Уже в древности люди задумывались о том, как создать искусственные водоемы, особенно интересовала их загадка бегущей воды. Слово фонтан – латино-итальянского происхождения, происходит оно от латинского «фон тис», что переводится «источник». По смыслу это означает струю воды, бьющую вверх или под напором вытекающую из трубы.
С архитектурной точки зрения – фонтан – сооружение, которое служит основанием или ограждением для струящихся вверх и стекающих вниз струй воды. Изначально фонтаны возводились как общественный источник питьевой воды. Позднее сочетание зелёных насаждений, движущейся воды из фонтанов и архитектурных композиций стало одним из средств выполнения неповторимых художественно-образных решений в современной архитектуре.
Айвазовский Иван."Большой Петергофский дворец."
Стихи о фонтанах. У фонтана затаилось тягостное море, Брезжит свет и отмель ловит бриз. Влажный сон в долинах и на взгорьях, У фонтана строгий кипарис. У фонтана солнечно и ясно, Шарм и мифы бархатной поры, Мир земной рождается и гаснет В брызгах струй и играх мошкары. Дымные и облачные станы Водят тень у медного ручья. Я к полудню прихожу к фонтану, Где любовь, как вечная ничья… И от зноя пьяным и усталым, Дикарём в тропической пыли Небо пью губами перевала, И швыряю к югу корабли. Крым под звёздным куполом манежа, Крым в камнях, зализанных волной, В каждом отъезжающем приезжем, Взглядом породнившимся со мной. Данилюк Сергей. Остановлюсь я у фонтана. Развесит он свои ладони, Разбрызжет радость он пространно, Устроит капелек погоню. Фонтан живые брызги счастья На теле свежестью оставит, Прохладу даст среди ненастья, И жизни радугу составит. Яна Гончарук.
1.Физический принцип работы фонтана Работа фонтана основана на законе о сообщающихся сосудах, который заключается в том, что в сообщающихся сосудах однородная жидкость устанавливается на одном уровне. Давление жидкости на дно сосуда: р = ρgh Одно из колен сосуда играет роль водонапорной башни, а второе фонтана. Чем выше водонапорная башня, тем больше высота воды в ней, тем больше разность давления между фонтаном и башней, и тем сильнее будет бить струя фонтана. p2p2 p1p1
2.Материалы для изготовления модели фонтана Для изготовления фонтана нам понадобятся: 1) Одна 1,5-литровая бутылка (воды в бутылке хватит на 510 минут работы фонтана). 2) Капельница (можно взять любой шланг, но капельница лучше, т.к. она длинная, имеет фильтр очистки и пипетку на конце). 3) Большая бутылка (на 610 литров). 4) Большая коробка. 5) Подвесной держатель для бутылки.
На практике мы не можем менять высоту «водонапорной башни», но мы знаем, что по закону Паскаля давление, производимое на жидкость или газ передается в каждую точку жидкости или газа без изменения, поэтому достаточно надавить поршнем (бутылкой) на воду в правом колене сообщающихся сосудов, что бы струя воды в фонтане поднялась на большую высоту.
В этом описании я собираюсь рассказать вам, как сделать фонтан Герона, который не требует электричества. Хотя, вы сможете обмануть людей, и заставить их думать, что он работает именно так. Мы будем делать фонтан Герона своими руками из обычных бытовых материалов. Это очень легко построить, и это будет идеальный проект, чтобы делать его с вашими детьми. Может быть, вы могли бы даже провести урок по динамике жидкости или постоянном движении?
Герон (Heron, Hero) Александрийский был математик и изобретатель. Он хорошо известен своим паровым двигателем, Aeolipile и многими другими изобретениями, которые используют пневматику (Википедия). Я собираюсь попытаться воссоздать одно из моих любимых изобретений Герона - "Фонтан Герона".
Общая стоимость постройки = $2 (вам потребуется выпить 3 бутылки газировки).
(3) Бутылки с водой 0,5 литра
(1) 9" Длина трубки
(1) 11" Длина трубки
(1) 15" Длина трубки
Небольшое количество пластилина или герметика
Примечание: Трубка для аквариумов 3/16" (5 мм) или любая другая с тонкими жёсткими стенками. Почти любая трубка будет работать, даже гибкая, но с жёсткой очень легко работать. Я, например, набрал подходящие трубки в местном магазине для домашних животных по цене около $0,50 за фут.
Ножницы
Дрель (ручная или электрическая)
5/32" (4 мм) сверло (чуть меньше диаметра трубки)
Вы подготовили материалы и инструмент, и начнём рассказ, как сделать фонтан Герона своими руками.
Разрежьте одну из бутылок пополам как показано на рисунке. Не выбрасывайте донышко бутылки, вы можете использовать его, чтобы заполнить фонтан, когда мы всё сделаем.
Вам потребуется просверлить по 2 отверстия в каждой крышке. Перед началом сверления отверстий в колпачке, подложите кусок деревяшки в качестве опоры крышки.
Когда вы закончите с первой крышкой, используйте её в качестве ориентира для сверления отверстий во второй крышке. Вы можете совместить колпачки верхними крышками при сверлении отверстий. Теперь вы должны иметь крышки, каждая из которых имеет отверстия, просверленные примерно в том же месте.
Возьмите одну из крышек, и используйте её в качестве ориентира для сверления отверстий в нижней части одной из оставшихся нетронутыми бутылок. Это будет в конечном итоге бутылка {B}, как показано на рисунке ниже.
Подсоедините трубки, как показано на рисунке выше. Все соединения должны быть герметичными. Если вы использовали сверло на 5/32, они должны получиться. Если нет, то просто добавьте небольшое количество пластилина (или герметика) для герметизации отверстия вокруг трубки. Также необходимо герметизировать соединение между бутылкой {A} и {B}. Вы можете увидеть его в первой картине. Остальные соединения не протекут, и я там не использовал герметик.
Примечание: Убедитесь, что трубки находятся на соответствующих высотах в каждой бутылке. Эти высоты очень важны!
Теперь всё, что вам нужно сделать, это заполнить бутылку {b} водой, и скрутить всю систему вместе. Чтобы фонтан Герона, собранный своими руками заработал, добавьте воду в верхнюю бутылку {а}. Наслаждайтесь домашним фонтаном без электричества!
По материалам makezine.com
САМЫЙ ПРОСТОЙ ФОНТАН
Для того чтобы соорудить фонтан, возьми пластиковую бутылку с отрезанным дном или стекло от керосиновой лампы, подбери пробку, закрывающую узкий конец. В пробке сделай сквозное отверстие. Его можно просверлить, провертеть граненым шилом или прожечь раскаленным гвоздем. В отверстие должна плотно входить стеклянная трубка, изогнутая в форме буквы «П» или пластиковая трубочка.
Зажми пальцем отверстие трубки, переверни бутылку или ламповое стекло вверх дном и наполни водой. Когда откроешь выход из трубки, вода забьет из нее фонтаном. Он будет работать до тех пор, пока уровень воды в большом сосуде не сравняется с открытым концом трубки, Попробуй объяснить, почему это так.
ТРИ ФОНТАНА
Готовим оборудование
Берем бутылочку со вставленной в пробку трубочкой из стрержня шариковой ручки или обыкновенной аптечной пипетки. Только у нее стеклянная трубочка слишком коротка. Поэтому лучше оставить и резиновый мешочек, срезав его донышко ножницами.
В пробке прожги раскаленным гвоздем отверстие и вставь в него трубочку очень туго. Если получится слабовато, залей щель воском или варом. Подбери небольшую бутылочку, которую пробка закрывала бы плотно.
Налей в эту бутылочку почти до горлышка воду, слегка подкрашенную чернилами, и заткни пробкой.
Вода в бутылочке находится под атмосферным давлением. Снаружи давление такое же.
Как сделать, чтобы фонтан забил?
Опыт 1
Для этого есть два способа. Первый - уменьшить давление снаружи.
Поставь бутылочку в мелкую тарелку. Налей в эту тарелку немного воды и разложи листки промокательной бумаги. Возьми трехлитровую стеклянную банку и подержи ее перевернутой над горящей свечой, над плитой или электроплиткой. Пусть прогреется хорошенько, пусть наполнится горячим воздухом.
Готово?
Ставь ее вверх дном на тарелку, края - на промокашку. Теперь бутылочка накрыта. Воздух в банке начнет остывать, вода из тарелки будет всасываться. Скоро она вся уйдет под банку. Эй, берегись, сейчас воздух проскочит под краями! Но мы ведь не зря подложили промокашку. Крепко надави на дно банки, она прижмет мокрые листки, и воздух не проскочит. Фонтан забьет!
Опыт2
Фонтан можно привести в действие и другим способом. Воздух в бутылочке надо сжать! Возьми верхний конец трубочки в рот и вдувай воздух сколько хватит силы. Из нижнего конца трубочки побегут пузырьки.
А теперь отпускай. Смотри, как славно забил наш фонтан!
Жаль только, что он недолго действует. Это потому, что запас сжатого воздуха быстро кончается. Чтобы фонтан работал дольше, надо воды в бутылочку наливать немного. Все равно для работы фонтана ее хватит, а воздуха в бутылочку войдет больше. И подкрашивать воду чернилами не надо. Ведь этот фонтан будет бить не под стеклянной банкой, он и без чернил хорошо будет виден. А трубочку здесь приходится брать в рот.
Опыт 3
Этот фонтан похож на предыдущий. Внутри бутылочки создается повышенное давление. Только не вдуванием воздуха, а другим способом.
Положи в бутылочку несколько кусочков мела и заполни ее на три четверти уксусом. Быстро закупорь ее пробкой с трубочкой и поставь в раковину или большой таз, чтобы уксус не попал, куда не надо. Ведь в бутылочке начнет выделяться углекислый газ, и под его давлением из трубки забьет уксусный фонтан!
ФОНТАН В БУТЫЛКЕ
Возьмите небольшую бутылку или флакон, просверлите в пробке отверстие и вставьте в него отработанный длинный стержень от шариковой ручки. Предварительно нужно очистить стержень от остатков пасты, используя для этого проволочку и кусочек ваты, смоченной в одеколоне. Для лучшей герметичности залепите пластилином место на пробке, где вставлена трубка. Стержень должен немного не доходить до середины флакона, а его наружный конец пусть возвышается над пробкой на несколько сантиметров. Отверстие конца стержня, который находится внутри флакона, предварительно надо уменьшить в диаметре. Это можно сделать, вставив в него пробочку из куска спички и проколов ее тонкой иголкой.
Налейте в кастрюльку воду, поставьте в нее флакон (чтобы он не плавал!) и доведите воду до кипения. Пусть вода покипит несколько минут. Пока вода кипит, приготовьте на столе стакан с водой, подкрашенной красной акварельной краской или крупинкой марганцовки. На стакан положите кусок картона с отверстием, в которое сможет войти горлышко бутылочки или флакона со стержнем от шариковой ручки.
Теперь надо действовать решительно и быстро: выньте флакон из кипящей воды и, перевернув вверх дном, вставьте его в отверстие приготовленной картонки на стакане, при этом наружный конец стержня опустится в подкрашенную воду. Из кончика стержня во флаконе начнет бить тонкая цветная струйка фонтана. Когда вы кипятили воду, часть горячего воздуха, расширившегося от нагревания, вышла из флакона, в нем образовалось разреженное пространство, а наружное атмосферное давление вогнало в него воду из стакана. При этом струйка холодной воды тоже помогла охладить воздух внутри флакона и уменьшить его объем.
Теперь, когда струя перестала подниматься, посмотрите, сколько воды набралось во флакон. Ровно столько воздуха вышло из него, когда его готовили к опыту - кипятили в кастрюльке.
ФОНТАН НА СТОЛЕ
Понадобится трубка длиной 30−40 см, чем она шире, тем дольше будет бить фонтан. Вырежем два кружка, плотно входящих в трубку. Пустой стержень от шариковой ручки наискось разрежем пополам. Наконечник вынем, изнутри иголкой вытолкнем шарик и вставим наконечник обратно.
Половина стержня с наконечником пропущена сквозь один кружок, вторая половина сквозь другой. Наискось режут для того, чтобы половинки, даже уперевшись в кружки, не оказались закрытыми.
Нижним концом игрушки зачерпываем воду из ванны и ждём, когда польётся из наконечника. Затем переворачиваем. Вода остаётся только между кружками. В этом положении опускаем игрушку в ванну, что показано на другом рисунке.
Вода заполняет игрушку снизу, вытесняя воздух в отсек между кружками. Он давит на воду, находящуюся там, - и из наконечника бьёт струя.
Теперь можно приступить к изготовлению настольного фонтана. Понадобятся пластмассовые кубики, тарелка тоже из пластмассы, трубки и опять же пустой стержень с наконечником. На третьем рисунке - схема того, что выйдет (только не показан каркас, на котором всё закреплено).
При начале действия вода находится в верхних кубиках. Вода из первого верхнего течёт во второй нижний. Обратите внимание, трубка обрезанным наискось концом упёрта в дно кубика. Воздух из него по следующей трубке поступает во второй верхний кубик. Также обратите внимание, что эта трубка проведена от «потолка» до «потолка». И так далее. Из последнего верхнего кубика бьёт фонтан в тарелку. Из неё вода течёт в первый нижний.
Если бы мы взяли только пару кубиков, то фонтан получился бы маленьким. А здесь - столб воды из тарелки вниз, потом из первого верхнего кубика вниз, потом из второго верхнего вниз. С каждым столбом давление возрастает, а с ним и высота струи. По сути, перед нами как бы водонапорная башня, которую разрезали на три части (как колбасу поперёк) и поставили их в ряд. Можно взять не три пары кубиков, а любое число пар.
По окончании действия вся вода оказывается в нижних кубиках. Переворачиваем установку. Перезарядка занимает секунды, так как воду сдерживал наконечник, а воздух через него выходит быстро.
Установка будет выглядеть красивее, и работать будет чётче, если кубики поставить на ребро, а ещё лучше на угол. Тогда настольный фонтан из кубиков будет иметь форму ромба. Тарелку можно обрезать в виде цветка, верхние кубики будут "листьями", нижние - "корнями". Для украшения можно посадить еще и бабочку!
Сколько интересного вокруг нас.
Во все времена люди украшали своё жилище цветами. И у нас в доме очень много цветов, которые расставлены по подоконникам, полкам и даже стоят на полу. Они требуют много внимания: поливка, опрыскивание. Одни требуют много воды, другие – мало. Однажды я заметила, что земля в цветах очень быстро высыхает. Мама сказала, что очевидно в доме довольно сухой воздух. Я задумалась, можно ли увлажнить воздух в доме и тем самым помочь растениям?
Существует множество способов и устройств увлажнения воздуха. Бытовые приборы, повышающие влажность воздух в доме красивы и эффективны, но очень дорогостоящие. Есть народные методы увлажнения воздуха в помещении. Большая их часть сводится к тому, что вода должна испаряться естественным путём. Это могут быть открытые ёмкости с водой или влажная ткань. Однако, чтобы такой способ увлажнения принёс заметный результат, нужно регулярно смачивать ткань и подливать воду в ёмкости. Количество испаряемой жидкости будет небольшим, а значит необходимо развесить не один кусок ткани и поставит не одну ёмкость с водой. Стоит ли превращать комнату в выставку сосудов с водой и мокрых кусков тканей? Я предлагаю использовать для увлажнения воздуха макет фонтана Герона.
Ещё древние греки обратили внимание на чудо природы – родники. Они украшали родники зеленью и цветами, обкладывали камнями. Вода лилась струйкой, и было удобно наполнять ею посуду. В древнем Риме стали сооружать искусственные родники. Так появились первые фонтаны.
Древнегреческий механик Герон Александрийский создал самый остроумный по конструкции фонтан. Он состоит из трёх сосудов: верхнего, открытого А и двух шарообразных Б и В, герметически замкнутых. Сосуды соединены тремя трубками.
Когда в А есть немного воды, шар Б наполнен водой, а шар В – воздухом, фонтан начинает действовать: вода переливается по трубке из А в В, вытесняя оттуда воздух в шар Б; под давлением поступающего воздуха вода из Б устремится по трубке вверх и бьёт фонтаном над сосудом А. Когда шар Б опорожнится, фонтан перестаёт действовать.
Упрощённую конструкцию фонтана Герона я попробовала создать в домашних условиях. Вместо шаров я взяла две пластиковые бутылки сосуды Б и В, из под газированной воды ёмкостью 1 литр, с двумя отверстиями в крышке и дне. Плоский сосуд А изготовила из нижней части пластиковой бутылки большей ёмкости. Вместо стеклянных трубок взяла капроновые от медицинской системы переливания растворов. Сосуд А с помощью трубки соединила с сосудом В, а сосуд В также с помощью трубки соединили с сосудом Б. Сосуд Б соединили с сосудом А, в котором сделала специальное устройство для получения струи. Все три сосуда поставила на разных уровнях друг над другом. Сосуд В заполнен воздухом, в сосуд Б залила воду, а в сосуд А налила воды до уровня нахождения устройства для образования струи. Вода переливается по трубке из А в В, вытесняя оттуда воздух в сосуд Б; под давлением поступающего воздуха вода из Б движется по трубке вверх и образуется струя фонтана. Когда вся вода из сосуда Б перельется в сосуд В фонтан перестает действовать.
Разместив конструкцию фонтана рядом с цветами, мы существенно улучшаем микроклимат, а цветы отвечают обильным цветением. Для увеличения эффективности работы фонтана можно использовать бутылки большей ёмкости и увеличить высоту струи. Когда сосуд В ниже сосуда Б на 35 см струя воды в сосуде А уменьшилась. Измерили струю линейкой – получилось 5 см. Попробовали все три сосуда поставить на одном уровне, тогда вода из сосуда Б перестала поступать в сосуд А, и струи не было.
А когда сосуд В опустили ниже сосуда Б на 60 см, образуется хорошая струя воды.
Данная конструкция фонтана материальных затрат не требует.
Для изготовления своего фонтана я применила использованные пластиковые бутылки и систему для переливания растворов:
1. бутылки газированного напитка емкостью 1 литр.– 3 штуки;
2. медицинская система для переливания растворов – 1 комплект.
Я не учитывала затраты на оплату труда, так как выполняла изделие не на продажу, а в подарок маме. Для мамы моя работа, я думаю, будет бесценна, а для меня счастье и гордость за то, что этот макет будет радовать глаз наших гостей и приносить пользу. Я буду очень гордиться, когда мама будет рассказывать о том, что этот макет действующего фонтана изготовила я.
Фонтан можно построить в домашних условиях из подручных средств.
Для того чтобы бил фонтан нужно давление, а чтобы оно появилось должен быть перепад уровней воды.
Макет фонтана, выполненный мной, получился. Но работать было нелегко. Трудно было разработать и изготовить сам макет: проделать отверстия в бутылках и добиться хорошей струи воды. Работа над проектом заняла у меня немало времени, но я очень довольна своим результатом. И уверена, что те знания, умения и навыки, которые я приобрела, пригодятся мне в дальнейшем.
Я считаю, что с задачей, которую поставила перед собой, справилась.
Хоть трудна была задача, но пришла ко мне удача!
На вопросы отвечала, значит, много я читала.
Со спокойною душой отправляю вам доклад свой.
1. Большая советская энциклопедия.–М., 1977.–т. 27
2. Техника: Энциклопедия/ Оформл. Серии Л. Яковлева.– М.: ООО “РОСМЭН–ИЗДАТ”, 2000.–399с.–(Детская энциклопедия).
3. Я. И Перельман “Занимательная физика” книга 2, ТРИАДА–ЛИТЕРА Москва, 1994 год.– 117с.
Чупрова Полина Петровна,
ученица 7 класса.
Руководитель:
Чупрова Наталья Александровна,
учитель физики.
МОУ Восяховская средняя общеобразовательная школа
с. Восяхово
