Учебно - исследовательская (творческая) работа По теме «Волшебный мир фонтанов»

Отдел образования администрации Волгодонского района

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Потаповская средняя общеобразовательная школа .

Номинация Научные искания молодых «Физика и математика»

Учебно - исследовательская (творческая) работа

По теме «Волшебный мир фонтанов»

Пингориной Дарьи Владимировны

8 «А» класса МБОУ: Потаповская СОШ

Руководитель: Скляров Михаил Михайлович,

учитель физики и информатики.

х. Потапов

2014-2015 уч.год.

Содержание

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

2. Основная часть…………………………………………………………5

2.1 Что такое фонтан?..............................................................................5

2.2 Фонтан Герона ……………………………………………………..7

2.3 История и назначение фонтанов…………………………………. 8

2.4 Конструкция фонтанов…………………………………………….10

2.5 Практическое использование фонтанного оборудования……..12

4. Заключение…………………………………………………………...13

5. Список использованных источников……………………………….14

1. Введение

Мне всегда нравились фонтаны, например фонтаны Петергофа. Фонтаны всегда были украшениями парков и площадей. Их внешний вид привлекает внимание, а журчание воды успокаивает нервы и помогает привести мысли в порядок. А ещё фонтаны увлажняют воздух, поэтому рядом с ними дышится легко. И мне стало интересно, как же они работают.

Первым фонтаном, пожалуй, можно называть родник, который первобытный человек перегородил несколькими камнями, уложенными в месте выхода воды. В результате этой нехитрой манипуляции водный поток становился уже, но напор его увеличивался, струйка воды изгибалась, что удобно для наполнения водой глиняных кувшинов.

На протяжении долгих веков (до конца 19 века) фонтан сохранял практическое, утилитарное значение как основной источник водоснабжения, хотя со временем и приобретал отдельные эстетические черты - от украшений из грубых скульптурных форм до настоящих произведений искусств во времена Древней Греции, Древнего Рима и более поздних цивилизаций. До наших же дней фонтан дошёл уже как элемент чисто декоративного оформления пространства.

И если в не столь далёкие времена фонтаны являлись в основном украшением городских парков, скверов, площадей, то сегодня фонтаны всё активнее находят своё применение при украшении дачных участков и особняков.

Цель исследования:

• Изучить условия возникновения фонтана.

• Сделать макеты для демонстрации фонтана.

Гипотеза:

• Если мы узнаем, как делать фонтаны, то можем построить макеты для их демонстрации.

Для достижения цели были поставлены задачи:

• изучить понятие сообщающиеся сосуды;

• исследовать литературу о конструкции фонтана

• собрать свою модель фонтана.

Актуальность:

Применяем полученные знания по физике в практике.

Объект исследования: фонтаны

Предмет исследования: значение фонтанов в природе

Методы:

1.Изучение некоторой теоретической информации по теме;

2.Поиск информации в сети Интернет;

3.Метод моделирования (составление таблицы).

Гипотеза

Люди всегда трепетно относились к воде. Жизнь на земле без воды была бы просто невозможна. В большинстве религий вода считается символом очищения и новой жизни. Созерцание воды умиротворяет человека, настраивает его на философский лад и дарит положительные эмоции.

Фонтаны должны существовать.

Если мы узнаем, как делать фонтаны, то можем построить макеты для их демонстрации.

2.Основная часть.

Говорят, есть три вещи, на которые можно смотреть бесконечно - огонь, вода и звезды. Воздух у водоема всегда чист, свеж и прохладен. Да и не зря говорят, что вода - «очищает», «омывает», не только тело, но и душу. Уже в древности люди задумывались о том, как создать искусственные водоемы, особенно интересовала их загадка бегущей воды.

2.1 Что такое фонтан?

Фонтан - природное или искусственно вызванное явление, заключающееся в истечении жидкости (обычно воды), под действием оказываемого на неё давления, вверх или в сторону. Или можно так же сказать фонтан - устройство, в котором вода бьет из источника, попадает в чашу какого-либо вида и, как правило, используется вновь. Фонтан - латинского слова «Fons» , что означает источник, родник, начало, первопричина.

Фонтаны различают:

• Естественные

Известны естественно образовавшиеся фонтаны, называющиеся гейзерами.

• Техногенные

Искусственно созданным фонтаном является фонтанирующая нефтяная скважина.

Батареи из множества водяных фонтанов горячей воды используются для её охлаждения на тепловых электростанциях.

• Декоративные

В обиходе фонтаном называют специфическое гидротехническое сооружение, как правило, выполняющее декоративную функцию. Декоративные фонтаны классифицируются по различным признакам:

• по размеру и расположению - на уличные и интерьерные фонтаны (комнатные, настольные).

• по декоративному исполнению - композиции, имитирующие в миниатюре природные пейзажи или архитектурные сооружения; абстрактные композиции, не имеющие ярко выраженного "сюжета"

Отдельно можно рассматривать классические и скульптурные фонтаны.

По наличию динамики в работе фонтанного и светового оборудования: статические и динамические (или как их ещё называют - «поющие» или «музыкальные» фонтаны, также и фонтаны с динамической подсветкой - цветодинамические).

Фонтан Треви

Был построен архитектором Николой Сальви в 1732-1762 годах. Является самым крупный фонтан Рима Его высота 25,9 м, а ширина 19,8 м.

Вода, налитая в лейку, в чайник, заполняет и носик этих сосудов, и их расширенную часть до одинаковой высоты. Это происходит потому, что равные по высоте столбы одинаковой жидкости производят одинаковые давления (рис. 1, а).

Если жидкость в сообщающихся сосудах находится на разных уровнях (это можно сделать, поставив между сообщающимися сосудами перегородку или зажим и долив жидкость в один из сосудов; рис. 1, б), то создается напор жидкости. Напор показывает, какое давление производит вес столба жидкости высотой, равной разности уровней. Под действием этого давления жидкость, если убрать зажим, будет перетекать в тот сосуд, где уровень ее ниже, до тех пор, пока уровни не сравняются.

Существует несколько видов фонтанов, работа которых основана на свойстве сообщающихся сосудов.

2.2 Фонтан Герона

Одним из устройств, описанное учёным древней Греции Героном Александрийским, был волшебный фонтан Герона. Главное чудо этого фонтана заключалась в том, что вода из фонтана била сама, без использования какого-либо внешнего источника воды.

Д

Рис. 2ля эксперимента используют два сосуда с водой расположенных на разных уровнях соединенные между собой тонкими резиновыми трубочками и небольшой чашки. Для того чтобы фонтан заработал, в чашечку добавляют небольшое количество воды.

Фонтан при нагревании воздуха в колбе

На штативе закрепляем колбу закрытую резиновой пробкой. Эту колбу при помощи стеклянной трубочки и резинового шланга соединяем со второй колбой в которой находится вода. Эта колба также закрыта резиновой пробкой внутрь которой вставлена стеклянная трубочка. При нагревании воздуха в колбе. Воздух расширяясь, оказывает давление на воду. Вода под давлением вытекает из трубки, образуя фонтан.

3. История и назначение фонтанов

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.

Огромное значение 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.

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. 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.

Назначение фонтанов:

• Прохлада: в знойную погоду фонтан освежает воздух и даёт психологический эффект - осознание того, что рядом фонтан, придаёт бодрости.

• Очищение воздуха: фонтан очищает воздух от пыли, рядом с ним даже дышится легче.

• Защита от постороннего шума: звуки журчащей воды приятно заглушают посторонние раздражающие шумы.

• Увлажнение: фонтан способен качественно увлажнять воздух, что положительно сказывается на здоровье.

• Умиротворение: как звук, так и вид льющейся воды дают прекрасный эффект релаксации.

• Развлечение: изменяющиеся фонтанные композиции способны развлекать человека Забава: фонтаны являются превосходной забавой как для детей, так и для взрослых.

• Средство привлечения внимания: будучи частью ландшафтного или архитектурного дизайна, ландшафтные фонтаны не просто завершают общую композицию, но и фокусируют на себе внимание.

2.4 Конструкция фонтанов

Конструкция фонтанов более сложной структуры.

Цель конструкции любого фонтана состоит в том, чтобы привести воду в движение. Чтобы вода двигалась, и с ее помощью можно было создать привлекательные композиции, в первую очередь необходимо достаточное количество воды. Это может быть природный или искусственный водоем, бассейн. Искусственные водоемы обычно формуются в земле и герметизируются естественными или синтетическими материалами. Бассейны фонтанов выполняются главным образом из бетона, но могут быть из пластика или высококачественной стали.

Решение по водному резервуару взаимосвязано с типом фонтана и планируемыми водными эффектами. Движение воды может быть в форме едва заметного плавного течения в водоеме, небольшого ручья, бурлящей воды, низвергающегося водопада, прозрачного водного колокола, устремленной в небо струи или сложной водной композиции создаваемой множеством насадок.

После выбора типа фонтана и водной композиции следует обратить внимание на подбор насоса, сердца фонтана. Самое простое решение использовать насос, поместив его непосредственно в чаше фонтана.

Более эффективным решением для больших фонтанов является "сухая" установка насоса вне резервуара бассейна. Такой насос устанавливается ниже уровня воды фонтана в специальном тех. помещении и связан с фонтаном всасывающей и подающей магистралью.

Эти три элемента - водный резервуар, насадки и насос, основные элементы фонтана и очень важен их правильный взаимный подбор.

Все другие части конструкции фонтана, служат для улучшения привлекательности фонтана, упрощения обслуживания и автоматизации его работы.

Нами был изготовлен фонтан, который представляет собой большой резервуар для воды, соединенный трубкой с резервуаром, демонстрирующим фонтан.

Для его изготовления мы использовали наши выводы после изучения теоретической части по вопросу «фонтаны»:

Для наблюдения подъема воды в виде фонтана необходимо создать разницу давлений в жидкости. Чем больше разница давлений, тем выше будет столб воды в струе фонтана.

Если поднять резервуар с водой над источником фонтана, то можно наблюдать струю, причем чем выше резервуар, тем выше струя фонтана, так как мы увеличиваем разницу давлений между верхним и нижним положением воды.

Но данный макет имеет недостаток, если в большом резервуаре закончится вода, то и закончится работа самого фонтана. Для длительной работы фонтана требуется наличие наноса, поэтому мы создали другой макет, содержащий насос.

Высота фонтана будет зависеть от мощности насоса и диаметра трубки. Чем меньше диаметр трубки, тем больше высота подъёма воды.

Мне понравилось работать над темой: «фонтаны», это была интересная работа. Я узнала много нового о фонтанах ( их работе и их истории).

2.5 Практическое использование фонтанного оборудования

Современный город нельзя представить без фонтана.

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.

Вывод :

1. Я узнала, как образуется фонтан.

   • основа его работы содержит принцип действия сообщающихся сосудов

   • подъём воды происходит за счёт разности высоты воды в сообщающихся сосудах

   • фонтаны различаются способом подачи воды в основной резервуар

2. Мы создали различные макеты для демонстрации фонтана.

Важным фактором, который определяет комфортность микроклимата помещения, является влажность воздуха. Оптимальный уровень влажности воздуха для человека, его домашних питомцев и комнатных растений составляет 40 - 60 %. . В частности, во время отопительного сезона в квартирах влажность воздуха составляет, в среднем 22%. Это очень негативно отражается на здоровье людей.

4. Заключение

Мы готовы часами смотреть на водную гладь, заворожено вслушиваясь в шум воды, который заставляет нас уносится в другие миры, когда «Земля была безвинна и пуста и дух Божий носился над водою…»

Но в современном мире, мире скоростей, у нас практически не остаётся времени на общение с природой, частью которой и является водная субстанция.

Может быть, потому мы стараемся устроить в пустыне своего жилища маленький оазис из сверкающей глади бассейна или пенящихся струй фонтана. И делаем это с той любовью и благоговением, на которую по праву претендует величайшая из стихий - ВОДА.

В ходе исследования выявлено, что наиболее подходящими по конструктивным особенностям для расположения в квартире являются Героновы фонтаны. Изучены различные фонтаны по эстетическому и практическому их использованию. Созданы модели фонтанов. В исследовательской работе приводятся рекомендации и инструкции для самостоятельного создания фонтана у себя дома для улучшения экологической обстановки и состояния здоровья человека в целом.

Список использованных источников:

1. Бурмин Г. Штурм абсолютного нуля /Москва, «Детская литература», 1989г.

2. Кабардин О.Ф., Кабардина С.И., Шеффер Н.И. Факультативный курс физики /Москва, «Просвещение», 1982г.

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

4. 1000fontan.ru/catalog-fontan/shema/work/ сайт о фонтанах

5. oldpiter.narod.ru/ARHIV/peterg.htm - фонтаны Петергофа

6. fontan.net - сайт о фонтанах