁZKY pro děti (úkoly)
Úkol 1. Historický. Obyvatelé moderního Říma stále využívají zbytky vodovodního systému postaveného jejich předky. Ale římský vodovodní systém nebyl položen v zemi, ale nad ní, na vysokých kamenných pilířích. Inženýři se obávali, že v nádržích propojených velmi dlouhým potrubím (nebo žlabem) se voda nebude usazovat na stejné úrovni a že po svahu půdy v některých oblastech voda nepoteče nahoru. Proto obvykle dávali zásobování vodou rovnoměrný spád podél celé cesty (to často vyžadovalo buď provést obtok vody, nebo postavit vysoké, silné podpěry). Jedna z římských dýmek je dlouhá 100 km, přičemž přímá vzdálenost mezi jejími konci je poloviční.
? Měli inženýři starověkého Říma pravdu? Pokud ne, jaká byla jejich chyba?
Úkol 2. Konstrukce. K dispozici máte pravítko a komunikující nádoby naplněné kapalinou.
? Jak je můžete použít k nakreslení přísně vodorovné čáry na tabuli? Předveďte to. Přemýšlejte o tom, kde v praxi můžete na takový problém narazit.

Zážitek „Fontána ve vzduchu“.

Fontána Volavka

Jedním ze zařízení popsaných starověkým řeckým vědcem Herónem z Alexandrie byla Heronova kouzelná fontána. Hlavním zázrakem této kašny bylo, že voda z kašny vytékala sama, bez použití jakéhokoli vnějšího zdroje vody. Princip fungování fontány je dobře patrný na obrázku. Pojďme se blíže podívat na to, jak fungovala Volavkova fontána.
Volavčí fontána se skládá z otevřené mísy a dvou uzavřených nádob umístěných pod mísou. Z horní misky do spodní nádoby vede zcela utěsněná trubice. Pokud nalijete vodu do horní misky, voda začne protékat trubicí do spodní nádoby a vytlačí odtud vzduch. Protože je spodní nádoba sama o sobě zcela utěsněná, vzduch vytlačený vodou přes utěsněnou trubici přenáší tlak vzduchu do střední nádoby. Tlak vzduchu ve střední nádobě začne vytlačovat vodu a fontána začne fungovat. Pokud bylo pro zahájení práce nutné nalít vodu do horní misky, pak pro další provoz fontány byla již použita voda, která spadla do misky ze střední nádoby. Jak můžete vidět, design fontány je velmi jednoduchý, ale to je jen na první pohled.
Stoupání vody do horní mísy je prováděno tlakem vody výšky H1, zatímco fontána zvedá vodu do mnohem větší výšky H2, což se na první pohled zdá nemožné. To by ostatně mělo vyžadovat mnohem větší tlak. Fontána by neměla fungovat. Ale znalosti starých Řeků se ukázaly být tak vysoké, že přišli na to, jak přenést tlak vody ze spodní nádoby do střední nádoby nikoli vodou, ale vzduchem. Vzhledem k tomu, že hmotnost vzduchu je výrazně nižší než hmotnost vody, je tlaková ztráta v této oblasti velmi nepatrná a fontána vystřeluje z mísy do výšky H3. Výška fontánového paprsku H3, bez zohlednění tlakových ztrát v trubkách, bude rovna výšce tlaku vody H1.

Aby tedy voda fontány stékala co nejvýše, je nutné provést konstrukci fontány co nejvýše a tím zvětšit vzdálenost H1. Kromě toho musíte zvednout střední nádobu co nejvýše. Pokud jde o fyzikální zákon o zachování energie, ten je plně dodržován. Voda ze střední nádoby proudí vlivem gravitace do spodní nádoby. To, že tudy prochází horní miskou a přitom tam střílí jako fontána, nijak neodporuje zákonu o zachování energie. Jak víte, provozní doba takových fontán není nekonečná, nakonec všechna voda ze střední nádoby přeteče do spodní a fontána přestane fungovat. Na příkladu stavby Heronovy fontány vidíme, jak vysoké byly znalosti vědců starověkého Řecka

Nedaleko Petrohradu je Peterhof - soubor parků, paláců a fontán. Na mramorovém obelisku stojícím poblíž plotu Horní zahrady Peterhofu jsou vytesána čísla: 29. To je vzdálenost v kilometrech z Petrohradu do brilantního venkovského sídla ruských císařů a nyní světově proslulého „hlavního města fontány“ - Peterhof. Jedná se o jediný soubor na světě, jehož fontány fungují bez čerpadel nebo složitých vodních tlakových konstrukcí. Využívá se zde principu komunikujících nádob - rozdíl hladin, ve kterých jsou umístěny fontány a zásobní jezírka. Když se k Peterhofu přiblížíte od moře, otevře se majestátní panorama: nejvíc vysoký bod zaujímá Velký palác, tyčící se na okraji přírodní 16metrové terasy. Na jejím svahu se Grand Cascade třpytí zlatem soch a stříbrem fontánových trysek. Před kaskádou a uprostřed vodního kbelíku se vznáší silný proud Samsonovy fontány a poté se vody řítí do zálivu podél přímého, šípovitého mořského kanálu, což je plánovací osa sever-jih. . Kanál je jedním z nejstarší budovy Peterhof, naznačený již v prvních plánech načrtnutých samotným Petrem I. Kanál rozděluje Dolní park, jehož rozloha je 102 hektarů, na dvě části, běžně nazývané „západní“ a „východní“.
Na východě se nachází palác Monplaisir, kaskáda „Šachové hory“ a „Římské“ fontány, fontány „Pyramida“ a „Slunce“ a fontány s petardami. V západní části se nachází pavilon Ermitáž a Marly Palace, kaskáda Golden Mountain, fontány Menager a Cloches. Nebylo náhodou, že si Peter vybral právě toto místo pro stavbu Peterhofu. Při průzkumu oblasti objevil několik nádrží napájených prameny tryskajícími ze země. Během léta 1721 byly vybudovány zdymadla a kanál, kterým voda z nádrží z Ropshinských výšin gravitačně proudila do zásobních bazénů Horní zahrady a zde bylo možné instalovat pouze trysky fontán malé výšky. Jiná věc je Dolní park, který se nachází na úpatí terasy. Voda z 16metrové výšky potrubím z bazénů Horní zahrady na principu komunikujících nádob se silou řítí dolů, aby stoupala v mnoha vysokých tryskách ve fontánách parku. Celkem jsou v Dolním parku a Horní zahradě 4 kaskády a 191 fontán (včetně kaskádových vodních děl).
Principy zásobování vodou objevené Petrem I. platí dodnes, což svědčí o talentu zakladatele Peterhofu.
Během Velké vlastenecké války fašističtí útočníci zcela zničili systém fontán Petrodvorets. Odstraňovali a odváželi sochy, včetně slavné sochy „Samson“, která byla rozřezána na kusy a také poslána do Německa, na mnoha místech vyřezali olověná potrubí, strhli olověné plechy z prahů Velké kaskády, odstranili trysky a také jako všechny barevné kování kovy Naštěstí byla značná část soch a dalších uměleckých děl včas evakuována.
Sovětská armáda, která osvobodila Petrodvorec, tam našla jen ruiny; systém fontány byl z 80 procent zničen. V současné době byly v důsledku rozsáhlých restaurátorských prací obnoveny hlavní kašny Petrodvorce.

Model fontány

Fontány odedávna přitahovaly umělce a básníky. O těchto kouzelných proudech vody bylo napsáno mnoho básní. Jednou ze slavných básní je báseň A.S. Puškin "Bakhchisarai Fontána" (úryvek)
Fontána lásky, živá fontána!
Přinesl jsem ti dvě růže jako dárek.
Miluju tvůj tichý rozhovor
A poetické slzy.

Tvůj stříbrný prach
Kropí mě studenou rosou:
Ó, nalijte, nalijte, radostný klíč!
Murmur, pobrukuj mi svůj příběh...

Naše děti byly také pozvány, aby se vyzkoušely jako básníci. Pojďme si poslechnout, co z toho vzešlo.

Básně od chlapů

„Diamantové fontány létají s veselým hlukem k oblakům...“ – tak poeticky a obrazně mluvil Alexandr Sergejevič Puškin o fontánách starověkého Petrohradu. Cítil radost a touhu po transcendentálních výšinách v magické řeči fontánových trysek. Není divu, že se v duši člověka rodí mnoho různých asociací, když v živém závoji fontány náhle zabliká vícebarevná duha. V posledních letech se ve městech začalo objevovat stále více fontán jedna za druhou a začali využívat schopnosti fontán k pořádání nádherných fontánových show. Fontány používané při akcích mají samozřejmě svůj význam
atd.................

Úžasný výtvor starověkého vynálezce Herona Alexandrijského - věčná fontána

Starověké arabské rukopisy nám přinesly příběh o úžasných výtvorech starověkého vynálezce Herona Alexandrijského. Jednou z nich je nádherná zázračná mísa v chrámu, ze které vytékala fontána. Nikde nebylo vidět žádné přívodní potrubí a uvnitř žádné mechanismy

Nárokovaný vynález se výrazně liší od hraček Viktora Žigunova (Rusko) a Johna Folkise (USA), patentovaných v letech studená válka. Kdo ví, když se o tento vynález zajímaly takové velmoci, zda se jedná o perpetum mobile nebo prostě o jeden z univerzálních motorů starověkého řeckého vědce. Volavka Alexandrijská lidstvo ztraceno na 2000 let.

Účelem vynálezu je dokázat celému světu, že Volavčí fontána není mýtus nebo primitivní design, ale skutečný, prakticky možný design, který se pokoušejí rozluštit již 2000 let.

Nárokovaný vynález je určen k odhalení skutečného designu Fontána Volavka, na úrovni znalostí starověkých řeckých vědců, které se mnoho vědců po 2000 let pokoušelo odhalit dodnes, bez viditelných mechanismů a přívodních trubek, které by mohly vytvořit efekt perpetu mobile.

Fontána Volavka sestává ze tří skleněných nádob - vnější 1, střední 2 a vnitřní 3, ale na rozdíl od prototypu Viktora Žigunova jsou umístěny jedna uvnitř druhé. Vnější nádoba 1 má tvar otevřené mísy, do které se nalévá voda, takže voda ukrývá dvě nádoby 2 a 3 - slepené tak, aby se vytvořilo vakuum 6 a tepelná izolace mezi vodou z nádoby 1 a vzduchem v nádoba 3. Také nádoba 3 je pracovní kapacita. V nádobě 3 jsou dva otvory - shora, kde je trubka pevně zasunuta, ke dnu nádoby a zespodu, kde je umístěn ventil 5. Voda z vnější nádoby 1, pod atmosférickým tlakem, přes ventil 5 vstupuje do vnitřní nádoby 3 a stlačuje ten, který se nachází mezi trubkou 4 a vnějšími stěnami nádoby 3 vzduch, dokud se nevyrovná atmosférický tlak v nádobě 1 a tlak vzduchu v nádobě 3. Sluneční paprsky procházejí nádobami 1 a 2, tvořící vodní lupu (dvě skleněné čočky naplněné vodou), a jsou zesíleny vakuem 6 mezi nádobami 2 a 3, stěny nádoby 3 a vzduch v nádobě 3 se ohřívají. Vzduch v nádobě 3 expanduje a tlačí voda vytéká z nádoby 3 trubicí 4, čímž se vytvoří fontána. Hladina vody v nádobě 1 stoupá a podle toho
atmosférický tlak vody v nádobě 1 se zvyšuje, takže jakmile je rovnost atmosférického tlaku v nádobě 1 a tlaku vzduchu v nádobě 3 porušena, voda vstupuje do nádoby 3 přes ventil 5, ochlazuje a stlačuje vzduch v nádobě 3 a proces se opakuje. V tomto vynálezu se tedy energie slunečních paprsků přeměňuje na pohyb vody. Fontána funguje každý den, bez viditelných mechanismů a
přívodní potrubí.

Výhodou je, že nádoby není třeba přeskupovat ani převracet. Fontána funguje každý den bez viditelných mechanismů či přívodního potrubí a na jakémkoli místě, kam dopadají sluneční paprsky.

Přes skleněnou nádobu 1 naplněnou vodou je obtížné vidět vnitřní skleněné nádoby a vytváří efekt perpetum mobile, který žádný vědec nedokázal zopakovat po 2000 let.

„Závislost výšky trysky fontány na fyzických parametrech“

Černogorsk - 2014

MBOU "Lyceum"

Úvod

Účel studia

Hypotéza

Cíle výzkumu

Metody výzkumu

já Teoretická část

1. Historie vzniku fontán

2. Fontány v Khakassii

3. Historie vzhledu kašny v Petrohradě

4. Tlak jako hnací síla provozu fontán:

4.1 Tlakové síly kapaliny

4.2 Tlak

4.3 Princip činnosti komunikujících plavidel

4.4 Technické řešení fontán

II. Praktická část

1.Vliv různých modelů fontán.

1.1 Fontána v prázdnotě.

1.2 Fontána Volavky.

2. Model fontány

III. Závěr

IV. Bibliografie

PROTI. aplikace

ÚVOD

Fontány jsou nepostradatelnou ozdobou klasického pravidelného parku. A.S. Pushkin dobře řekl o jejich kráse:

Diamantové fontány létají

S veselým hlukem k oblakům,

Modly pod nimi září...

Drcení o mramorové bariéry,

Perla, ohnivý oblouk

Vodopády padají a šplouchají.

Často obdivujeme krásu fontán v našem hlavním městě Abakanu.. Každá nová fontána. To je nové pohádka, nový báječný kout, kde se obyvatelé města snaží. Dlouho jsme s dědou sledovali, jak se v našem parku staví fontána. Zeptal jsem se dědečka, jestli je možné udělat fontánu doma. Vyskytl se problém. Společně jsme začali přemýšlet, jak tento problém vyřešit. Když jsme byli zasvěceni do studentů lycea, viděl jsem poprvé v laboratorních podmínkách fontánu.

Opravdu jsem přemýšlel o tom, jak a proč fontána funguje. Požádal jsem svého učitele fyziky, aby mi pomohl přijít na to. Rozhodli jsme se na tuto otázku odpovědět a provést studii.

Téma, které jsem si vybral, je v současnosti zajímavé a aktuální..Vzhledem k tomu, že fontány jsou jedním z hlavních prvků krajinného designu parkové oblasti, v horkém létě zdrojem vody a každý kout města se pomocí fontány stává krásnějším a útulnějším.

ÚČEL STUDIA: Zjistěte, jak a proč fontána funguje a na jakých fyzických parametrech závisí výška trysky ve fontáně.

HYPOTÉZA: Předpokládám, že fontánu lze vytvořit na základě vlastností komunikujících nádob a výška trysky ve fontáně závisí na vzájemné poloze těchto komunikujících nádob.

CÍLE VÝZKUMU:

Rozšiřte své znalosti na téma „Komunikující nádoby“.

Využijte nabyté znalosti k plnění kreativních úkolů.

METODY VÝZKUMU:

Teoretické – studium primárních zdrojů.

Laboratoř – provádění experimentu.

Analytický – analýza získaných výsledků.

Syntéza je zobecněním teoretických materiálů a získaných výsledků. Vytvoření modelu.

1. HISTORIE TVORBY FONTÁN

Říká se, že existují tři věci, na které se můžete dívat donekonečna – oheň, voda a hvězdy. Rozjímání nad vodou - ať už je to tajemná hloubka hladké hladiny, nebo průzračné potůčky řítící se a ženoucí se kamsi jako živé - je nejen příjemné pro duši a blahodárné pro zdraví. Je v tom něco prvotního, a proto lidé vždy usilují o vodu. Ne nadarmo si děti dokážou hrát celé hodiny i v obyčejné dešťové louži. Vzduch v blízkosti nádrže je vždy čistý, svěží a chladný. A ne nadarmo se říká, že voda „čistí“, „myje“ nejen tělo, ale i duši.

Asi každý si všiml, jak snáze se dýchá u vody, jak mizí únava a podráždění, jak povzbuzující a zároveň klidné je být u moře, řeky, jezera nebo rybníka. Již v dávných dobách lidé přemýšleli o tom, jak vytvořit umělé nádrže, a zvláště je zajímala záhada tekoucí vody.

ztichl, když se náhle objevila sova. Další vývoj

se stavbou fontán se začalo ve starém Římě. Objevily se zde první levné dýmky – vyráběly se z olova, kterého po zpracování stříbrné rudy zbylo hodně. V prvním století našeho letopočtu se v Římě díky závislosti obyvatel na fontánách spotřebovalo 1300 litrů vody denně na jednoho obyvatele. Od té doby měl každý bohatý Říman ve svém domě malý dvůr a bazén a uprostřed krajiny byla vždy malá fontána. Tato fontána hrála roli zdroje pití vody a zdrojem chladu v horkých dnech. Vývoj fontán usnadnil vynález starověkých řeckých mechaniků zákona o komunikujících nádobách, pomocí kterých patricijové upravovali fontány na nádvořích svých domů. Dekorativní fontány starověku lze snadno nazvat prototypem moderních fontán. Následně se fontány vyvinuly ze zdroje pitné vody a chladu v dekorativní ozdobu majestátních architektonických celků. Jestliže ve středověku kašny sloužily pouze jako zdroj vody, pak se s počátkem renesance staly kašny součástí architektonického celku, nebo dokonce jeho klíčovým prvkem.(Viz příloha 1)

2. Fontány v Khakassii

V hlavním městě Khakassian, ve městě Abakan, byla na malé nádrži v parku postavena unikátní fontána. Faktem je, že fontána je plovoucí. Skládá se z čerpadla, plováku, světla a fontánové trysky. Nová fontána je zajímavá tím, že se snadno instaluje i demontuje, lze ji instalovat naprosto na libovolné místo v nádrži. Výška proudnice je tři a půl metru. Zajímavá vlastnost návrhy fontán je přítomnost různých vodních vzorů. Tato fontána je v létě v provozu nepřetržitě. (Viz příloha 2)

Stavba fontány byla dokončena v blízkosti správy města Abakan.

Voda zde nestoupá, ale

sestupuje podél krychlových struktur dolů do květináčů s vodou

rostliny. Mísa fontány je obložena přírodním dlažebním kamenem. Projekt byl vyvinut architekty Abakan. Krychlové stavby jsou stylizovány tak, aby připomínaly architekturu budovy oddělení urbanismu (viz příloha 3)

3. Historie vzhledu kašny v Petrohradě.

Umístění měst podél břehů řek, množství přírodních vodních nádrží, vysoká hladina podzemní vody a rovinatý terén - to vše nepřispělo k výstavbě fontán v Rusku ve středověku. Vody bylo dost a bylo snadné se k ní dostat. První fontány jsou spojeny se jménem Petra I.

V roce 1713 navrhl architekt Lebdon postavit v Peterhofu fontány a zásobit je „hracími vodami, protože parky jsou extrémně nudné

zdát se." Soubor parků, paláců a kašen Peterhofu vznikl v první čtvrtině 18. století. jako druh triumfálního pomníku na počest úspěšného dokončení ruského boje o přístup k Baltské moře(144 fontán, 3 kaskády). Počátek stavby se datuje do roku 171.

Francouzský mistr navrhoval „vybudovat stavby pro příjem vody, jako ve Versailles, z nichž by se zvyšovala voda Finský záliv. To by na jedné straně vyžadovalo výstavbu čerpacích staveb a na druhé straně dražších, než jsou ty, které jsou určeny pro využití sladké vody. Proto se v roce 1720 sám Petr I. vydal na výpravu do okolí a 20 km od Peterhofu, na tzv. Ropshinských výšinách, objevil velké zásoby pramenů a podzemní vody. Stavbou vodovodu byl pověřen první ruský hydrotechnik Vasilij Tuvolkov.

Princip fungování fontán Peterhof je jednoduchý: voda proudí gravitací do trysek nádrží. Používá se zde zákon komunikujících nádob: rybníky (nádrže) jsou umístěny výrazně výše než území parku. Například rybník Rozovopavilionny, kde pramení Samsonovský vodovod, se nachází v nadmořské výšce 22 m nad úrovní zálivu. 5 fontán Horní zahrady slouží jako zásobárna vody pro Velkou kaskádu.

Nyní pár slov o kašně Samson - hlavní ze všech kašen Peterhof, pokud jde o výšku a sílu trysky. Pomník byl postaven v roce 173 na počest 25. výročí bitvy u Poltavy, která rozhodla o výsledku severní války ve prospěch Ruska. Zobrazuje biblického hrdinu Samsona (bitva se odehrála 28. června 1709 na den sv. Samsona, který byl považován za nebeského patrona ruské armády), jak trhá čelisti lvu (do státního znaku Švédska patří např. obrázek lva). Tvůrcem fontány je K. Rastrelli. Práce fontány je zdůrazněna zajímavým efektem; když se fontány v Peterhofu zapnou, ve lví tlamě se objeví voda a proud se postupně zvyšuje a stoupá, a když dosáhne limitu, což symbolicky demonstruje výsledek boje, začnou fontány proudit

"Tritons" na horní terase Kaskády ("Sirény a Naiady"). Ze skořápek, do

kdo troubí mořských božstev, tryskaly trysky fontán v širokých obloucích: páni vody troubí na slávu hrdiny.

V roce 1739 Pro císařovnu Annu Ioannovnu byla podle nákresů kancléře A.D. Tatiščeva v blízkosti Ledového domu vyrobena jakási fontána: postava slona v životní velikosti, z jehož chobotu vycházel proud vody vysoký 17 metrů (voda byla dodávané čerpadlem) a hořící olej se v noci vyhazoval ven. Před vstupem do ledovny také dva delfíni vyvrhli proudy oleje.

Ve většině případů byly k vytvoření fontán v Peterhofu použity čerpadla. K tomuto účelu bylo v Rusku poprvé použito parní atmosférické čerpadlo. Byl postaven na příkaz Petra I. v letech 1717-1718. a instalován v jedné z místností jeskyně Summer Garden, aby přivedl vodu do fontán.

Petrohradské fontány fungují denně po dobu pěti měsíců (od 9. května do konce října) (spotřeba vody za 10 hodin je 100 000 m3).

Den svatého Samsona, který porazil lva, se kryl 27. června 1709 s porážkou Švédů u Poltavy. „Rus Samson skvěle roztrhal řvoucího rakouského lva na kusy,“ řekli o něm jeho současníci. Samson znamenal Petra I. a lev Švédsko, v jehož erbu je toto zvíře vyobrazeno.

Grand Cascade se skládá z 64 fontán, 255 soch, basreliéfů, maskaronů a dalších dekorativních architektonických detailů v Peterhofu, díky čemuž je tato fontánová struktura jednou z největších na světě.

Horní zahrada se před palácem rozprostírá jako luxusní koberec. Jeho počáteční plánování bylo provedeno v letech 1714-1724. architekti Braunstein a Leblon. V Horní zahradě je pět fontán: 2 fontány Square Ponds, Dubová, Mezheumny a Neptun. (Viz příloha 4)

Tlak jako hnací síla fontán

4.1 Tlakové síly kapaliny.

Každodenní zkušenost nás učí, že kapaliny působí známými silami na povrch pevných těles, která jsou s nimi v kontaktu. Tyto síly nazýváme tlakové síly tekutiny.

Když prstem zakryjeme otvor otevřeného vodovodního kohoutku, cítíme sílu tekutiny, která na náš prst tlačí. Bolest v uších, který zažívá plavec, který se potápí do velkých hloubek, je způsobena silami tlaku vody na ušní bubínek. Teploměry pro měření teploty v hlubokém moři musí být velmi odolné, aby je tlak vody nerozdrtil.

Kvůli obrovským tlakovým silám ve velkých hloubkách musí mít trup ponorky mnohem větší pevnost než trup hladinové lodi. Tlakové síly vody na dně lodi podpírají loď na hladině a vyrovnávají gravitační sílu, která na ni působí. Na dno a stěny nádob naplněných kapalinou působí tlakové síly: nalitím rtuti do gumového balónku vidíme, že se jeho dno a stěny ohýbají směrem ven. (Viz příloha 5.6)

Nakonec působí tlakové síly z některých částí kapaliny na jiné. To znamená, že pokud bychom odstranili jakoukoli část kapaliny, pak pro udržení rovnováhy zbývající části by bylo nutné vyvinout určité síly na výsledný povrch. Síly nutné k udržení rovnováhy se rovnají tlakovým silám, kterými odebíraná část kapaliny působí na zbývající část.

Tlakové síly na stěny nádoby obsahující kapalinu nebo na povrch pevného tělesa ponořeného do kapaliny nepůsobí v žádném konkrétním bodě povrchu. Jsou rozmístěny po celém povrchu kontaktu mezi pevnou látkou a kapalinou. Proto síla tlaku na daný povrch závisí nejen na stupni stlačení kapaliny, která je s ním v kontaktu, ale také na velikosti tohoto povrchu.

Aby bylo možné charakterizovat rozložení tlakových sil bez ohledu na velikost povrchu, na který působí, je zaveden pojem tlak.

Tlak na plochu je poměr tlakové síly působící na tuto plochu k ploše plochy. Je zřejmé, že tlak je číselně roven tlakové síle působící na plochu, jejíž plocha je rovna jedné.

Tlak budeme označovat písmenem p. Pokud je tlaková síla na danou oblast rovna F a plocha oblasti je rovna S, pak bude tlak vyjádřen vzorcem

p = F/S.

Pokud jsou tlakové síly rozloženy rovnoměrně po určité ploše, pak je tlak v každém bodě stejný. Jedná se například o tlak na povrch pístu stlačující kapalinu.

Často se však vyskytují případy, kdy jsou tlakové síly rozloženy po povrchu nerovnoměrně. To znamená, že na stejné oblasti na různých místech povrchu působí různé síly. (Viz příloha 7)

Nalijeme vodu do nádoby se stejnými otvory v boční stěně. Uvidíme, že spodní proud vytéká na větší vzdálenost a horní proud na kratší vzdálenost.

To znamená, že na dně nádoby je větší tlak než nahoře.

4.3 Princip činnosti komunikujících nádob.

Nádoby, které mají spojení nebo společné dno mezi sebou, se obvykle nazývají komunikující.

Vezměme si řadu nádob různých tvarů, spojených na dně trubicí.

Obr.5. Ve všech komunikujících nádobách je voda na stejné úrovni

Pokud do jedné z nich nalijete kapalinu, kapalina proteče trubičkami do zbývajících nádob a usadí se ve všech nádobách na stejné úrovni (obr. 5).

Vysvětlení je následující. Tlak na volné povrchy kapaliny v nádobách je stejný; rovná se atmosférickému tlaku.

Všechny volné plochy tedy patří ke stejné rovné ploše, a proto musí být ve stejné horizontální rovině. (Viz příloha 8, 9)

Konvice a její hubice jsou komunikující nádoby: voda v nich je na stejné úrovni. To znamená, že výlevka konvice musí dosahovat stejné výšky jako horní okraj nádoby, jinak nelze konvici naplnit až po okraj. Když konvici nakloníme, hladina vody zůstane stejná, ale hubice jde dolů; když dosáhne hladiny vody, voda začne vytékat.

Pokud je kapalina ve spojovacích nádobách na různých úrovních (toho lze dosáhnout umístěním přepážky nebo svorky mezi spojovací nádoby a přidáním kapaliny do jedné z nádob), vzniká tzv. tlak kapaliny.

Tlak je tlak vytvářený hmotností sloupce kapaliny s výškou rovnou rozdílu hladin. Pod vlivem tohoto tlaku bude kapalina, pokud je svěrka nebo přepážka odstraněna, proudit do nádoby, kde je její hladina nižší, dokud se hladiny nevyrovnají.

Zcela jiného výsledku se dosáhne, pokud se do různých noh komunikujících nádob nalijí heterogenní kapaliny, to znamená, že jejich hustoty jsou různé, například voda a rtuť. Nižší sloupec rtuti vyrovnává vyšší sloupec vody. Vezmeme-li v úvahu, že podmínkou rovnováhy je rovnost tlaků vlevo a vpravo, zjistíme, že výška sloupců kapaliny v komunikujících nádobách je nepřímo úměrná jejich hustotám.

V životě se s nimi setkáváme poměrně často: různé konvice na kávu, konve, odměrky vody na parních kotlích, stavidla, vodovodní potrubí, trubka ohnutá kolenem - to vše jsou příklady komunikujících nádob.

Princip fungování komunikujících nádob je základem fungování fontán.

Dnes už málokdo přemýšlí o tom, jak fontány fungují. Jsme na ně tak zvyklí, že když jedeme kolem, jen tak ledabyle mrkneme.

A opravdu, co je zde zvláštního? Stříbřité proudy vody pod tlakem stoupají vysoko a rozptylují se do tisíců křišťálových cákanců. Ale ve skutečnosti není všechno tak jednoduché. Fontány mohou být vodní tryskové, kaskádové nebo mechanické. Fontány jsou petardy (například v Peterhofu), různých výšek, tvarů a každá má své jméno.

Dříve byly všechny fontány s přímým průtokem, to znamená, že fungovaly přímo z vodovodu, ale nyní se používá „recirkulační“ přívod vody pomocí výkonných čerpadel. Fontány také proudí různými způsoby: dynamické trysky (mohou měnit výšku) a statické trysky (trysky na stejné úrovni).

V zásadě si fontány zachovávají svou historickou hodnotu

vzhled, pouze jejich „výplň“ je moderní. I když samozřejmě byly postaveny již dříve, s velkým efektem, jedním z takových příkladů je kašna v Alexandrově zahradě.

Je již 120 let stará, ale některé dýmky se dochovaly v dobrý stav. (Viz příloha 10)

II . Působení různých modelů fontán.

Prováděl jsem výzkum na téma „Fontána v prázdnotě“. K tomu jsem si vzal dvě baňky. Na první jsem nasadil gumovou zátku a přes ni prošla tenká skleněná trubička. Na opačný konec umístěte gumovou hadici. Do druhé baňky jsem nalil obarvenou vodu.

Pomocí pumpy jsem odčerpal vzduch z první baňky a baňku otočil. Spustil jsem gumovou hadičku do druhé baňky s vodou. Vlivem rozdílu tlaků tekla voda z druhé baňky do první.

Zjistil jsem, že čím méně vzduchu v první baňce, tím silnější bude proud z druhé.

Dělal jsem výzkum na téma "Volavkova fontána". K tomu jsem potřeboval vyrobit zjednodušený model Volavky fontány. Vzal jsem malou baňku a vložil do ní kapátko. V mém experimentu s použitím tohoto modelu jsem umístil baňku dnem vzhůru. Když jsem otevřel kapátko, voda vytékala z baňky proudem.

Poté jsem baňku spustil o něco níž, voda tekla mnohem pomaleji a proud se mnohem zmenšil. Po provedení příslušných změn jsem zjistil, že výška trysky ve fontáně závisí na vzájemné poloze komunikujících plavidel.

Závislost výšky trysky ve fontáně na vzájemné poloze komunikujících nádob. (Viz příloha 11)

Závislost výšky proudnice ve fontáně na průměru otvoru.

(Viz příloha 12)

Závěr: výška trysky fontány závisí na:

V závislosti na vzájemné poloze komunikujících nádob platí, že čím vyšší je z komunikujících nádob, tím větší je výška proudu.

Čím menší je průměr otvoru, tím větší je výška trysky.

Model fontány

Abyste mohli postavit fontánu na osobním pozemku, musíte vytvořit model fontány, zjistit, jak postavit fontánu a kam nainstalovat nádrž na zásobování vodou. Návrh fontány byl vyroben doma. Po zdobení samotného modelu fontány

Pomocí kapátka se k němu připevnila baňka (viz příloha 13) Pokud baňku spustíte dolů,

pak voda poteče velmi pomalu, a pokud zvednete baňku na druhou polici, voda poteče nahoru velkým proudem.

III. Závěr.

Cílem mé práce bylo rozšířit oblast osobních znalostí na téma „Komunikující nádoby“ a využít nabyté znalosti ke splnění kreativního úkolu. V průběhu své práce jsem odpověděl na otázku: co je hnací silou provozu fontán a dokázal vytvořit různé provozní modely fontán.

Postavil jsem model fontány a studoval technické zařízení fontány. Provedeny experimenty na téma „Komunikující nádoby“.

V budoucnu plánujeme s dědou na našem osobním pozemku postavit fontánu s využitím znalostí a dat, které jsme získali při zkoumání technické struktury fontán.

Závěr: Voda ve fontáně ve fontáně funguje na principu Volavky.

IV. Bibliografie.

"Fyzická encyklopedie" výkonný ředitel A. M. Prokhov.

Moskva město. Ed. " Sovětská encyklopedie» 1988, 705 stran.

„Encyklopedický slovník mladého fyzika“ Comp. V. A. Čujanov - 2. M.: Pedagogika, 1991 - 336 stran.

D. A. Kucharians a A. G. Raskin „Zahrady a parky“ palácové soubory Petrohrad a předměstí."
Dodatek 9.

Dodatek 10.

Dodatek 11.

Průměr otvoru

Výška nádrže

Výška trysky

0,1 cm

50 cm

2,5 cm

0,1 cm

1 m

3,5 cm

0,1 cm

130 cm

5 cm

Dodatek 12.

Průměr otvoru

Výška nádrže

Výška trysky

0,1 cm

50 cm

2,5 cm

0,3 cm

50 cm

2 cm

0,5 cm

50 cm

1,5 cm

Dodatek 13.

Dodatek 14.

Dokončili žáci 7. ročníku

Mokaev Alim, Tumenov Amiran, Boziev Islam, Orakova Margarita

Cílová: zvážit fungování zákona o komunikujících nádobách na příkladu provozu cirkulačních fontán.

úkoly:

1. Studijní materiál o fontánách: jejich typy a principy fungování.

2. Navrhněte uspořádání cirkulační fontány

3. Vytvořte sbírku fontán ve městě Nalčik.

4. Analyzujte obdržené informace a vyvodte závěry o struktuře a principu fungování fontán.

Metody:

Studium literárních a jiných informačních zdrojů, provádění experimentů, analýza informací a výsledků.

Relevance problému

Působení vody na člověka lze nazvat skutečně magickým. Zvuk fontány zbaví stresu, uklidní a dá zapomenout na starosti.

Nyní se myšlenky umění dočkaly nového ztělesnění – spojují myšlenky architektů, umělců a specialistů ve vysoce technických oborech. .

Design fontány je založen na principu komunikujících nádob, který je nám známý z fyziky: Ve spojovacích nádobách jakéhokoli tvaru a průřezu jsou povrchy homogenní kapaliny nastaveny na stejnou úroveň .

Voda se shromažďuje v nádobě umístěné nad umyvadlem fontány. V tomto případě bude tlak vody na výstupu z fontány roven rozdílu výšek vody H1. V souladu s tím, čím větší je rozdíl mezi těmito výškami, tím silnější je tlak a tím výše proud fontány zasáhne. Průměr výstupu fontány také ovlivňuje výšku trysky fontány. Čím je menší, tím vyšší fontána střílí.

Cirkulační fontána

V cirkulačních fontánách proudí voda v uzavřeném kruhu. Jejich hlavní nádrž je umístěna na dně. Voda z nádrže stoupá hadicí výše pomocí čerpadla. Hadice vede uvnitř a zvenku není vidět. Fontány založené na cirkulačním principu nevyžadují přívod vody. Vodu stačí jednou zalít a poté dolévat, jak se odpařuje.

Přírodní fontány

gejzíry, prameny a

artézské vody

Umělé fontány:

ulice, krajina, interiér

Fontána v lázeňském hotelu

"Sindika"

Fontána před Státním kinem a koncertním sálem

Fontána u kina

"Východní"

Fontána na Avenue Šógentsuková

Fontána na náměstí 400. výročí znovusjednocení s Ruskem

10 nejúžasnější fontány na světě

Moonlight Rainbow Fountain (Soul) - nejdelší fontána na mostě

2. Fontána krále Fahda (Jeddah) -

nejvyšší

3. Dubai Fountain complex (Dubai) – největší a nejdražší

4. Korunní fontána (Chicago) -

nejmezinárodnější

5. Fontány Peterhof (Petrohrad) - nejluxusnější

6. Fountain of Wealth (Singapur) - fontána postavená podle Feng Shui

7. Bellagio Fountain (Las Vegas) - nejznámější tančící fontána v Americe

8. Plovoucí fontány (Osaka)

- nejvzdušnější

9. Merkurova fontána (Barcelona)

- nejjedovatější

Experimentální část práce

Vyrobit fontánu je problém, nebo úkol, který je třeba vyřešit. Přirozeně se okamžitě objevily vývojové problémy.

Hypotéza:

Zkuste využít toho, že v komunikujících nádobách je homogenní kapalina na stejné úrovni k vytvoření fontány
Pokud bude fontána fungovat, zjistěte, zda výška fontány závisí na průměru tubusu

Výsledky práce:

Rádi bychom vám představili oběhové fontány.

Provedený výzkum: „Kontrola závislosti výšky sloupu fontány na průměru trubky“

Závěr:

Výška fontány závisí na průměru trubky. Čím menší je průměr trubky, tím vyšší je sloup fontány.

Závěry:

1. Všechny fontány používají komunikující nádoby

2. V komunikujících nádobách má tendenci homogenní kapalina být na stejné úrovni

3. Fontána teče kvůli rozdílu ve výšce vody v komunikujících nádobách

4. Rozdíl mezi fontánami je ve způsobu přívodu vody do hlavního vodojemu

Výsledek:

Sbírka fontán ve městě Nalčik

2. DIY cirkulační fontány

Volavka Alexandrijská Autor děl, v nichž systematicky nastínil základy výdobytků antického světa v oblasti aplikované mechaniky. V Pneumatice Heron popsal různé mechanismy poháněné ohřátým nebo stlačeným vzduchem nebo párou: tzv. aeolipile, tedy koule otáčející se vlivem páry, automatický otvírač dveří, požární čerpadlo, různé sifony, vodní varhany, mechanické loutkové divadlo atd. V „Mechanice“ Heron popsal 5 jednoduchých strojů: páku, bránu, klín , šroub a blok. Volavka také znala rovnoběžník sil.

Vytvořil prodejní automat na „posvátnou“ vodu, který byl prototypem našich automatů na výdej tekutin.

Volavčí fontána se skládá ze tří nádob, umístěných nad sebou a vzájemně komunikujících. Dvě spodní nádoby jsou uzavřené a horní má tvar otevřené mísy, do které se nalévá voda. Voda se také nalévá do střední nádoby, která se později uzavře. Trubkou vedoucí ode dna misky až téměř ke dnu spodní nádoby voda stéká z misky dolů a stlačováním vzduchu tam zvyšuje její pružnost. Spodní nádoba je propojena se střední trubicí, kterou je tlak vzduchu přenášen do střední nádoby. Vyvíjením tlaku na vodu ji vzduch nutí stoupat ze střední nádoby trubicí do horní mísy, kde z konce této trubice vychází fontána, stoupající nad hladinu vody. Fontánová voda spadající do mísy z ní odtéká trubicí do spodní nádoby, kde hladina vody postupně stoupá, a hladina vody ve střední nádobě klesá. Kašna brzy přestane fungovat. Chcete-li to znovu spustit, stačí prohodit spodní a střední nádoby. Nádherné vynálezy Herona. Fontána Volavka.

Nejběžnější způsob osvětlení v dávné doby Osvětlovalo se pomocí olejových lamp, ve kterých hořel knot nasáklý olejem. Knot byl kus hadru a docela rychle vyhořel, stejně jako olej. Jednou z hlavních nevýhod takových svítilen byla nutnost zajistit, aby byl nad povrchem oleje vždy dostatek knotu, jehož hladina neustále klesala. Jestliže s jednou lampou bylo snadné to sledovat, pak s více lampami už bylo potřeba služebníka, který by pravidelně chodil po místnosti a upravoval knoty v lampách. Heron vynalezl automatickou olejovou lampu. Volavka olejová lampa.

Samojízdná skříň. Poprvé v historii Heron vyvinul samohybný mechanismus. Mechanismem byla dřevěná skříň namontovaná na čtyřech kolečkách. Vnitřek skříně byl skrytý za dveřmi. Tajemství pohybu bylo jednoduché: uvnitř skříně se pomalu spouštěla zavěšená deska, která pomocí lan a hřídelí uvedla celou konstrukci do pohybu. Jako regulátor otáček byla použita zásoba písku, který se postupně sypal z horní části skříně dolů. Rychlost spouštění desky byla regulována rychlostí sypání písku, která závisela na tom, jak široce byly otevřeny dveře oddělující horní část skříně od spodní.

Automatické divadlo. Většina kreseb Heronových mechanických panenek se nedochovala, ale různé zdroje obsahují jejich popisy. Je známo, že Heron vytvořil jakési loutkové divadlo, které se pohybovalo na kolech skryté před publikem a bylo malou architektonickou stavbou - čtyřmi sloupy se společnou základnou a architrávem. Loutky na jeho scéně, poháněné složitým systémem lanek a ozubených kol, rovněž skrytých před zraky veřejnosti, znovu ztvárnily ceremoniál festivalu na Dionýsovu počest. Jakmile takové divadlo vstoupilo na náměstí, rozhořel se na jeho jevišti nad postavou Dionýsa oheň, víno se nalilo z mísy na pantera ležícího u nohou božstva a družina začala tančit na hudbu. Pak hudba a tanec ustaly, Dionýsos se otočil jiným směrem, na druhém oltáři vzplál plamen – a celá akce se opakovala znovu. Po takovém představení se panenky zastavily a představení skončilo. Tato akce vždy vzbudila zájem všech obyvatel bez ohledu na věk. Neméně úspěšná byla ale pouliční představení dalšího loutkového divadla Heron. Toto divadlo (pinaka) bylo velmi malé, dalo se snadno přemisťovat z místa na místo, byl to malý sloup, na jehož vrcholu byl za dveřmi ukrytý model divadelního jeviště. Pětkrát se otevřely a zavřely a rozdělovaly do aktů drama smutného návratu vítězů Tróje. Malá scéna s výjimečnou dovedností ukázala, jak bojovníci stavěli a startovali plachetnice, plul na nich přes rozbouřené moře a zahynul v propasti pod zábleskem blesků a hromu. Pro simulaci hromu vytvořil Heron speciální zařízení, ve kterém se kuličky vysypaly z krabice a narazily na prkno.

Čerpadlo Heron Čerpadlo Heron. Čerpadlo sestávalo ze dvou propojených pístových válců vybavených ventily, ze kterých byla střídavě vytlačována voda. Pumpu poháněla svalová síla dvou lidí, kteří se střídali v mačkání ramen páky. Je známo, že čerpadla tohoto typu byla následně používána Římany k hašení požárů a vyznačovala se vysoká kvalita výroba a úžasně přesné lícování všech dílů. Do objevu elektřiny se jim podobná čerpadla často využívala jak k hašení požárů, tak v námořnictvu k čerpání vody z podpalubí v případě havárie. Jak vidíme, Heron vyvinul tři velmi zajímavé vynálezy: aeolipile, pístové čerpadlo a kotel. Jejich kombinací bylo možné získat parní stroj. Takový úkol byl pravděpodobně v moci, ne-li samotného Herona, tak jeho následovníků. Lidé již věděli, jak vytvářet uzavřené nádoby, a jak je vidět na příkladu s pístovým čerpadlem, dosáhli významného úspěchu při výrobě mechanismů, které vyžadovaly vysokou přesnost výroby. Parní stroj samozřejmě není proudový motor, k jehož vytvoření zjevně chyběly znalosti starověkých vědců, ale také by výrazně urychlil vývoj lidstva.