«Фонтан как пример сообщающихся сосудов»
творческая работа учащихся по физике (7 класс)

           МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

                       Муниципальное образование  г.Боготол

       КРАЕВОЙ ФОРУМ «МОЛОДЕЖЬ И НАУКА»

                                                             Направление: Фундаментальные исследования,                    секция: физика и математика

«Фонтан как пример сообщающихся сосудов»

                                                                         Панкратова Полина

                                                               Муниципальное бюджетное учреждение

                                                               средняя общеобразовательная школа №4

                                                               7 класс,

                                                               Власова Татьяна Петровна

                                                               Муниципальное бюджетное учреждение                        

                                                               средняя общеобразовательная школа №4

                                                               учитель физики,

С условиями Конкурса ознакомлен(-а) и согласен(-а) Организатор конкурса оставляет за собой право использовать конкурсные работы в некоммерческих целях и без денежного вознаграждения автора (авторского коллектива) при проведении просветительских кампаний, а также полное или частичное использование в методических, информационных, учебных и иных целях в соответствии с действующим законодательством РФ.

                                           г. Красноярск  2019

Тезисы

Цель работы: Выяснить, как и почему работает фонтан, и от каких физических параметров зависит высота струи в фонтане.

Методы исследование:

1. Теоретический – изучение первоисточников.
2. Лабораторный – проведение эксперимента.
3. Аналитический – анализ полученных результатов.
4. Синтез – обобщение материалов теории и полученных результатов. Создание модели.

Литература:

 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. http://www.1000fontan.ru/catalog-fontan/shema/work/ сайт о фонтанах

4. «Энциклопедический словарь юного физика» Сост. В. А. Чуянов – 2- е М.: Педагогика, 1991 год- 336 стр.

 5. Ф. Бублейников, И. Веселовский «Физика и опыт», М. Просвещение, 1970г.

Введение

Настоящая работа посвящена  фонтанам, которые можно изготовить самим.

Актуальность выбранной темы   

Применяем полученные знания по физике в практике.

 Основное содержание

   Выбранная мною тема интересна и актуальна в настоящее время .Так как фонтаны, являются одним из основных предметов ландшафтного дизайна парковой зоны, источником воды в жаркое летнее время, а каждый уголок города становится более красивым и уютным с помощью фонтана. А люди практичные знают, что фонтан увлажняет воздух и к тому же работает как природный ионизатор.

Цель исследования

 Выяснить, как и почему работает фонтан,   от каких физических параметров зависит высота струи в фонтане,как изменяется влажность с применением фонтана.

Методы исследования:

1. Теоретический – изучение первоисточников.
2. Лабораторный – проведение эксперимента.
3. Аналитический – анализ полученных результатов.
4. Синтез – обобщение материалов теории и полученных результатов. Создание модели.

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

4.Проверить как влияет фонтан на микроклимат в комнате.

Основное содержание

Фонтан – струя жидкости, газа, выбрасываемая вверх из трубы или отверстия силой давления . 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.

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.

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 . С начала 17 века фонтаны стали приводить в действие с помощью механических насосов, которые постепенно заменили паровые установки, а затем и электрические насосы.

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

Фонтаны бывают: водомётные, каскадные, механические, фонтаны-шутихи   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.

В основе работы самых простых фонтанов лежит свойство сообщающихся сосудов.

Сосуды, имеющие между собой сообщение или общее дно, называются сообщающимися. В жизни часто встречаются такие сосуды. Различные чайники, лейки, водомерные стекла при паровых котлах – все это примеры сообщающихся сосудов.

Свободные поверхности покоящейся жидкости в сообщающихся сосудах любой формы находятся на одном уровне. 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.

Фонтан Герона (рис. 2). 

Для 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.

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.

Практическая часть

  №1  Проверить зависимость высоты струи в фонтане от взаимного расположения сообщающихся сосудов. 

Оборудование:   пластмассовая бутылка;  трубка диаметром   5 мм.

Меняя высоту сосуда, при постоянном диаметре отверстия я измеряла высоту струи фонтана. 

Вывод: высота струи фонтана зависит: от взаимного расположения сообщающихся сосудов, чем выше один из сообщающихся сосудов, тем высота струи больше.

  №2 Проверить зависимость высоты струи в фонтане от диаметра отверстия.

 Не меняя высоту сосуда, я брала трубки с разным диаметром отверстия и измеряла высоту струи.

 Оборудование: штатив - 2; пластмассовая бутылка;  трубки диаметром 3 мм, 5 мм, 10 мм; кювета.

Вывод:высота фонтана зависит от диаметра трубки. Чем меньше диаметр

трубки, тем выше столб фонтана.

№3Проверить как зависит   высота фонтана от  высоты столба жидкости в сосуде с водой  .

Вывод: 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.

№4.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 37%. Это очень негативно отражается на здоровье людей.

Проверить  зависимость  влажности воздуха от испарения фонтана.

Фонтан  работал в течение двух часов в к помещении с комнатными растениями. С помощью термометров и психрометрической таблицы  определялась влажность  до включения и после включения фонтана.

Вывод:

 Влажность в комнате увеличивается в среднем за наблюдаемое время на 3%.

Заключение

Я  построила  комнатный фонтан, в этом мне помогал папа. Из разных видов  фонтанов, я построила фонтан с использованием сообщающихся сосудов. Для  визуального эффекта и красоты я украсила его декоративными элементами.Этот фонтан мы поставили в зимний сад.Чтобы он работал постоянно,т.е. чтобы создать разность высот в трубках для этого мне понадобится небольшой моторчик  , трубки, емкость-основа для фонтана, блок питания.  

   В ходе исследования выявлено, что наиболее подходящими  по конструктивным особенностям  для расположения в квартире являются Героновы фонтаны.

  Меня увлекли история создания фонтанов, проведённые мною исследования и создание своего, комнатного фонтанчика.

  В ходе изучения материала различных источников, я поняла, насколько важен был фонтан во все времена для человечества – он и источник воды, и освежает воздух, и улучшает здоровье, психику человека; даёт эстетическое наслаждение и дома благоприятно влияет не только на самочувствие человека, но и на микроклимат в квартире.

 Литература:

 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. http://www.1000fontan.ru/catalog-fontan/shema/work/ сайт о фонтанах

4. «Энциклопедический словарь юного физика» Сост. В. А. Чуянов – 2- е М.: Педагогика, 1991 год- 336 стр.

 5. Ф. Бублейников, И. Веселовский «Физика и опыт», М. Просвещение, 1970г.