Научно-исследовательская работа "Создание и изучение модели фонтана Герона"
творческая работа учащихся по физике (7 класс) на тему
Научно-исследовательская работа
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 94.5 КБ |
Предварительный просмотр:
Районная открытая научная конференция школьников
Секция: физика
Название работы: Создание и изучение модели фонтана Герона
2017
СОДЕРЖАНИЕ
I. Введение 3
II. Основная часть
2.1. История и назначение фонтанов 4
2.2. Фонтан Герона 4
2.3. Создание модели фонтана, проведение и результаты экспериментов 5
III. Заключение. Выводы 7
IV. Библиографический список 9
I. ВВЕДЕНИЕ
Говорят, есть три вещи, на которые можно смотреть бесконечно – огонь, вода и звезды. Воздух у водоема всегда чист, свеж и прохладен. Наверное, каждый замечал, насколько легче дышать возле воды, как исчезают усталость и раздражение, как бодрит и одновременно умиротворяет нахождение вблизи моря, речки, озера или пруда. Да и не зря говорят, что вода – «очищает», «омывает», не только тело, но и душу.
Актуальность темы
Конечно же, мы не всегда можем позволить себе отправиться на берег ручья или горного водопада. К сожалению, в нашем селе нет ни одного действующего фонтана! Ни в одной здании, будь то офис, кинотеатр или дворец культуры, я не встречала даже маленьких декоративных фонтанов.
Но можно самому изготовить «комнатный фонтан», который улучшит микроклимат в доме, подарит нам радость, ощущение уюта и комфорта. Движущаяся вода, которая тихонько плещется или брызжет вверх, окажет успокаивающее воздействие на слух, зрение и психику.
Основная цель данного проекта: собрать модель фонтана и выяснить, от каких физических параметров зависит высота струи в нем.
Поставленная цель предусматривает решение следующих задач:
- Подобрать, изучить и обработать различные источники информации по данному вопросу.
- Познакомиться с историей и назначением фонтанов.
- Изучить принцип действия фонтана Герона.
- Организовать и провести эксперименты, в ходе которых установить зависимость высоты струи фонтана от различных параметров.
- Сделать необходимые выводы.
Гипотеза: Я предполагаю, что изучив устройство и принцип работы фонтана Герона, я смогу собрать модель фонтана.
Объект исследования: фонтан Герона.
Методы исследования: теоретический, экспериментальный, практический, анализ, обобщение.
Практическая значимость: собрав и изучив модель фонтана, в дальнейшем на основе предложенной идеи с использованием дополнительных средств можно будет изготовить фонтан на дачном участке или в загородном доме. Зона отдыха есть в любой квартире, и, конечно же, её украшением может стать фонтан. Такой фонтан может также украсить холл школы, офиса или больницы.
Фонтаны необходимы человеку, т.к. они:
экономичные увлажнители воздуха, благоприятно влияют на здоровье, особенно при заболеваниях дыхательной системы, благотворно воздействуют на психику человека, уменьшается накопление статистического электричества в ковровых покрытиях, связанного с излучением компьютеров.
II. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
2.1 История и назначение фонтанов
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.
Уже в древности люди задумывались о том, как создать искусственные водоемы, особенно интересовала их загадка бегущей воды.
Первые фонтаны (VI в до н.э.) 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. Первые фонтаны имели очень простое устройство и совсем не были похожи на пышные фонтаны современности. В Риме фонтаны сооружались как источники питьевой воды и для того, чтобы освежить воздух в жару. Римляне значительно усовершенствовали устройство фонтанов. Для фонтанов они делали трубы из обожженной глины или свинца. В эпоху расцвета Рима, фонтан стал обязательным атрибутом всех богатых домов. Струи воды били изо рта красивых рыб или экзотических животных.
Фонтаны современного мира представляют собой настоящие шедевры инженерной и конструкторской мысли: это самые разнообразные сооружения, привлекающие туристов красотой и величием, высотой и впечатляющим декором.
2.2 Фонтан Герона
С античных времён сохранились работы греческого механика Герона Александрийского, жившего в I – II в. н. Одним из устройств, описанное учёным, был волшебный фонтан Герона. Главное чудо этого фонтана заключалась в том, что вода из фонтана била сама, без использования какого-либо внешнего источника воды.
Геронов фонтан состоит из открытой чаши и двух герметичных сосудов расположенных под чашей. Каждая емкость фонтана служит для определенной цели. Фонтан Герона начинается с чаши. Она представляет собой миску, наполненную водой. Из верхней чаши в нижнюю ёмкость идёт полностью герметичная трубка. Именно по ней вода начинает свое движение. С верхней чаши вода по трубке начинает стекать в нижнюю ёмкость, вытесняя оттуда воздух. Поскольку сама нижняя ёмкость полностью герметична, то воздух выталкиваемой водой по герметичной трубке передаёт воздушное давление в среднюю чашу. Давление воздуха в средней ёмкости выталкивает воду, и фонтан начинает работать.
Фонтан Герона может работать очень долго, но емкости приходится менять местами. Потому что нижняя постепенно наполняется водой, а верхняя - воздухом, а значит, перестает создаваться нужное давление.
2.3 Создание модели фонтана, проведение и результаты экспериментов
Изучив теорию, мне предстояло собрать модель фонтана Герона. Для этого я использовала 2 капельницы, 2 пластиковые бутылки (емкостью 1, 5 литра), пластиковую чашу из-под торта, наконечник от ручки, пластилин для создания герметичности установки и краски, чтобы подкрасить воду.
Зависимость высоты струи от уровня воды в среднем сосуде
(диаметр отверстия наконечника одинаковый во всех опытах)
№ опыта | Высота уровня воды в среднем сосуде | Высота струи фонтана |
1 | 25 см | 8 см |
2 | 20 см | 6 см |
3 | 11 см | 4 см |
Вывод: чем выше уровень воды в сосуде (резервуаре с водой), тем выше бьёт струя фонтана.
Зависимость высоты струи фонтана от диаметра отверстия наконечника
(высота воды в сосуде одинаковая во всех опытах)
№ опыта | Без наконечника | Наконечник от ручки |
1 | 8 см | 20 см |
2 | 4 см | 12 см |
Вывод: чем меньше диаметр выходного отверстия трубочки, тем выше бьёт струя фонтана.
Для работы такого фонтана не требуется никаких затрат! Он не потребляет электроэнергию и работает без насоса. Но время работы моей модели фонтана составило всего 7 минут. За это время нижний сосуд (пластиковая бутылка) заполнился водой, а верхний сосуд стал почти пустым. Для длительной работы такого фонтана приходится менять местами сосуды (пластиковые бутылки) и переставлять наконечник от ручки в чаше с водой.
III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ВЫВОДЫ
В результате проведенной работы я узнала, как образуется фонтан Герона. Основа его работы содержит принцип действия сообщающихся сосудов, а подъём воды происходит за счёт разности высоты воды в сообщающихся сосудах. Я изготовила модель фонтана Герона и провела несколько экспериментов по изучению свойств фонтана. Исследовав, от чего зависит высота струи фонтана, я пришла к выводу:
струя фонтана будет выше, если
- выше уровень воды в водяном хранилище (резервуаре с водой),
- меньше диаметр выходного отверстия трубочки,
Фонтан прост в исполнении и доступен, хотя приходилось бороться с некоторыми трудностями при создании герметичности сосудов. Имея незаурядные подручные материалы, можно без труда создать этот маленький «шедевр» и (не без помощи фантазии, разумеется) превратить его в настоящее произведение искусства. Он хорош как в доме, так и на улице. Ведь он работает без электричества. Удобен он и в роли наглядного представления некоторых физических законов, ведь, как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Работает он совершенно бесшумно и не отвлекает. Фонтан Герона может быть актуален и в наши дни, хотя и был придуман две тысячи лет назад. Это не просто наглядное представление некоторых физических законов, это, при желании, декоративное и полезное украшение интерьера, «изюминка» вашего дома или участка.
Моя гипотеза, о том, что изучив теорию об устройстве и принципе работы фонтана Герона, я смогу собрать модель фонтана - подтвердилась.
Из литературы я узнала, что фонтаны оказывают положительное воздействие практически на все органы чувств человека. Учёным удалось научно объяснить факт, почему, находясь рядом с фонтаном, человек испытывает положительные эмоции, а нередко настоящий восторг. Это брызги от фонтана привносят в воздух отрицательные ионы, благотворно влияющие на наш организм. Медики называют их витаминами здоровья. Фонтаны радуют нас прохладой, игрой своих хрустальных струй, блеском солнца в каждой капле воды, журчанием и плеском, ощущением свежести и чистоты. Этим, фонтаны благотворно влияют на душевный настрой человека, обеспечивая психологическое здоровье людей. Фонтаны, наконец, снижают количество содержащейся в воздухе пыли, повышают влажность и ионизацию воздуха, поддерживая микроклимат близлежащих территорий, предотвращая возникновения целого ряда заболеваний органов дыхания.
Я сделала вывод, что фонтаны являются важной частью мер по созданию комфортной, экологически безопасной среды обитания человека, поэтому очень хочется, чтобы и в нашем селе тоже были действующие фонтаны, которые не только дадут эстетическое наслаждение, но и благоприятно будут влиять на здоровье и самочувствие жителей и гостей нашего района!
IV. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- http://www.mirfontanov.ru/fountain_history.html - история создания фонтанов
- http://kuznica.com/velikie-mastera/140-chudesnye-izobreteniya-gerona-aleksandrijskogo изобретения Герона
- http://fb.ru/article/283347/fontan-gerona-svoimi-rukami - фонтан Герона своими руками
- http://ru.wikipedia.org/ - всемирная энциклопедия, гейзеры, родники, артезианские колодцы
- http://www.1000fontan.ru/catalog-fontan/shema/work/ - сайт о фонтанах
- Кабардин О.Ф., Кабардина С.И., Шеффер Н.И. Факультативный курс физики /Москва, «Просвещение», 1982г
- http://phscs.ru/physics7/
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ УЧАЩИХСЯ В МОДЕЛИ ЛИЧНОСТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Как пробуждается интерес ребёнка к научно-исследовательской деятльности? Как вырисовывается тема будущего исследования? Какова роль педагога, в этом процессе? Какие подводные камни таит в себе первая ...
Научно-исследовательская работа Внедрение инновационных форм контрольно-оценочных процедур в процесс изучения дисциплин естественно-математического цикла
В любой образовательной системе особое место занимает контроль – отслеживание усвоения знаний и мониторинг качества обучения. Внедрение новых образовательных и информационных технологий в учебны...
Научно-исследовательская работа Внедрение инновационных форм контрольно-оценочных процедур в процесс изучения дисциплин естественно-математического цикла Научно-исследовательская работа Внедрение инновационных форм контрольно-оценочных процедур в проце
В любой образовательной системе особое место занимает контроль – отслеживание усвоения знаний и мониторинг качества обучения. Внедрение новых образовательных и информационных технологий в учебны...
![](/sites/default/files/pictures/2020/10/13/picture-68312-1602579745.jpg)
Приобщение учащихся к научно-исследовательской деятельности на примере изучения географических объектов родного села
На протяжении всей моей школьной жизни я активно занималась краеведением. Потому что на местном материале можно познать сложные взаимосвязи природы, хозяйства, истории и др. Краеведение как ме...
![](/sites/default/files/pictures/2020/03/29/picture-81493-1585467198.jpg)
Научно-исследовательская деятельность учащихся при изучении истории и теории изобразительного искусства
Модернизация системы образования невозможна без новых идей, подходов, современных технологий, совместной работы учащихся и педагогов. Важную роль в развитии и реализации творческих с...
![](/sites/default/files/pictures/2013/10/05/picture-178703-1380979257.jpg)
Научно-исследовательская деятельность учащихся в модели личностно-ориентированного образования
Очень важно именно в школе выявить всех, кто интересуется различными областями науки, помочь претворить их планы и мечты, вывести на дорогу поиска в науке и в жизни, помочь наиболее полно раскрыть сво...
![](/sites/default/files/pictures/2013/12/04/picture-360387-1386109563.jpg)
Организация научно-исследовательской деятельности учащихся при изучении биологии
обобщение опыта по организации исследовательской деятельности учащихся при изучении биологии...