Творчі роботи чарівний світ фонтанів. Презентація до проектної роботи з фізики "Принцип дії фонтанів" Фонтани Презентація з фізики

Цілі:
розвиваючі

освітні

виховні

Звук фонтану
Кажуть, є три речі, на які можна дивитися нескінченно – вогонь, зірки та вода. Споглядання води - чи то таємнича глибина рівної гладі, чи то прозорі струмені, що приливаються і поспішають кудись, як живі - не тільки приємно для душі і благотворно для здоров'я. Є в цьому щось первісне, чому людина завжди прагне води. Не дарма діти можуть годинами грати навіть у звичайної калюжі. Чому фонтани так тягнуть до себе? Так чарівно зачаровують? Може тому, що в шелестінні, шелестінні, шумі їх струменів, що ллються, можна почути сміх русалки, строгий окрик водяного царя або сплеск золотої рибки? Або тому, що пінні струмені, що б'ються, пробуджують у нас ті ж радість і захоплення, що і джерела, струмки і водоспади. Повітря біля водойми завжди чисте, свіже і прохолодне. Та й не дарма кажуть, що вода – «очищає», «омиває», не лише тіло, а й душу.
Напевно, кожен помічав, наскільки легше дихати біля води, як зникають втома та роздратування, як бадьорить і водночас утихомирює перебування поблизу моря, річки, озера чи ставка. Вже в давнину люди замислювалися про те, як створити штучні водойми, особливо цікавила їх загадка води, що біжить.

Слово фонтан - латино-італійського походження, походить воно від латинського "фонтіс", що перекладається "джерело". За змістом це означає струмінь води, що б'є вгору або під натиском, що витікає з труби. Є водні фонтани природного походження – джерела, що фонтанують невеликими струменями. Саме такі природні джерела привертали увагу людини з найдавніших часів і змушували замислитись, як використовувати це явище там, де це необхідно людям.
Перші фонтани з'явилися у Стародавній Греції. Вони мали дуже простий пристрій і зовсім не були схожі на пишні фонтани сучасності. Призначення їх було суто практичним. Забезпечувати міста та селища водою. Поступово греки починали прикрашати свої фонтани. Обкладали їх плиткою, будували статуї, вимагали високих струменів. Фонтани стали атрибутом майже кожного міста. Викладені мармуром, із мозаїчним дном, вони поєднувалися то з водяним годинником, то з водяним органом, то з ляльковим театром, де фігурки рухалися під впливом струменів. Історики описують фонтани з механічними птахами, які весело співали та замовкали, коли раптово з'являлася сова.
Слідом за стародавніми греками, фонтани почали будувати в Римі. Саме слово фонтан має римське коріння. Римляни значно удосконалили влаштування фонтанів. Для фонтанів римляни робили труби із обпаленої глини чи свинцю. В епоху розквіту Риму фонтан став обов'язковим атрибутом усіх багатих будинків. Дно та стінки фонтанів прикрашали плиткою. Струмені води били з рота красивих риб або екзотичних тварин.
Розвитку фонтанів сприяло винахід давньогрецькими механіками закону сполучених судин, використовуючи який, патриції влаштовували фонтани у дворах своїх будинків. Декоративні фонтани стародавніх можна назвати прототипом сучасних фонтанів.
Після падіння стародавнього світу, фонтан знову перетворюється лише на джерело води. Відродження фонтанів як мистецтва починається лише за часів ренесансу. Фонтани стають частиною архітектурного ансамблю, його ключовий елемент.
Найбільш відомими є фонтани Версаля у Франції та Петергофа у Росії.
Сучасні фонтани гарні не лише вдень, коли блищать і іскряться на сонці, а й увечері, коли вони перетворюються на кольоромузичний водяний феєрверк. Занурені у воду невидимі лампи роблять її струмені то ніжно-бузковими, то яскраво-жовтогарячими, майже вогняними, то небесно-блакитними. Різнокольорові струмені б'ються і видають звуки, що зливаються в мелодію.
Ф. І. Тютчев.
ВОДОГРАЙ

Дивись, як хмарою живою
Фонтан сяючий клубочиться;
Як горить, як дробиться
Його на сонці вологий дим.
Промінцем піднявшись до неба, він
Торкнувся висоти заповітної -
І знову пилом вогнебарвним
Пасти на землю засуджено.

Про смертну думку водомет,
О водомет невичерпний!

Який закон незбагненний
Тебе прагне, тебе м'ятає?
Як жадібно до неба рвешся ти!
Але длань незримо-фатальна
Твій промінь завзятий, заломлюючи,
Скидає в бризках з висоти.

Давайте розглянемо схему пристрою фонтана. Пристрій фонтану заснований на принципі сполучених судин відомого нам з фізики. Воду збирають у ємність розташовану вище за басейн фонтану. При цьому тиск води на виході з фонтану дорівнюватиме різниці висот води H1. Відповідно чим більша різниця цих висот, тим сильніший тиск і вище б'є струмінь фонтану. Також на висоту струменя фонтана впливає діаметр вихідного отвору фонтану. Чим вона менша, тим вище б'є фонтан.

Досвід з трубкою та лійкою
ПИТАННЯ до дітей (завдання)
Завдання 1. Історичне. Жителі сучасного Риму досі користуються рештками водопроводу, побудованого їхніми предками. Але римський водогін прокладався над землі, а з неї, на високих кам'яних стовпах. Інженери побоювалися, що у водоймищах, з'єднаних дуже довгою трубою (або жолобом), вода не встановиться на однаковому рівні, що, слідуючи ухилам ґрунту, в деяких ділянках вода вгору не потече. Тому вони зазвичай надавали водопроводу рівномірний ухил вниз по всьому шляху (для цього нерідко потрібно або вести воду в обхід, або зводити високі міцні підпори). Одна з римських труб має довжину 100 км, тим часом як пряма відстань між її кінцями вдвічі менша.
? Чи мали рацію інженери Стародавнього Риму? Якщо ні, то в чому їхня помилка?
Завдання 2. Будівельне. У вашому розпорядженні є лінійка та сполучені судини, наповнені рідиною.
? Як за допомогою накреслити на дошці строго горизонтальну лінію? Покажіть це. Подумайте, де на практиці ви можете мати справу з такою проблемою.

Досвід «фонтан у розрідженому повітрі»

Фонтан Герона

Одним із пристроїв, описаний вченим стародавньої Греції Героном Олександрійським, був чарівний фонтан Герона. Головне диво цього фонтану полягало в тому, що вода з фонтану била сама, без використання будь-якого зовнішнього джерела води. Принцип роботи фонтану добре видно малюнку. Давайте розберемо докладніше, як працював фонтан Герона.
Героновий фонтан складається з відкритої чаші та двох герметичних судин, розташованих під чашею. З верхньої чаші в нижню ємність йде повністю герметична трубка. Якщо налити у верхню чашу води, вода по трубці починає стікати в нижню ємність, витісняючи звідти повітря. Оскільки сама нижня ємність повністю герметична, то повітря, що виштовхується водою, по герметичній трубці, передає повітряний тиск у середню чашу. Тиск повітря у середній ємності починає виштовхувати воду, і фонтан починає працювати. Якщо для початку роботи, у верхню чашу потрібно налити води, то для подальшої роботи фонтану вже використовувалася вода, що потрапляла в чашу із середньої ємності. Як бачите пристрій фонтана дуже простий, але це лише на перший погляд.
Підйом води у верхню чашу здійснюється за рахунок напору води заввишки H1, при цьому воду фонтан піднімає на більшу висоту H2, що на перший погляд здається неможливим. Адже на це має знадобитися значно більший тиск. Фонтан не має працювати. Але знання древніх Греків виявилося настільки високо, що вони здогадалися передавати тиск води з нижньої посудини, в середній посуд, не водою, а повітрям. Оскільки вага повітря значно нижча за вагу води, втрати тиску на цій ділянці виходять дуже незначними, і фонтан б'є з чаші на висоту H3. Висота струменя фонтану H3, без урахування втрат тиску в трубках, дорівнюватиме висоті напору води H1.

Таким чином, щоб вода фонтану била максимально високо, необхідно якомога вище зробити конструкцію фонтану, тим самим збільшивши відстань H1. Крім того, потрібно якомога вище підняти середню судину. Щодо закону фізики про збереження енергії, то він повністю дотримується. Вода із середньої судини під дією гравітації стікає в нижню судину. Те, що вона робить цей шлях через верхню чашу, і при цьому б'є там фонтаном, ні скільки не суперечить закону про збереження енергії. Як ви розумієте, час роботи подібних фонтанів не нескінченно, зрештою вся вода із середньої судини перетіче в нижню, і фонтан перестане працювати. На прикладі устрою фонтану Герона ми бачимо, наскільки високими були знання вчених стародавньої Греції.

Неподалік С.-Петербурга знаходиться Петергоф - ансамбль парків, палаців і фонтанів. На мармуровому обеліску, що стоїть біля огорожі Верхнього саду Петергофа, висічені цифри: 29. Така відстань за кілометри від Санкт-Петербурга до блискучої заміської резиденції російських імператорів, а нині всесвітньо відомої "столиці фонтанів" - Петерго. Це єдиний ансамбль у світі, фонтани якого працюють без насосів та складних водонапірних споруд. Тут використовується принцип сполучених судин – різниця в рівнях, на яких розташовані фонтани та ставки-сховища. Велична панорама відкривається при підході до Петергофа з моря: саму високу точкузаймає Великий палац, що височіє край природної 16-метрової тераси. На її схилі сяє золотом скульптур та сріблом фонтанних струменів Великий каскад. Перед каскадом і центром водного ковша злітає потужний струмінь фонтану "Самсон", а далі води прямують до затоки прямою, як стріла, Морського каналу, яка є планувальною віссю північ - південь. Канал - одне з найстаріших спорудПетергофа, позначений вже на перших планах, які накидав сам Петро I. Канал ділить Нижній парк, площа якого 102 гектари, на дві частини, що умовно називаються "західна" і "східна".
У східній знаходяться палац Монплезір, каскад "Шахова гора" та "Римські" фонтани, фонтани "Піраміда", "Сонце", фонтани жартівники. У західній частині розташовані павільйон Ермітаж та палац Марлі, каскад "Золота гора", "Менажерні" фонтани та "Клоші". Петро невипадково вибрав саме це місце для будівництва Петергофа. Обстежуючи місцевість, він виявив кілька водойм, що харчувалися ключами, що б'ють з-під землі. Протягом літа 1721 року було побудовано шлюзи і канал, яким із водойм з Ропшинських висот вода йшла самопливом до накопичувальних басейнів Верхнього саду, і тут можна було влаштувати лише невеликі за висотою струмені-фонтани. Інша справа – Нижній парк, що розкинувся біля підніжжя тераси. Вода з 16-метрової висоти трубами з басейнів Верхнього саду за принципом сполучених судин з силою прямує вниз, щоб злетіти безліччю високих струменів у фонтанах парку. Всього в Нижньому парку та Верхньому саду діє 4 каскади та 191 фонтан (включаючи водомети каскадів).
Знайдені ще Петром I принципи водопостачання діють і досі, свідчивши талант засновника Петергофа.
Під час Великої Великої Вітчизняної війни фашистські загарбники повністю зруйнували фонтанну систему Петродворца. Вони зняли та вивезли скульптури, у тому числі знамениту скульптуру „Самсон”, яка була розрізана на частини та також відправлена до Німеччини, у багатьох місцях вирізали свинцеві трубопроводи, обдерли свинцеві листи з порогів Великого каскаду, зняли насадки, а також усю арматуру з кольорових металів На щастя, значна частина скульптур та інших творів мистецтва вчасно була евакуйована.
Радянська Армія, що звільнила Петродворець, знайшла там лише руїни; фонтанну систему було зруйновано на 80 відсотків. Нині внаслідок великих відновлювальних робіт, основні фонтани Петродворця відновлено.

Модель фонтану

Фонтани здавна приваблювали художників і поетів. Багато віршів було написано про ці чарівні струмені води. Один із відомих віршів – вірш А.С. Пушкіна «Бахчисарайський фонтан» (уривок)
Фонтан кохання, фонтан живий!
Я приніс тобі дві троянди.
Люблю немолчну говірку твою
І поетичні сльози.

Твій срібний пил
Мене кропить холодною росою:
Ах, лийся, лийся, ключ втішний!
Журчи, журчи свою мені буваль...

Нашим хлопцям теж було запропоновано спробувати себе у ролі поетів. Послухаємо, що з того вийшло.

Вірші хлопців

"Летять алмазні фонтани з веселим шумом до хмар...", - так поетично образно Олександр Сергійович Пушкін висловився про фонтани старовинного Петербурга. Веселощі і спрямованість до захмарних висів відчув він у чарівній говірці фонтанних струменів. Не дивно, що багато різних асоціацій народжується в душі людини, коли в живій пелені фонтану раптом спалахує різнокольорова веселка. В останні роки в містах один за одним почали з'являтися нові й нові фонтани, їх стали використовувати можливості фонтанів для організації прекрасних фонтанних шоу. Звичайно, фонтани, що використовуються на заходах, мають значні
і т.д.................

Дивовижний витвір античного винахідника Герона Олександрійського - вічний фонтан

Стародавні Арабські рукописи донесли до нас розповідь про дивовижні витвори античного винахідника Герона Олександрійського. Одне з них - гарна чудо-чаша у храмі, з якої бив фонтан. Ніде не було видно жодних труб, що підводять, а всередині - механізмів

Заявлений винахід суттєво відрізняється від іграшок Віктора Жигунова (Росія) та Джона Фолкіса (США), запатентованих у роки холодної війни. Хто знає, якщо цим винаходом були зацікавлені такі великі держави, чи є він вічним двигуном, чи просто є одним з універсальних двигунів давньогрецького вченого Герона Олександрійськоговтраченого людством 2000 років.

Мета винаходу – довести всьому світу, що Фонтан Герона не міф і не примітивна конструкція, а реальна, практично можлива конструкція, яку намагаються розгадати ось уже 2000 років.

Заявлений винахід призначений для розкриття істинної конструкції фонтану Герона, на рівні знань давньогрецьких вчених, яке намагалися розкрити багато вчених протягом 2000 років, до наших днів, без видимих механізмів та труб, що підводять, що могло б створити ефект вічного двигуна.

Фонтан Геронаскладається з трьох скляних судин -зовнішня 1, середня 2 і внутрішній 3, але на відміну від прототипу Віктора Жигунова, поміщених один всередині іншого. Зовнішня посудина 1 має форму відкритої чаші, в яку наливається вода, так що вода приховує дві судини 2 і 3 – склеєних між собою, таким чином, щоб утворився вакуум 6 і термоізоляція між водою з посудини 1 та повітрям у посудині 3. Також посудина 3 є робочою ємністю. У посудині 3 знаходяться два отвори - зверху, куди щільно вставляється трубка, до дна судини і знизу, де розташований клапан 5. Вода із зовнішньої посудини 1, під атмосферним тиском, через клапан 5 надходить у внутрішній посудину 3 і стискає, що знаходиться між трубкою 4 і зовнішніми стінками судини 3 повітря, до тих пір, поки не вирівнюється атмосферний тиск у посудині 1 і тиск повітря в посудині 3. Сонячні промені проходять через судини 1 і 2, що утворюють водяну лупу (дві скляні лінзи наповнені водою), посилюються і через вакуум 6 між судинами 2 і 3 нагрівають стінки судини 3 і повітря в посудині 3. Повітря в посудині 3 розширюється і виштовхує воду з судини 3 трубці 4, утворюючи фонтан. Рівень води в посудині 1 підвищується і відповідно
підвищується атмосферний тиск води в посудині 1, таким чином, як тільки порушується рівність атмосферного тиску в посудині 1 і тиску повітря в посудині 3 вода через клапан 5 надходить в чашу 3, охолоджує і стискає повітря в посудині 3, процес повторюється. Таким чином, у цьому винаході, енергія сонячних променів перетворюється на рух води. Фонтан працює щодня, без видимих механізмів та
труб, що підводять.

Перевагою є те, що судини не треба переставляти чи перевертати. Фонтан працює щодня без видимих механізмів і труб, що підводять, і в будь-якому місці, куди потрапляють сонячні промені.

Через посудину 1 заповненого водою скляний важко розглянути внутрішні скляні судини і створюється ефект вічного двигуна, який міг повторити жоден учений протягом 2000 років.

"Залежність висоти струменя фонтану від фізичних параметрів"

м. Чорногорк – 2014 р.

МБОУ «Ліцей»

Вступ

Мета дослідження

Гіпотеза

Завдання дослідження

Методи дослідження

I. Теоретична частина

1. Історія створення фонтанів

2.Фонтани в Хакасії

3.Історія появи фонтану у Петербурзі

4. Тиск як рушійна сила роботи фонтанів:

4.1 Сили тиску рідини

4.2 Тиск

4.3 Принцип дії сполучених судин

4.4 Технічний пристрій фонтанів

II. Практична частина

1. Дія різних моделей фонтанів.

1.1 Фонтан у порожнечі.

1.2 Фонтан Герона.

2. Модель фонтану

III. Висновок

IV. Список літератури

V. додаток

ВСТУП

Фонтани – це неодмінна декорація традиційного регулярного парку. Про їхню красу добре сказав А.С.Пушкін:

Летять алмазні фонтани

З веселим шумом до хмар,

Під ними блищать боввани...

Дроблячи про мармурові перепони,

Перлиною, вогненною дугою

Валяться, хлюпають водоспади.

Ми часто милуємося красою фонтанів у нашій столиці м. Абакані. Кожен новий фонтан. Це нова Чарівна казка, новий казковий куточок, куди прагнуть жителі міста Ми з дідусем довго спостерігали, як будувався фонтан у нашому парку. Я запитала дідуся, а чи можна зробити фонтан у домашніх умовах. Виникла проблема. Разом почали думати, як цю проблему вирішити. Коли нас посвячували в ліцеїсти, я вперше побачила фонтан у лабораторних умовах.

Я дуже задумалася, як і чому працює фонтан. Попросила свою вчителя фізики, щоб вона мені допомогла розібратися в цьому. Ми вирішили відповісти це питання, провести дослідження.

Вибрана мною тема цікава та актуальна в даний часТак як фонтани є одним з основних предметів ландшафтного дизайну паркової зони, джерелом води в спекотний літній час, а кожен куточок міста стає більш красивим і затишним за допомогою фонтану.

МЕТА ДОСЛІДЖЕННЯ:З'ясувати, як і чому працює фонтан, та від яких фізичних параметрів залежить висота струменя у фонтані.

Гіпотизу:Я припускаю, що фонтан можна створити на основі властивостей сполучених судин і висота струменя у фонтані залежить від взаємного розташування цих сполучених судин.

ЗАВДАННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ:

Поповнити свої знання на тему «Посудні судини».

Використовувати отримані знання до виконання творчих завдань.

МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ:

Теоретичний – вивчення першоджерел.

Лабораторний – проведення експерименту.

Аналітичний – аналіз одержаних результатів.

Синтез – узагальнення матеріалів теорії та отриманих результатів. Створення моделі.

1.ІСТОРІЯ СТВОРЕННЯ ФОНТАНІВ

Кажуть, є три речі, на які можна дивитися нескінченно – вогонь, вода та зірки. Споглядання води - чи то таємнича глибина рівної гладі, чи то прозорі струмені, що приливаються і поспішають кудись, як живі - не тільки приємно для душі і благотворно для здоров'я. Є в цьому щось первісне, чому людина завжди прагне води. Не дарма діти можуть годинами грати навіть у звичайної калюжі. Повітря біля водойми завжди чисте, свіже і прохолодне. Та й не дарма кажуть, що вода – «очищає», «омиває», не лише тіло, а й душу.

Напевно, кожен помічав, наскільки легше дихати біля води, як зникають втома та роздратування, як бадьорить і водночас утихомирює перебування поблизу моря, річки, озера чи ставка. Вже в давнину люди замислювалися про те, як створити штучні водойми, особливо цікавила їх загадка води, що біжить.

замовкли, коли раптово з'являлася сова. Подальший розвиток

будівництво фонтанів отримало у Стародавньому Римі. Тут з'явилися перші дешеві труби - їх робили зі свинцю, якого залишалося багато після переробки срібної руди. У першому столітті нашої ери, в Римі завдяки пристрасті населення до фонтанів на одного жителя витрачалося 1300 літрів води на день. З цього часу в будинку кожного заможного римлянина влаштовувався невеликий дворик та басейн, у центрі ландшафту обов'язково бив невеликий фонтан. Цей фонтанчик грав роль джерела питної водита джерела прохолоди у спекотні дні. Розвитку фонтанів сприяло винаходу давньогрецькими механіками закону сполучених судин, використовуючи який, патриції влаштовували фонтани у дворах своїх будинків. Декоративні фонтани стародавніх можна назвати прототипом сучасних фонтанів. Надалі фонтани еволюціонували від джерела питної води та прохолоди до декоративної прикраси величних архітектурних ансамблів. Якщо Середні віки фонтани служили лише джерелом водопостачання, то з початком Епохи Відродження фонтани стають частиною архітектурного ансамблю, або навіть його ключовим елементом.(Див. дод. 1)

2.Фонтани в Хакасії

У хакаській столиці, у місті Абакан, збудували унікальний фонтан на малій водоймі парку. Справа в тому, що фонтан – плаваючий. Він складається з насоса, поплавця, підсвічування та фонтанної насадки. Новий фонтан цікавий тим, що його легко монтувати та демонтувати, його можна встановити у будь-якому місці у водоймі. Висота струменя становить три з половиною метри. Цікавою особливістюконструкцій фонтану є наявність різних водяних картин. Цей фонтан у літній час працює цілодобово. (Див. дод. 2)

Зведення фонтану завершено біля адміністрації міста Абакана.

Вода тут не піднімається нагору, а

спускається по кубічних конструкціях вниз, у вазони з водяними

рослинами. Чаша фонтану викладена природним кам'яним плитняком. Проект розроблено абаканськими архітекторами. Кубічні конструкції стилізовані під архітектуру будівлі містобудівного департаменту. (Див. дод. 3)

3.Історія появи фонтану у Петербурзі.

Розташування міст по берегах річок, велика кількість природних водних басейнів, високий рівень ґрунтових вод і рівнинний рельєф місцевості - все це не сприяло будівництву фонтанів у Росії в середні віки. Води було багато, отримувати її було легко. Перші фонтани пов'язують із ім'ям Петра I.

У 1713 р. архітектор Лебдон запропонував спорудити фонтани в Петергофі і забезпечити їх «гральними водами, бо парки зело нудними

здаються». Ансамбль парків, палаців та фонтанів Петергофа виникає у першій чверті XVIII ст. як своєрідний тріумфальний пам'ятник на честь успішного завершення боротьби Росії за вихід до Балтійському морю(144 фонтани, 3 каскади). Початок будівництва датується 171 р.

Французький майстер пропонував "будувати водозабірні споруди, як у Версалі, - піднімаючи воду з Фінської затоки. Це, з одного боку, вимагало б зведення насосних споруд, а з іншого - дорожчих, ніж призначених для використання прісної води. Ось чому в 1720 р. Петро сам відправився в експедицію по околицях, і в 20 км від Петергофа, на так званих Ропшинських висотах виявив великі запаси джерельних і підземних вод. Будівництво водоводу було доручено першому російському інженеру-гідравліку Василю Туволкову.

Принцип дії фонтанів Петергофа простий: вода на форсунки водойм йде самопливом. Тут використовується закон сполучених судин: ставки (водосховища) розташовані значно вище території парку. Наприклад, Рожевопавільйонний ставок, звідки бере початок Самсонівський водовід, знаходиться на висоті 22м над рівнем затоки. Резервуаром води для Великого каскаду є 5 фонтанів Верхнього саду.

Тепер кілька слів про фонтан «Самсон» - головне серед усіх фонтанів Петергофа за висотою та потужністю струменя. Монумент був споруджений у 173 р. на честь 25-річного ювілею Полтавської баталії, яка вирішила результат Північної війни на користь Росії. Він зображує біблійного богатиря Самсона (битва відбулася 28 червня 1709 р., у день святого Самсона, який вважався небесним покровителем російського воїнства), що роздирає пащу леву (державний герб Швеції включає зображення лева). Автор фонтану - К, Растреллі. Робота фонтану наголошується на цікавому ефекті; коли включаються фонтани Петергофа, з'являється вода і в роззявленій пащі лева, причому струмінь поступово стає все вище і вище, і, коли вона досягає межі, що символічно демонструє результат поєдинку, починають бити фонтани

«Трітони» на Верхній терасі каскаду («Сирени та наяди»). З раковин, в

які трубять морські божества, вириваються широкими дугами фонтанні струмені: володарі води сурмлять славу богатирю.

У 1739р. для імператриці Анни Іоанівни за кресленнями канцлера А. Д. Татищева біля Крижаного будинку був виконаний своєрідний фонтан: постать слона в натуральну величину, з хобота якого била струмінь води заввишки 17 метрів (вода подавалась насосом), в нічний час викидалася горяща. Перед входом до крижаного будинку два дельфіни також викидали струмені нафти.

У більшості випадків для створення фонтанів у Петергофі використовувалися насоси. Так, пара атмосферний насос був уперше застосований із цією метою саме в Росії. Він був побудований на замовлення Петра I в 1717-1718 pp. та встановлений в одному з приміщень гроту Літнього саду для підйому води до фонтанів.

Петербурзькі фонтани працюють протягом п'яти місяців (з 9 травня до кінця жовтня) щодня (витрата води за 10 год становить 100 000 м3).

День святого Самсона, який переміг лева, збігся з розгромом шведів під Полтавою 27 червня 1709 року. "Самсон російський рикаючого лева австрійського славно роздертий" - говорили про нього сучасники. Під Самсоном мав на увазі Петро I, а під левом - Швеція, на гербі якої зображено цей звір.

Великий каскад становлять 64 фонтани, 255 скульптур, барельєфів, маскаронів та інших декоративних архітектурних деталей у Петергофі, що дозволяє вважати цю фонтанну споруду однією з найбільших у світі.

Розкішний килим розстилається перед палацом Верхній сад. Початкове планування його було здійснено у 1714-1724 pp. архітекторами Браунштейном та Леблоном. У Верхньому саду п'ять фонтанів: 2 фонтани Квадратних ставків, Дубовий, Міжумний та Нептун. (Див. дод. 4)

Тиск як рушійна сила роботи фонтанів

4.1 Сили тиску рідини.

Повсякденний досвід вчить нас, що рідини діють з відомими силами на поверхню твердих тіл, що стикаються з ними. Ці сили називаємо силами тиску рідини.

Прикриваючи пальцем отвір відкритого водопровідного крана, ми відчуваємо силу тиску рідини на палець. Біль у вухах, яку відчуває плавець, що пірнув на велику глибину, викликана силами тиску води на барабанну перетинку вуха. Термометри для вимірювання температури у глибині моря мають бути дуже міцними, щоб тиск води не роздавив їх.

Зважаючи на величезні сили тиску на великій глибині корпус підводного човна повинен мати набагато більшу міцність, ніж корпус надводного корабля. Сили тиску води на дно судна підтримують судно на поверхні, врівноважуючи діючу на нього силу тяжіння. Сили тиску діють на дно і стінки судин, наповнених рідиною: налив у гумовий балон ртуть, бачимо, що його дно і стінки вигинаються назовні. (Див. дод. 5,6)

Нарешті, сили тиску діють із боку одних частин рідини інші. Це означає, що якщо ми видалили якусь частину рідини, то для збереження рівноваги частини, що залишилася, потрібно було б прикласти до поверхні, що утворилася, певні сили. Необхідні для підтримки рівноваги сили рівні сил тиску, з якими віддалена частина рідини діяла на частину, що залишилася.

Сили тиску на стінки судини, що містить рідину, або на поверхню твердого тіла, зануреного в рідину, не прикладені в певній точці поверхні. Вони розподілені на всій поверхні дотику твердого тіла з рідиною. Тому сила тиску на цю поверхню залежить не тільки від ступеня стиснення рідини, що стикається з нею, але і від розмірів цієї поверхні.

Щоб охарактеризувати розподіл сил тиску незалежно від розмірів поверхні, яку вони діють, вводять поняття тиску.

Тиск на ділянці поверхні називають відношення сили тиску, що діє на цю ділянку, до площі ділянки. Очевидно, тиск чисельно дорівнює силі тиску, що припадає на ділянку поверхні, площа якої дорівнює одиниці.

Будемо позначати тиск буквою р. Якщо сила тиску на цю ділянку дорівнює F, а площа ділянки дорівнює S , то тиск виразиться формулою

р = F/S.

Якщо сили тиску розподілені рівномірно по деякій поверхні, то тиск той самий у кожній її точці. Такий, наприклад, тиск на поверхні поршня, що стискає рідину.

Нерідко, однак, трапляються випадки, коли сили тиску розподілені поверхнею нерівномірно. Це означає, що у однакові площі різних місцях поверхні діють різні сили. (Див. дод. 7)

Наллємо воду в посудину, в бічній стінці якої зроблені однакові отвори. Ми побачимо, що нижній струмінь витікає на більшу відстань, верхній – на меншу.

Це означає, що у нижній частині судини тиск більший, ніж у верхній частині.

4.3 Принцип дії сполучених судин.

Судини, які мають між собою повідомлення чи спільне дно, прийнято називати сполученими.

Візьмемо ряд судин різної форми, з'єднаних у нижній частині трубкою.

Рис.5. У всіх сполучених судинах вода стоїть на одному рівні

Якщо наливати рідину в один з них, рідина перетіче трубками в інші судини і встановиться у всіх судинах на одному рівні (рис. 5).

Пояснення полягає у наступному. Тиск на вільних поверхнях рідини в судинах те саме; воно дорівнює атмосферному тиску.

Таким чином, всі вільні поверхні належать до однієї і тієї ж поверхні рівня і, отже, повинні знаходитися в одній горизонтальній площині. (Див. дод. 8, 9)

Чайник і його носик є сполученими судинами: вода стоїть в них на одному рівні. Значить, носик чайника повинен сягати тієї ж висоти, як і верхня кромка судини, інакше чайник не можна буде налити догори. Коли ми нахиляємо чайник, рівень води залишається тим самим, а носик опускається; коли він опуститься до рівня води, вода почне виливатися.

Якщо ж рідина в судинах, що сполучаються, знаходиться на різних рівнях (це можна досягти, якщо поставити між сполученими судинами перегородку або затиск і долити рідину в одну з судин), то створюється так званий напір рідини.

Натиск – це тиск, який робить вагу стовпа рідини заввишки, що дорівнює різниці рівню. Під дією цього тиску рідина, якщо прибрати затискач або перегородку, перетікатиме в ту посудину, де її рівень нижчий, допоки рівні не зрівняються.

Зовсім інший результат виходить, якщо в різних колінах судин, що сполучаються, налиті неоднорідні рідини, тобто їх щільності різні, наприклад вода і ртуть. Нижчий стовп ртуті врівноважує вищий стовп води. Враховуючи, що умовою рівноваги є рівність тисків ліворуч і праворуч, отримаємо, що висота стовпів рідини в судинах, що сполучаються, обернено пропорційна їх щільностям.

У житті вони зустрічаються досить часто: різні кавники, лійки, водомірне скло на парових котлах, шлюзи, водогін, коліном зігнута труба - все це приклади судин, що сполучаються.

Принцип дії сполучених судин лежить в основі роботи фонтанів.

Сьогодні мало хто думає, як функціонують фонтани. Ми настільки звикли до них, що, проходячи повз, лише окидаємо недбало поглядом.

І справді, що тут особливого? Сріблясті струмені води, під натиском, злітають у височінь і розсипаються на тисячі кришталевих бризок. Але насправді все не так просто. Фонтани бувають водометні, каскадні, механічні. Фонтани - жартівники (наприклад, у Петергофі), різної висоти, форми і кожен має свою назву.

Раніше всі фонтани були прямоточними, тобто працювали безпосередньо від водопроводу, зараз застосовується «оборотне» водопостачання з використанням потужних насосів. Струменяться фонтани теж по-різному: динамічними струменями (можуть міняти висоту) і статичними струменями (струмінь на одному рівні).

В основному фонтани зберігають свій історичний

вигляд, тільки "начинка" у них сучасна. Хоча, звичайно ж, будували їх раніше теж на славу, один із таких прикладів – фонтан у Олександрівському саду.

Йому вже 120 років, але частина труб збереглася в хороший стан. (Див. дод. 10)

II . Дія різних моделей фонтанів.

Я провела дослідження на тему «Фонтан у порожнечі». Для цього я взяла дві колби. На першу я надягла гумову пробку і з пропущеною крізь неї тонко скляною трубкою. На протилежний її кінець одягнути гумову трубку. У другу колбу я налила підфарбовану воду.

За допомогою насоса із першої колби я відкачала повітря, перевернула колбу. Гумову трубку я опустила до другої колби з водою. Через різницю тиску, вода з другої колби полилася струменем у першу.

Я з'ясувала, що чим менше повітря в першій колбі, тим сильніше битиме струмінь із другої.

Я провела дослідження на тему "Фонтан Герона". Для цього мені потрібно було зробити спрощену модель фонтану Герона. Я взяла невелику колбу і вставила до неї крапельницю. У своєму експерименті за даною моделлю, колбу я поставила вниз шийкою. Коли я відкрила крапельницю, вода полилася з колби струменем.

Після, я опустила колбу трохи нижче, вода полилася набагато повільніше, а струмінь став набагато менше. Зробивши відповідні зміни, я з'ясувала, що висота струменя у фонтані залежить від взаємного розташування сполучених судин.

Залежність висоти струменя у фонтані від взаємного розташування сполучених судин. (Див.прил. 11)

Залежність висоти струменя у фонтані від діаметра отвору.

(Див. дод. 12)

Висновок: висота струменя фонтану залежить:

Від взаємного розташування сполучених судин, чим вища одна з сполучених судин, тим висота струменя більша.

Чим менший діаметр отвору, тим висота струменя більша.

Модель фонтану

Для того, щоб побудувати фонтан на присадибній ділянці, потрібно зробити модель фонтану, з'ясувати, як будувати фонтан і куди встановити резервуар для подачі води. Конструкцію для фонтану виготовили в домашніх умовах. Прикрасивши саму модель фонтану,

З допомогою крапельниці приєднали до неї колбу.(Див. дод. 13) Якщо опустити колбу вниз,

то вода поллється дуже повільно, а якщо підняти колбу на другу полицю, то вода поллється великим струменем вгору.

III. Висновок.

Метою моєї роботи було розширення галузі особистих знань на тему «Повідомляючі судини», використання отриманих знань для виконання творчого завдання. У ході роботи я відповіла на запитання: що є рушійною силою роботи фонтанів і змогла створити різні моделі фонтанів, що діють.

Я збудувала модель фонтану, вивчила технічний пристрійфонтанів. Провела досліди на тему «Посудні судини».

Надалі ми з дідусем плануємо побудувати фонтан на своїй присадибній ділянці за допомогою тих знань та даних, які ми отримали, досліджуючи технічний пристрій фонтанів.

Висновок:Вода у фонтані у фонтані працює за принципом «Фонтану Герона».

IV. Список літератури.

«Фізична енциклопедія», генеральний директорА. М. Прохов.

м Москва. Вид. « Радянська енциклопедія» 1988, 705 стор.

«Енциклопедичний словник молодого фізика» Упоряд. У. А. Чуянов – 2-ге М.: Педагогіка, 1991 рік- 336 стор.

Д. А. Кючаріанц та А. Г. Раскіна "Сади та парки палацових ансамблів Санкт-Петербургата передмість".
Додаток 9.

Додаток 10.

Додаток 11.

Діаметр отвору

Висота резервуару

Висота струменя

0,1 см

50 см

2,5 см

0,1 см

1 м

3,5 см

0,1 см

130 см

5см

Додаток 12.

Діаметр отвору

Висота резервуару

Висота струменя

0,1 см

50 см

2,5 см

0,3 см

50 см

2 см

0,5 см

50 см

1,5 см

Додаток 13.

Додаток 14.

Виконали учні 7 класів

Мокаєв Алім, Туменов Аміран, Бозієв Іслам, Оракова Маргарита

Ціль: розглянути дію закону сполучених судин з прикладу роботи циркуляційних фонтанів.

Завдання:

1. Вивчити матеріал про фонтани: їх види та принципи дії.

2. Сформулювати макет циркуляційного фонтану

3. Створити скарбничку фонтанів міста Нальчик.

4. Проаналізувати отриману інформацію та зробити висновки про влаштування та принцип роботи фонтанів.

Методи:

Вивчення літературних та інших інформаційних джерел, проведення експериментів, аналіз інформації та результатів.

Актуальність проблеми

Дія води на людину можна назвати воістину магічною. Журчання фонтану знімає стрес, заспокоює і змушує забути про тривоги.

Тепер ідеї мистецтва отримали нове втілення – поєднавши задуми архітекторів, художників та фахівців високотехнічних областей. .

Пристрій фонтану заснований на принципі сполучених судин відомого нам з фізики: У сполучених судинах будь-якої форми та перерізу поверхні однорідної рідини встановлюються на одному рівні .

Воду збирають у ємність розташовану вище за басейн фонтану. При цьому тиск води на виході з фонтану дорівнюватиме різниці висот води H1. Відповідно чим більша різниця цих висот, тим сильніший тиск і вище б'є струмінь фонтану. Також на висоту струменя фонтана впливає діаметр вихідного отвору фонтану. Чим вона менша, тим вище б'є фонтан.

Циркуляційний фонтан

У циркуляційних фонтанах вода біжить замкненим колом. Основний резервуар вони розташовані внизу. Вода з резервуара піднімається вище шлангом за допомогою помпи. Шланг проходить усередині і не помітний ззовні. Фонтани, що базуються на принципі циркуляції, не вимагають подачі до них води. Достатньо залити воду один раз, а потім доливати в міру її випаровування.

Природні фонтани

гейзери, джерела та

артезіанські води

Штучні фонтани:

вуличні, ландшафтні, інтер'єрні

Фонтан у СПА-готелі

«Сіндіка»

Фонтан перед Державним кіноконцертним залом

Фонтан біля кінотеатру

«Схід»

Фонтан на проспекті Шогенцукова

Фонтан на площі 400-річчя возз'єднання з Росією

10 найдивовижніших фонтанів світу

Фонтан «Місячна веселка» (Сеул) – найдовший фонтан на мосту

2. Фонтан короля Фахда (Джидда) –

найвищий

3. Фонтанний комплекс Dubai Fountain (Дубай) – найбільший і найдорожчий

4. Фонтан Корона (Чикаго) -

найбільший міжнародний

5. Фонтани Петергофа (Санкт-Петербург) – найрозкішніші

6. Фонтан багатства (Сінгапур) – фонтан, побудований за фен-шуй

7. Фонтан Bellagio (Лас-Вегас) - найзнаменитіший танцювальний фонтан Америки

8. Парячі фонтани (Осака)

- найповітряніші

9. Ртутний фонтан (Барселона)

- найотруйніший

Експериментальна частина роботи

Зробити фонтан – це проблема, або завдання, яке необхідно вирішити. Звичайно, проблеми з розробки виникли відразу.

Гіпотеза:

Спробувати для виготовлення фонтану використовувати те, що в судинах однорідна рідина знаходиться на одному рівні.
Якщо фонтан буде працювати, з'ясувати, чи залежить висота фонтана від діаметра трубки

Результати роботи:

Ми хочемо представити вашій увазі циркуляційні фонтани.

Проведені дослідження: "Перевірка залежності висоти стовпа фонтана від діаметра трубки"

Висновок:

Висота фонтану залежить від діаметра трубки. Чим менший діаметр трубки, тим вищий стовп фонтану.

Висновки:

1.У всіх фонтанах використовуються сполучені судини

2. У сполучених судинах однорідна рідина прагне опинитися на одному рівні

3. Фонтан б'є за рахунок різниці висот води в сполучених судинах

4. Відмінність фонтанів – у способі подачі води в основний резервуар

Отримані результати:

Скарбничка фонтанів міста Нальчика

2. Зроблені своїми руками циркуляційні фонтани

Герон Олександрійський Автор робіт, у яких систематично виклав основи досягнення античного світу у галузі прикладної механіки. У "Пневматиці" Герон описав різні механізми, які рухаються нагрітим чи стисненим повітрям чи парою: т. зв. еоліпіл, т. е. куля, що обертається під дією пари, автомат для відчинення дверей, пожежний насос, різні сифони, водяний орган, механічний театр маріонеток і т. д. У "Механіці" Герон описав 5 найпростіших машин: важіль, воріт, клин , гвинт і блок. Геронові був відомий і паралелограм сил.

Створив автомат для продажу "священної" води, який став прообразом наших автоматів для відпуску рідин.

Фонтан Герона складається з трьох судин, поміщених одна над одною і сполучених між собою. Дві нижні судини закриті, а верхня має форму відкритої чаші, в яку наливається вода. Також вода наливається і в середню посудину, що пізніше закривається. По трубці, що йде від дна чаші майже до дна нижньої судини, вода тече з чаші вниз і, стискаючи повітря, що знаходиться там, збільшує його пружність. Нижня посудина повідомлена із середнім за допомогою трубки, по якій тиск повітря передається в середню посудину. Виробляючи тиск на воду, повітря змушує її підніматися із середньої судини по трубці у верхню чашу, де з кінця цієї трубки, що піднімається над поверхнею води, і б'є фонтан. Вода фонтану, що падає в чашу, тече з неї трубкою в нижню посудину, де рівень води поступово підвищується, а рівень води в середній посудині знижується. Незабаром фонтан перестає працювати. Щоб запустити його заново, треба просто поміняти місцями нижню та середню судини. Чудові винаходи Герона. Фонтан Герона.

Найбільш поширеним способом освітлення в античний часбуло освітлення за допомогою олійних ламп, в яких горів просочений олією гніт. Гніт являв собою шмат ганчірки і вигоряв досить швидко, вигоряло й олію. Одним з основних недоліків таких ламп була необхідність стежити за тим, щоб над поверхнею олії, рівень якої постійно знижувався, постійно було достатньо гнити для горіння. Якщо за наявності однієї лампи стежити за нею було легко, то за наявності кількох ламп уже виникала потреба в слузі, який регулярно ходив по кімнаті і поправляв ґноти в лампах. Герон винайшов автоматичну олійну лампу. Олійна лампа Герона.

Самохідна шафа. Вперше в історії Героном було розроблено самохідний механізм. Механізм являв собою дерев'яну шафу встановлену на чотирьох колесах. Внутрішнє влаштування шафи ховалося за дверцятами. Секрет пересування був простий: усередині шафи повільно опускалася підвішена плита, що приводила за допомогою канатів і валів у рух всю конструкцію. Як регулятор швидкості використовувався запас піску, який поступово пересипався з верхньої частини шафи в нижню. Швидкість опускання плити регулювалася швидкістю пересипання піску, яка залежала від того, наскільки широко розкриті стулки, що відокремлювали верхню частину шафи від нижньої.

Автоматичний театр. Більшість креслень механічних ляльок Герона не збереглися, але у різних джерелах є їх описи. Відомо, що Герон створив своєрідний ляльковий театр, який пересувався на прихованих від глядачів колесах і був невеликою архітектурною спорудою – чотири колони із загальним цоколем та архітравом. Ляльки на його сцені, що рухаються складною системою шнурів і зубчастих передач, теж прихованих від очей публіки, відтворювали церемонію святкування на честь Діоніса. Як тільки такий театр виїжджав на міську площу, на його сцені над фігурою Діоніса спалахував вогонь, на пантеру, що лежала біля ніг божества, лилося вино з чаші, а почет починав танцювати під музику. Потім музика і танці припинялися, Діоніс вивертався в інший бік, полум'я спалахнуло в другому жертовнику - і вся дія повторювалася спочатку. Після такої вистави ляльки зупинялися, і вистава закінчувалася. Це дійство незмінно викликало інтерес у всіх жителів, без різниці у віці. Але не менший успіх здобули вуличні вистави іншого лялькового театру Герона. Цей театр був дуже малий за своїми розмірами, його легко переносили з місця на місце. Він був невеликою колоною, нагорі якої знаходився макет театральної сцени, прихованої за дверцятами. Вони відкривалися та закривалися п'ять разів, поділяючи на акти драму про сумне повернення переможців Трої. На крихітній сцені з винятковою майстерністю показувалося, як воїни споруджували та спускали на воду. вітрильні кораблі, пливли на них бурхливим морем і гинули в безодні під сяйво блискавок і гуркіт грому. Для імітації грому Герон створив спеціальний пристрій, у якому з шухляди висипалися кульки, що ударялися об дошку.

Насоси Герона Насоси Герона. Насос являв собою два повідомлені поршневі циліндри, обладнані клапанами, з яких по черзі витіснялася вода. Насос приводився в дію м'язовою силою двох людей, які по черзі натискали на плечі важеля. Відомо, що насоси такого типу згодом використовували римляни для гасіння пожеж і відрізнялися. високою якістювиготовлення і напрочуд точним підганянням всіх деталей. Подібні насоси аж до відкриття електрики часто використовувалися, як і для гасіння пожеж, так і у флоті для відкачування води з трюмів при аварії. Як ми бачимо, Героном було розроблено три дуже цікаві винаходи: еоліпіл, поршневий насос і бойлер. Скомпонувавши їх можна було отримати парову машину. Таке завдання, напевно, було під силу якщо не самому Герону, то його послідовникам. Люди вже тоді вміли створювати герметичні ємності, і, як бачимо з прикладу з поршневим насосом, досягли значних успіхів при виготовленні механізмів, що вимагають високої точності виготовлення. Парова машина, звичайно, не реактивний двигун, для створення якого знань античних вчених явно не вистачало, але і вона б суттєво прискорила розвиток людства.