Творческая работа по физике Фонтаны (7 класс)

Научно- исследовательской проект

Секция: Научно-техническое творчество

Тема: «Создание модели фонтана»

Научный руководитель: Рязанова Татьяна Николаевна

2015

Оглавление:

1. Введение…………………………………………………….……3

2. Основная часть

• История возникновения фонтанов…………..……………4

• Принцип действия…………………………………………6

• Разновидности……………………………………………...6

• Фонтаны города Подольска и Подольского района……..8

• Экспериментальная часть………………………………....9

3. Заключение……………………………………………………...10

4. Список использованной литературы……………………….…11

5. Приложение……………………………………………………..12

Введение

Актуальность проблемы: действие воды на человека можно назвать поистине магическим. Журчание фонтана снимает стресс, успокаивает и заставляет забыть о тревогах. Специалисты по фен-Шую скажут, что водная стихия «приманивает» здоровье и даже провоцирует карьерный рост. А люди практичные знают, что фонтан увлажняет воздух и к тому же работает как природный ионизатор.

Цели исследования: расширить область знаний по теме «Сообщающиеся сосуды», рассмотреть действие закона сообщающихся сосудов на примере работы макета фонтана.

Задачи:

1. Изучить материал о фонтанах: их видах и принципах действия.

2. Сконструировать макет фонтана и с его помощью провести опыты, объясняющие принцип работы фонтана.

3. Создать перечень фонтанов города Подольска.

4. Проанализировать полученную информацию и сделать выводы об устройстве и принципе работы фонтанов.

Методы:

Изучение литературных и других информационных источников, проведение экспериментов, анализ информации и результатов.

Основная часть

История возникновения фонтанов

Фонтан - струя жидкости, газа, выбрасываемая вверх из трубы или отверстия силой давления [1]. Первые фонтаны возникли в Древнем Египте и Месопотамии, о чем свидетельствуют изображения на древних надгробиях. Изначально они использовались не столько для красоты, сколько для полива выращиваемых культур и декоративных растений. Египтяне сооружали фонтаны во фруктовых садах возле дома, где они устанавливались посреди прямоугольного пруда. Подобные фонтаны использовались в Месопотамии и Персии, славившимися своими прекрасными садами. Здесь на Востоке они получили еще большую популярность. По определенным канонам персидский восточный сад должен был отражать четыре сущности - воду, цветы, растения и музыку, что можно видеть на старинных изображениях и ковровых рисунках. Мусульманские сады были окружены террасами из разноцветной плитки, брызги фонтана, отражаясь от них, создавали необыкновенную игру света и тени. Позже по их подобию были построены сады в Толедо, Гранаде и других городах.

В садах другого типа единство создавали - вода, цветы, деревья, свет и тень. Ярким примером такой ландшафтной архитектуры являются сады Тадж Махала в Индии и сады Шалимара. В таких садах важным акцентом являются полноводные источники, сбегающие с гор, где у подножия их русла искусственно поворачивают, создавая водоемы и водопады. Огромное значения фонтаны имели в Китае и Японии. Самый знаменитый японский сад Киото - в его создании участвовали монахи буддисты. Каждый элемент этого сада - несет в себе особое значение и вызывает у посетителей определенное настроение и состояние души. Ландшафтной и архитектурной основой фонтанов и садов в Европе послужили персидские сады. В средние века сады появлялись при монастырях и подобно персидскому саду делились на четыре части - для цветов, трав, овощных культур и фруктовых деревьев. В середине сада был расположен колодец или фонтан - место уединения, размышления и молитвы для послушников монастыря. Но в основном, как и в Древнем мире, в эпоху Средневековья фонтаны использовались как источники водоснабжения - для полива и питья. Только с началом Эпохи Возрождения фонтаны в Европе становятся частью архитектурного ансамбля, его ярким акцентом, а порой главным элементом. Римский стиль стал главенствующим.

На помощь к природным источникам пришли насосы и вместо подземных ключей на римских холмах забили фонтаны. Примером итальянского ренессанса служит вилла Ланте. Постепенно новые веяния в архитектуре распространялись по всей Европе. Наибольший рассвет ландшафтно-паркового искусства был достигнут во Франции в 17 веке, его венцом стал Версаль - король регулярных парков, ставший основой для создания подобных дворцово-парковых ансамблей во всем мире. Именно версальские фонтаны подвигли Петра I на замысел Петергофа.

Надо признать, что фонтаны Петергофа в чем-то превзошли свой французский прототип. Это грандиозный музей фонтанного искусства XVIII-XIX вв. Здесь представлено множество одно- и многоструйных фонтанов, солирующих, парных, сгруппированных в ряды, фонтанов в виде водяных колоколов и столпов. Рисунки струй не повторяются, это веера, букеты, завесы и т.д. Различны петергофские фонтаны и по звучанию - от чуть слышимого шелеста до оглушительного торжествующего гула.

В конце 17 века с приходом «романтизма» претерпело изменение и ландшафтное искусство. В моду вошли парки в «английском стиле», когда все наиболее приближено к «дикой» природе, без шика и помпезности. Архитектура водных источников также отличалась природной естественностью и простотой.

Современные фонтаны соревнуются в высоте. Фонтан короля Фахда расположенный на Красном море, поднимается на высоту 260 м, в хорошую погоду он может достичь высоты 318 м (для сравнения высота Эйфелевой башни 300м). В современных фонтанах значительную роль играют передовые технологии, новые изобретения.

Самый дорогой и большой фонтанный комплекс в мире - «Dubai Fountain"(Дубай Фонтан). Длина фонтана 275 м, а его площадь сравнима с площадью трех стандартных футбольных полей. Первоначальная высота, на которую поднимались струи - 150 метров, позднее высота увеличилась до 275 метров. Он относится к типу танцующих фонтанов. В его репертуаре классическая, арабская и поп-музыка, и под каждую из мелодий фонтан «исполняет» различный танец. Комплекс Dubai Fountain состоит из искусственного водоема, расположенного у подножия самого высокого здания в мире, башни Бурдж Халифа, сотен струй, которые могут подниматься на высоту до 310 м, 6600 точечных светильников и 25 цветных прожекторов. Правда, самые мощные водяные пушки требуют подзарядки после использования, поэтому их включают только в самые яркие моменты представления. У сооружения предусмотрена собственная система насосов и очистки воды. Через год после открытия фонтан модернизировали, добавив в конструкцию дымогенераторы и газовые форсунки, и теперь водная симфония может сопровождаться эффектами дыма и огня. Самый большой и дорогой фонтан на Земле установил еще один рекорд - это самая яркая точка в Азии, которую можно разглядеть из космоса, а на Земле, во время представлений, световое шоу видно за 32 км.

Теперь идеи искусства получили новое воплощение - соединив в себе задумки архитекторов, художников и специалистов высокотехнических областей. Новым веянием стала фееричная игра цвета, искусство освещения, сочетание музыки, света, динамики. Прогресс не стоит на месте, кто знает, какими станут фонтаны уже к середине этого столетия…

Принцип действия

Со временем менялись эпохи и стили, а с ними и фонтаны, как их отражение. Но принцип работы фонтанов практически одинаков. Они работают по принципу сообщающихся сосудов [Приложение 1]. С начала 17 века фонтаны стали приводить в действие с помощью механических насосов, которые постепенно заменили паровые установки, а затем и электрические насосы.

Считается, что фонтаны обязаны своим существованием знаменитому греческому механику Герону Александрийскому, жившему в I-II веке н.э. Именно Герон прямо указал на то, что расход, или норма распределяемой воды зависит от ее уровня в водохранилище, от поперечного сечения канала и скорости воды в нем. Придуманный Героном прибор служит одним из образцов знаний в древности (за 20 лет до Р.Х.) в области гидростатики и аэродинамики.

Виды фонтанов

Фонтаны бывают искусственные и естественные. К естественным относятся гейзеры, родники и артезианские воды.

Горячая вода с паром, бьющая фонтаном из отверстия в земле, называется гейзером. Такие фонтаны бьют из-под земли на острове Исландия, в Йеллоустонском парке в США, на Северном острове Новой Зеландии и на Камчатке. "Гейзер" в переводе с исландского означает "хлынуть".

Гейзеры всегда расположены там, где находятся вулканы. Раскаленная магма поднимается к поверхности Земли и сильно нагревает породу, в которой содержатся грунтовые воды. Вода скапливается в мелких и крупных трещинах, не находя выхода нагревается и наконец закипает. При этом образуется много пара, который находится под большим давлением и пробивается наверх, в горловину образованного ранее гейзера. Происходит сильное извержение сначала пара, а потом и воды, и длится оно до тех пор, пока подземное "водохранилище" не опустеет. Следующий выброс произойдет только тогда, когда под землей снова накопятся и нагреются до кипения грунтовые воды.

Родник, источник, ключ - естественный выход подземных вод на земную поверхность. Человеку нравились бьющие небольшими струями родники. Со временем зодчие и архитекторы стали обрамлять родники декоративным камнем. Мастера проявляли чудеса изобретательности, украшая родники.

Артезианские воды- напорные подземные воды, заключенные в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются во впадинах, образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважины артезианские воды поднимаются выше водоносного пласта, иногда фонтанируют.

Ознакомимся теперь с искусственными фонтанами. Люди издавна не только наслаждались водопадами и ручьями, реками и морями, но и создавали искусственные водоемы и фонтаны, чтобы любоваться ими. Вода настолько благотворно влияет на нервную систему человека, что в некоторых клиниках в качестве одного из методов лечения депрессивных расстройств используют созерцание струящихся потоков воды.

Уличные, площадные фонтаны. Одним из любимейших гидротехнических сооружений человечества всегда были фонтаны. Фонтаны придумали в жарких странах - с целью чисто практической: в летний зной струи воды, бьющие вверх, несут спасительную прохладу. Они не утратили своей популярности и до сегодняшнего дня.

Ландшафтные фонтаны. Фонтан на участке около дома обычно становится очень привлекательным местом для его обитателей. Красивый фонтан - это лучшее лекарство от стрессов и суеты повседневной жизни. Слушая умиротворяющие звуки льющейся воды, созерцая её плавные потоки, человек получает возможность забыть о повседневных проблемах и хлопотах, отвлечься от беспокойств и переживаний, которыми наполнена жизнь в современном городе. Фонтан становится оазисом покоя и радости, местом для отдыха и самосозерцания.

Цветомузыкальные фонтаны - это сложные комплексы с применением автоматики. Высота и форма струй, цветовое оформление задаются с помощью программного обеспечения.

Интерьерные, комнатные фонтаны. Размещение фонтана в своем жилище становится центром интерьера жилого помещения, красивый фонтан обычно превращается в любимое место для отдыха всей семьи. Ведь нет ничего более умиротворяющего, чем спокойное созерцание льющейся воды.

Особенно важным является создание правильного эффекта для водного сооружения. Виды струй фонтана:

• Ярусный;

• Струящийся;

• Пузырящийся;

• Колокольчик;

• Колонна;

• Гейзер.

Фонтаны бывают: водомётные, каскадные, механические, фонтаны-шутихи (например, в Петергофе), разной высоты, формы и у каждого есть свое название. Раньше все фонтаны были прямоточные, то есть работали напрямую от водопровода, сейчас применяется «оборотное» водоснабжение с использованием мощных насосов.

Фонтаны г. Подольска

Поющий фонтан в Подольске. Фонтан серии "Торнадо" с примененными впервые в России прожекторами на основе RGB светодиодов. Создает неповторимую водно-световую музыкальную феерию.

Подольск, ул. Свердлова, д. 38. напротив ДК Октябрь

Фонтан в парке им. Талалихина

Подольск, ул. Рабочая

Скульптурная композиция в сочетании с фонтаном «Первый бал Наташи Ростовой». Был открыт 5 октября 2014 года в День города Подольска. Вращающаяся танцующая пара - Наташа Ростова и Андрей Болконский, с фонтаном производит фантастическое впечатление.

Подольск, бульвар Льва Толстого

Фонтан на территории усадебного ансамбля с церковью Знамения Пресвятой Богородицы в Дубровицах.

Фонтан на площади Ленина. Открыт летом 2004 года к 223 -летию города. Реконструирован в 2006 г.

Экспериментальная часть работы

Исследование и выявление проблемы

Сделать фонтан - это проблема, или задача, которую необходимо решить. Естественно, проблемы по разработке возникли сразу. Первый вопрос, который я себе задала - как это сделать, из какого материала и с помощью каких инструментов? Как украсить фонтан декоративно.

Гипотеза:

• Попробовать для изготовления фонтана использовать то, что в сообщающихся сосудах однородная жидкость находится на одном уровне.

• Усовершенствовать фонтан с помощью мини водяного насоса (помпы).

Результаты работы: я рассмотрела различные типы фонтанов. В моих силах построить комнатный фонтан. Из предложенных принципов работы фонтанов, я построила фонтан с использованием мини водяного моторчика. Для этого мне понадобился небольшой моторчик (в моем случае это расширительный насос для бочка стеклоомывателя в автомобиле), трубка из системы для капельницы, емкость-основа для фонтана, три ёмкости для придания формы фонтану, блок питания. А для визуального эффекта и красоты я украсила его декоративными элементами. [Приложение 2, 3]

Заключение

Мне очень понравилось работать над фонтаном. Он получился довольно красивым. Но самое главное - удовольствие от работы. Это была очень большая и сложная практическая работа, и конечно, были вещи, которые у меня не получались, или получились, но не так, как я хотела. Я узнала много нового о фонтанах и об их истории. В результате я осталась довольна проделанной работой. Принцип сообщающихся сосудов мной использован на практике.

Выводы:

1.Почти во всех фонтанах используются сообщающиеся сосуды.

2. В сообщающихся сосудах однородная жидкость стремится оказаться на одном уровне.

3. Фонтан бьет за счет разности высот воды в сообщающихся сосудах.

Список использованной литературы:

1. С.И.Ожегов. Словарь русского языка/Под ред. Н.Ю.Шведовой. - М.:Русский язык,1981.-760 с.

2. Алекс Купер. Интерьер уютного сада/3-е издание. -Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. -267с.

3. Рубрика телепередачи «Галилео. Эксперимент. Фонтан Герона»

youtube.com/watch?v=04dJLUm4ZZ4

4. ru.wikipedia.org/ - всемирная энциклопедия, гейзеры, родники, артезианские колодцы

5. 1000fontan.ru/catalog-fontan/shema/work/ сайт о фонтанах

6. interier-ex.ru/ комнатные фонтаны

7. fontan.net сайт о фонтанах

8. eco-garden.ru/ - сайт о фонтанах

Приложения:

Приложение 1

Приложение 2

Этапы создания фонтана

Приложение 3

Готовый фонтан