Индивидуальный пpoект «Чаша Пифагора»

Муниципальнoе автономное  oбщеoбpазoвательнoе учpеждение

«Сpедняя oбщеoбpазoвательная шкoла №7» города Когалыма

Индивидуальный пpoект

«Чаша Пифагора»

Подготовила:

ученица 10 «И» класса МАОУ СОШ №7

Головань Анастасия Ивановна

Руководитель:

учитель физики МАОУ СОШ №7

Казаева Ксения Васильевна

Когалым

2024

Oглавление

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

Теopетическая часть…………………………………………………………………………...4

1.1 История создания чаши Пифагора…………………………………………………..4

1.2 Принцип действия чаши Пифагора ………………………………………………....5

1.3 Актуальность чаши Пифагора в наше время ………………………………………6

Пpактическая часть……………………………………………………………………………8

Заключение……………………………………………………………………………………11

Списoк используемых источников…………………………………………………………12

Введение

                                                       Многого искать станешь, ничего не достанешь.

        Пословица

        Жадность и чревоугодие относятся к недостаткам человека, а в христианстве даже к числу смертных грехов. Один из забавных способов борьбы с подобными пороками придумал знаменитый Пифагор: чашу, в которую можно налить ограниченное количество жидкости. Тот, кто пожадничает — теряет все, жидкость просто вытечет полностью через расположенное на дне отверстие.

        Цель pабoты: определить конструкционные и физические особенности, лежащие в основе функционирования чаши Пифагора.

        Задачи исследoвания:

1. изучить различные источники информации по теме исследования;
2. изучить историю создания чаши Пифагора;
3. рассмотреть особенности устройства чаши;
4. определить области современного применения чаши Пифагора.

        Oбъект исследoвания: чаша Пифагора

        Пpедмет исследoвания: устpoйствo и pабoта зpения с тoчки зpения физики, современное применение устройства чаши Пифагора

        Метoд исследoвания: теopетические метoды: знакoмствo различными  истoчниками информации, анализ информации пo теме исследoвания, практические: конструирование чаши Пифагора.

Теopетическая часть

1. История создания чаши Пифагора

        Пифагор родился около 570 года до нашей эры. Он был одним из величайших мыслителей своего времени и одним из величайших математиков в истории. А еще у него, по всей видимости, было все в порядке с чувством юмора, потому что только гений и весельчак мог создать такую кружку.

        Существует несколько версии, для чего Пифагор изобрел этот сосуд. Во времена Древней Греции во многих отраслях (особенно тяжелых) был задействован труд рабов. Жили они и на одном из греческих островов – Самосе. На участке суши, расположившемся в акватории Эгейского моря, был дефицит пресной воды, но рабов там трудилось достаточного много. Чтобы каждому из них доставалось равное количество жидкости, Пифагор изобрел специальную кружку: если налить в нее больше положенного, абсолютно вся вода выльется из сосуда. Это должно было поощрять рабов не брать больше положенного, иначе они рискуют остаться вообще без питья.

        Также есть версия, что наливали рабы в кружку Пифагора не воду, а вино. А для того, чтобы они не пьянели до потери работоспособности, их ограничивали именно с помощью этой хитрой чаши, изобретенной, по легенде, в 520 году до нашей эры.

        Но существует и другой вариант истории, более гуманный и приятный для ушей туристов. Как рассказывают греческие экскурсоводы, Пифагор, будучи не только математиком, но и философом, свято верил в бессмертие души. А поэтому и призывал к жизни без излишеств. Для своих последователей он и создал кружку Пифагора: все для того, чтобы они поняли, что жадность — это плохо. Чаша была символом аскетизма и умеренности, придуманным Пифагором для своих последователей, по завершении путешествия на Восток.

        Второе название кружки «Танталова чаша». Оно связано с древнегреческим мифом об одном из внебрачных сыновей Зевса Тантале.

Тантал жил в Древней Греции. Всем в изобилии наградили его боги. Неисчислимые богатства давали ему богатейшие золотые рудники, ни у кого не было таких плодородных полей, никому не приносили таких прекрасных плодов сады и виноградники. Не было на земле никого, кто был бы богаче и счастливее царя Тантала. Боги смотрели на своего любимца Тантала, как на равного себе. Олимпийцы часто приходили в сияющие золотом чертоги Тантала и весело пировали с ним. Даже на светлый Олимп, куда не вхож ни один смертный, не раз всходил по зову богов Тантал.

От такого великого счастья Тантал возгордился. Он стал считать себя равным даже самому Зевсу. Тантал совершил много преступлений: сообщал простым людям тайны богов, не вернул Зевсу украденную золотую собаку, убил своего маленького сына Пелопса и его мясо под видом прекрасного блюда подал богам во время пира. Боги оживили мальчика, но преступления Тантала переполнили чашу терпения великого царя богов и людей, Зевса.

Зевс низверг Тантала в мрачное царство своего брата Аида; там он несет ужасное наказание. Мучимый жаждой и голодом, он стоит в прозрачной воде. Она доходит ему до самого подбородка. Ему лишь стоит наклониться, чтобы утолить свою мучительную жажду. Но едва Тантал наклоняется, как исчезает вода, и под ногами его остается лишь сухая черная земля. Над головой Тантала склоняются ветви плодородных деревьев. Изнуренный голодом, Тантал тянется за прекрасными плодами, но налетает порыв бурного ветра и уносит плодоносные ветки. Не только голод и жажда терзают Тантала, вечный страх сжимает его сердце. Над его головой нависла скала, едва держится она, грозит ежеминутно упасть и раздавить своей тяжестью Тантала. Так мучается царь Тантал в царстве ужасного Аида вечным страхом, голодом и жаждой.

        Отсюда и пошел фразеологизм «Танталовы муки», означающий невозможность получить желаемое, которое кажется таким близким. Подобный сосуд в серебряном исполнении был найден на территории Хорватии. Изготовление кружки относят к 4 веку н.э., в центре емкости — скульптура мученика Тантала, внутри которого и скрыт механизм.

        Сосуд с достаточно простой конструкцией на момент изобретения возможно и не имел реального практического применения. Но этот принцип применял уже в собственных разработках его современник-изобретатель Герон Александрийский.

2. Принцип действия чаши Пифагора

        Как же устроена чаша Пифагора? Чтобы понять принцип ее действия, следует разобраться в устройстве чаши.

        Внешний вид кружки не отличается от стандартного сосуда для питья, только на внешней стенке присутствует линия-отметка, указывающая на максимальный уровень жидкости. Особенностью является столбик, который установлен в центре чаши. Нижняя его часть шире, чем верхняя. Этот элемент имеет свою конструкцию. Внутри столбика расположена U-образная трубка с коленами разной длины и с открытыми отверстиями на обоих концах. Один находится на дне сосуда, второй – в нижней наружной части.  Короткое колено сообщается с самой кружкой, а длинное выходит через дно сосуда наружу.

        Работает вся эта конструкция по закону сообщающихся сосудов, который гласит о том, что в сообщающихся сосудах уровни однородных жидкостей, считая от наиболее близкой к поверхности земли точки, равны. Поэтому, в случае исполнения не в форме чаши на ножке, а в виде кружки, необходимо толстое дно, которое обеспечивает перепад высот разных концов трубки.

        Если содержимое сосуда переходит верхний предел, то жидкость из короткой части канала перетекает в длинную, и полностью вытекает сквозь дырку на дне. Если же не нарушать установленные ограничения, то ёмкость работает как обычный сосуд для питья.

        Строение чаши Пифагора подобно строению сифона.

        Сифон — это устройство, в котором происходит перемещение жидкости из сосуда, где ее больше, в тот сосуд, где жидкости меньше. Происходит это под влиянием сразу нескольких факторов. Когда вода начинает выливаться из колена большей длины, это создает разницу давлений, которая заставляет следующую порцию воды двигаться по длинному каналу. Действие атмосферного давления считалось главным объяснением работы сифона, но в XX веке ученые показали, что это устройство работает даже в вакууме.

        Проведенные во второй половине XX и в XXI веке эксперименты показали, что определяющими факторами в работе сифона являются гравитация и молекулярная когезия (действие или свойство взаимного притяжения одинаковых молекул). Второй фактор обуславливает способность молекул воды «зацепляться» друг за друга и двигаться подобно цепи из множества звеньев. Если вы перебросите цепь через перекладину, то она под действием силы тяжести соскользнет на ту сторону, где звеньев больше. Подобный эффект наблюдается и в сифоне.

        В результате, когда такая «цепь» из молекул воды переливается из короткого колена в длинное, она «падает» вниз (стекает) и вытягивает за собой молекулы из сосуда. И так будет происходить до тех пор, пока вода в сосуде не закончится или пока кто-то не додумается закрыть пальцем отверстие длинного колена.

3. Актуальность чаши на сегодняшний день

        В настоящее время такое изделие — один из самых популярных сувениров в Греции, а особенно на острове Самос, родине Пифагора. Здесь уже все зависит от финансовых возможностей, есть недорогие керамические изделия, а можно найти и шикарные чаши в древнем стиле с росписью или из дорогих материалов. Они имеют аналогичный историческому механизм, просто не имеют археологической ценности.

        Чашу Пифагора, а именно удачно обыгранные физические законы, сегодня используют и в бытовой технике, к примеру, в отсеке для кондиционера стиральной машины, где жидкость наливается до определенного уровня, а когда подходит ее время — отсек заполняется водой, и вся смесь перетекает по специальному каналу в барабан.

        Сифоны или водяные (иначе гидравлические) затворы используются в наших квартирах, как обязательная часть сантехнического оборудования. Они препятствуют проникновению в квартиру запахов из канализационной системы. Сифоны подключаются на выходе ванны или раковины, как дополнительное оборудование, а в унитазе роль сифона выполняет изгиб корпуса, т.е. изгиб канализационного слива в основании унитаза. Гидравлический затвор сифона всегда должен быть заполнен водой, и именно этот слой воды не дает проникать посторонним запахам в жилое помещение.

          В аквариумном деле также используется специальный аквариумный сифон для смены воды.  С помощью сифона выполняется слив воды: не полный, а примерно на 20–30% в зависимости от типа аквариума. Его спускают к самому грунту, чтобы избирательно удалять жидкость со дна, где и оседают все патогенные микроорганизмы, остатки не переработанной пищи и отходы жизнедеятельности рыб. Вторая трубка сифона направляется в пустое ведро.

        Сифон "в чести" и у виноделов, где применяется для разлива вина из огромных бочек в бутылки. Большие бочки не поднять и не опрокинуть для переливания вина, а если внизу бочки сделать кран, то в бутылки попадет осадок со дна. Здесь удобнее использовать сифон.

        Сифоны используют и в технике, например, в нефтяных трубопроводах, по которым самотеком движется жидкость, при пересечении ими холмов и других возвышенностей, это позволяет избежать сильного углубления труб или рытья тоннелей. Такой сифон - это большая изогнутая металлическая или бетонная труба, опущенная концами в основную трубу с нефтью по обеим сторонам холма и имеющая вверху вентиль для выкачивания скапливающегося воздуха.

        Принцип сифона издавна использовали в водяных часах. С помощью такого автоматического устройства запросто можно было отмеривать равные промежутки времени.

        Такой сифон - автомат легко изготовить даже самому: в донышке небольшой жестяной банки или пластиковой бутылки надо сделать отверстие и вплотную вставить в него конец резиновой или пластиковой гнущейся трубки, остальную часть трубки надо изогнуть внутри банки так, чтобы второй ее конец был почти у самого дна.

        Ставим банку под струю воды, банка начинает наполняться, но как только уровень воды в банке достигнет верхней части изогнутой трубки, вода начнет вытекать через трубку, пока банка не опустеет. Затем заполнение банки водой начнется вновь, и опять полное опорожнение и т.д.

        Сифон будет работать, как часы, если струя втекающей в банку воды будет тоньше, чем струя, вытекающая через трубку.

Практическая часть

        Для изготовления чаши мне понадобилось пластиковый стакан, суперклей и инфузионная система (капельница).

Шаг 1: в пластиковом стаканчике нужно проделать отверстие

Шаг 2: от капельницы нужно отрезать всё лишнее, чтобы осталась только одна гибкая трубочка, после этого необходимо подрезать трубочку под размер стакана.

Шаг 3: нужно провести трубочку в отверстие стаканчика

Шаг 4: чтобы не вытекала вода и получилась полноценная чаша, суперклеем наносим слой вокруг трубочки. Чаща готова.

Заключение

Очень многие устройства современного мира основываются на нехитрых изобретениях прошлого. Это можно проследить на таком устройстве, как чаша Пифагора. Знание законов физики, наблюдение за природными объектами, позволяет создавать интересные устройства, преобразование которых ведёт к дальнейшему развитию науки и техники

Согласно цели и задачам, обозначенным во введении в своей работе я:

1.  изучила историю создания чаши Пифагора;
2.  рассмотрела принцип работы этой чаши;
3. узнала, что такое сифон и как он работает, где в современном окружающем меня мире можно увидеть принцип работы сифонов;
4. смогла изготовить «чашу» своими руками.

А это значит, что цели и задачи, поставленные мной в начале пути, достигнуты.

Список используемых источников

1. https://dzen.ru/a/ZDPAT35uI0xNmMpZ   -  Главное знать меру: история чаши Пифагора

2. https://dzen.ru/a/YWplXmGyvVJDvi2_ - Как устроен кубок жадности Пифагора, который не дает напиться

3.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%80%D1%83%D0%B6%D0%BA%D0%B0_%D0%9F%D0%B8%D1%84%D0%B0%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B0  - Кружка Пифагора

4. http://virtuallab.by/news/chasha_pifagora/2014-04-20-51  - Чаша Пифагора

5.  https://www.dvaveka.ru/blog/kruzhka-pifagora/  - Кружка Пифагора 

6. http://www.sno.pro1.ru/lib/kun/index.htm - Кун Н.А. Легенды и мифы древней Греции  

7. https://www.techinsider.ru/editorial/662433-chto-takoe-kruzhka-pifagora-i-kak-ona-rabotaet/ - Кружка Пифагора, или как устроен знаменитый сосуд равенства