IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ФОНТАН
Окольский П.Е.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

Волнующее море, тихое глубокое горное озеро, ручей - все это излюбленные места отдыха многих людей. Водопады, фонтаны, водоемы обладают завораживающим эффектом. К сожалению, мы не всегда можем позволить себе отправиться на берег ручья или горного водопада. В нашем областном центре городе Челябинске много фонтанов. Когда я впервые увидел их, то был очарован. А в нашем городе фонтанов нет. Я очень люблю мастерить своими руками, поэтому решил изучить устройство фонтана и сделать его. Ведь фонтан - это декоративное устройство, дающее нам радость, ощущение уюта и комфорта, оказывающее благоприятное воздействие на здоровье. [1]

Актуальностьданной работы:

Декоративный фонтан улучшает микроклимат в доме.

Движущаяся вода, которая тихонько плещется или брызжет вверх, оказывает успокаивающее воздействие на слух, зрение и психику.

Обоснование выбора:

Фонтаны необходимы человеку, т.к. они:

экономичные увлажнители воздуха,

благоприятно влияют на здоровье, особенно при заболеваниях дыхательной системы, таких как хронический бронхит, бронхиальная астма, хронические ларингит и фарингит,

благотворно воздействуют на психику человека,

«более высокая влажность воздуха полезна для деревянной мебели и музыкальных инструментов

уменьшается накопление статистического электричества в ковровых покрытиях, связанного с излучением компьютеров». [1]

Цель работы: создать декоративный фонтанчик для дома.

Задачи: изучить историю создания фонтанов; выяснить, от чего зависит высота струи фонтана; дать рекомендации тем, кто желает сделать фонтан своими руками.

Основная часть

Фонтан (от ит. fontana, от лат. Fontis- источник) –струя жидкости или газа, выбрасываемая под давлением. (Словарь иностранных слов. – М.: Русский язык, 1990).

Фонтан – это не просто бьющий источник воды, но и традиционное украшение городских парков и площадей – известен человечеству со времен древней Греции.

Первые фонтаны (VI в до н.э.) имели очень простое устройство, и совсем не были похожи на пышные фонтаны современности ( рисунок 1 ). Постепенно греки начинали украшать их, обкладывать плиткой, строить статуи, добивались высоких струй.

Вслед за древними Греками, фонтаны начали строить в Риме (рисунок 1), фонтаны сооружались как источники питьевой воды и для того, чтобы освежить воздух в жару. Римляне значительно усовершенствовали устройство фонтанов. Для фонтанов римляне 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 [8] .

Рисунок 1 – виды фонтанов

После падения древнего мира, фонтан вновь превращается лишь в источник воды. Возрождение фонтанов как искусства начинается лишь во времена ренессанса. Наиболее известными являются фонтаны Версаля во Франции и Петергофа в России.

Современным фонтанам придаётся декоративный характер, который усиливается электрической подсветкой и музыкой в вечерние часы. В нашем областном центре много фонтанов – на площади Ленина, перед ЮУрГУ, возле Краеведческого музея, есть даже прямо в реке Миас! (рисунок 2).

Рисунок 2 – фонтаны Челябинска.

Как правильно сконструировать фонтан, чтобы он хорошо служил людям? С античных времён сохранились работы греческого механика Герона Александрийского, жившего в I – II в. н.э., исследовавшего от чего зависит расход воды, необходимый для хорошей работы фонтана. Герон выяснил, что расход воды зависит от её уровня в водохранилище, от поперечного сечения канала и скорости воды в нём.

При изучении в школе на уроках физики темы «Сообщающиеся сосуды», я узнал, как работает фонтан. Оказалось, что для этого необходимы резервуар с водой, трубка и бассейн для сбора воды (рисунок 1). Я приступил к изучению литературы и сбору информации, чтобы изготовить свой домашний фонтан.

Используя свойства сообщающихся сосудов, можно построить фонтан.Два сосуда с жидкостью, соединенные между собой трубкой, всегда имеют в обоих коленах одинаковый уровень жидкости. Вода давит с одинаковой силой во все стороны. Поэтому она стремится перейти в другой сосуд и будет переходить до тех пор, пока давления в сосудах справа и слева не сравняются. Если поднять один сосуд, так чтобы уровень воды в нем стал выше, чем у другого, вода может даже вылиться из второго сосуда, а если же второй сосуд убрать, а к трубке прикрепить сужающийся наконечник, например, зауженную стеклянную трубочку - вода брызнет фонтаном.

Струя фонтана всегда стремится достичь уровня воды в верхнем сосуде, но этому мешает сопротивление воздуха, трение жидкости о стенки трубки и сосудов (рисунок3).

Рисунок 3 – моя схема фонтана и устройство

И, конечно же, мне хотелось, чтобы струя у моего фонтана была высокой! Экспериментально я выяснил, что струя фонтана зависит от нескольких факторов. Ниже представлены результаты моих исследований.

Я собрал простейший фонтан (рисунок 4), у которого можно изменять такие как: 1) высоту расположения резервуара с водой

2) диаметр отверстия стеклянного наконечника

Изменяя один из четырёх параметров, при этом другой оставляя неизменными, измерял высоту струи фонтана (рисунок 4.)

Рисунок 4 – проведение исследования

Зависимость высоты струи h от высоты H, на которой расположен резервуар с водой.

В сосуде один и тот же уровень воды H, диаметр пластиковой трубочки dодин и тот же, d стеклянного наконечника не менял.

Таблица 1

№ опыта

H1, см

h, см

1

50

6

2

80

12

3

120

16

Вывод: чем выше расположен резервуар с водой, тем выше бьёт струя фонтана

Зависимость высоты струи h от диаметра отверстия d1 стеклянного наконечника (рисунок 5). Результаты представлены в таблице 2.

Рисунок 5 – разный диаметр наконечника

Таблица 2

№ опыта

d1, мм

h, см

1

1

20

2

2

16

Вывод: чем меньше диаметр выходного отверстия стеклянной трубочки, тем выше бьёт струя фонтана.

Исследовав, от чего зависит высота струи, я стал подбирать детали для создания своего фонтана:

  1. зауженная с одного конца стеклянная трубочка взята от пипетки

  2. длинная пластиковая трубочка с зажимом для перекрывания жидкости (от капельницы)

  3. резервуар для жидкости;

  4. банка - подставка под резервуар;

  5. бассейн для фонтана;

  6. подставка из дерева;

  7. платформа из дерева;

  8. украшения –искусственные цветы

  9. клей; пластилин, краска.

Изготовил деревянную платформу, на одном из углов платформы укрепил банку, резервуар с водой сделал из пластиковой бутылки, для сбора воды использовал упаковку из-под торта. В дне резервуара - отверстие, в которое плотно вставила пластиковую трубку, второй конец трубки подвел к бассейну фонтана, в отверстие которого вставлена, опять же плотно, стеклянная трубочка с зауженным кончиком (взял от пипетки). Все щели тщательно замазал пластилином и клеем. Если теперь в резервуар налить воды, открыть зажим, то вода потечет по трубкам и в бассейне забьет фонтан. Так как пластиковая трубочка узенькая, то расход воды небольшой и фонтан долго работает.

Когда фонтан заработал, занялся его оформлением и что у меня вышло можно посмотреть на фото (рисунок 6).

Рисунок 6 – мой фонтан

Заключение

В результате проведенных исследований и собранной информации, я понял, насколько важенбыл фонтан во все времена для человечества – он и источник воды, и освежает воздух, и улучшает здоровье, психику человека; он прекрасен, благоприятно влияет не только на самочувствие человека, но и на микроклимат в квартире. Составил рекомендации тем, кто пожелает создать свой фонтан.

Исследовав, от чего зависит высота струи фонтана, я пришел к такому выводу: струя фонтана бьёт выше, если выше расположено водяное хранилище, меньше диаметр выходного отверстия стеклянной трубочки,

Для создания своего фонтана, я использовал пластиковую трубочку от капельницы, чтобы расход воды был меньше, дольше работал фонтан, струя была выше.

Разность уровней резервуара с водой и фонтанирующей стеклянной трубочки небольшая, поэтому взял тоненькую стеклянную трубочку от пипетки, чтобы струя была повыше.

Я подарил свой фонтан маме.

В ходе работы я ответил на вопрос: что является движущей силой работы фонтанов. Выполнение работы включило в себя следующие элементы:

  • Изучение специальной литературы по теме исследования.

  • Уточнение задач опыта.

  • Подготовка необходимого оборудования и материалов.

  • Подготовка объекта исследования.

  • Анализ полученных результатов.

  • Выяснение значения полученных результатов для практики.

Меня увлекли история создания фонтанов, проведённые мною исследования и создание своего, комнатного фонтанчика. Надеюсь, моя работа вдохновит вас на создание собственного фонтана.

Список использованных источников и литературы

  1. http://www.mediaterra.ru/materials/inner/interior/fountains о комнатных фонтанах

  2. Фонтаны от Древней Греции до Средних веков. Часть первая: Древняя Греция.

  3. Фонтаны от Древней Греции до Средних веков. Часть вторая: Древний Рим.

  4. Фонтаны от Древней Греции до Средних веков. Часть третья: Византия.

  5. Фонтаны от Древней Греции до Средних веков. Часть четвертая: Западная Европа.

  6. http://butzananna.wordpress.com/10-%D1%81%D0%B0%D0%BC%D1%8B%D1%85-%D0%BA%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%B8%D0%B2%D1%8B%D1%85-%D1%84%D0%BE%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2-%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%B0/ -10 самых красивых фонтанов мира

  7. http://www.mirfontanov.ru/fountain_history.html история создания фонтанов

  8. http://www.istex.ru/fontany/6-sxema-ustrojstva-fontana.html история техники

  9. http://clubs.ya.ru/4611686018427455831/replies.xml?item_no=15576 – анимация фонтана

  10. http://www.s-cont.ru/node/7919 - фонтаны Версаля

  11. http://kluver.ru/forum/101-408-1 – фонтаны Петергофа

  12. http://www.posternazakaz.ru/ - фото моря

  13. http://kuznica.com/velikie-mastera/140-chudesnye-izobreteniya-gerona-aleksandrijskogo - Изобретения Герона