XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Увлажнитель воздуха своими руками

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Дондокова А.Т. 1

---

1МАОУ "Агинская средняя общеобразовательная школа №2"

Цырендашиева М.Е. 1

---

1МАОУ "Агинская средняя общеобразовательная школа №2"

Работа в формате PDF

367 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

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.

Конечно же, мы не всегда можем позволить себе отправиться на берег ручья или горного водопада. Но, ни в одном здании, будь, то офис, кинотеатр или дворец культуры, я не встречала даже маленьких декоративных фонтанов.

Объект нашего исследования: увлажнитель воздуха.

Предмет исследования: процесс увлажнения воздуха.

Основная цель данного проекта: собрать модель фонтана и выяснить, от каких физических параметров зависит высота струи в нём.

Поставленная цель предусматривает решение следующих задач:

Подобрать, изучить и обработать различные источники информации по данному вопросу.

Изучить принцип действия фонтана Герона.

Организовать и провести эксперименты, в ходе которых установить зависимость высоты струи фонтана от различных параметров.

Сделать необходимые выводы.

Гипотеза: мы предполагаем, что изучив устройство и принцип работы фонтана Герона, сможем собрать модель фонтана.

Теоретическая и 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.

Новизна: В результате данного ученического исследования была изготовлена модель фонтана и исследована ее роль в естественном увлажнении воздуха в закрытом пространстве.

Основная часть

1. Из истории. Фонтан Герона.

С античных времён сохранились работы греческого механика Герона Александрийского, жившего в I – II в. н. Одним из устройств, описанных 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 [1].

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 [1].

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 (Приложение 1.Рисунок 1).

Рисунок 1. Схема фонтана Герона.

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.

Структура фонтана Герона

Посмотрим на рисунок и разберемся с его строением. Геронов Фонтан состоит из открытой чаши и двух герметичных сосудов, которые располагаются под ней. В среднем сосуде имеется дырочка, чтобы наливать воду. Из нижнего сосуда в открытую чашу идет полностью герметичная трубка зеленого цвета.

По ней вода начнет совершать свое движение из чаши. Средний и нижний сосуды также соединены трубкой фиолетового цвета. Ну и последним элементом является трубка оранжевого цвета, соединяющая чашу и средний сосуд. Теперь, зная, из чего состоит устройство, мы поговорим о том, как же оно работает [1, 2].

Устройство фонтана Герона

Наливаем воду в открытую чашу. Она начинает свое движение по зеленой трубке, которая даёт ей возможность добраться до самого дна нижнего сосуда. За счет увеличения объема воды в сосуде воздух, который находится в нём, сжимается, и его упругость увеличивается. С помощью фиолетовой трубки нижний сосуд соединен со средним, так что находящийся здесь над поверхностью воды воздух тоже сжимается (в сосуд также заранее была налита вода) [3].

Производя на воду давление, воздух заставляет её подниматься по оранжевой трубке, в результате чего из неё бьёт струя воды. Можно подумать, что фонтан вечен, но эта мысль будет ошибочна. Так происходило бы в идеале. В действительности Фонтан продолжит работать до тех пор, пока не кончится вода в верхней чаше и не наполнит нижний сосуд до краёв. Тогда нужное давление перестанет создаваться. Возобновить работу можно лишь переставив сосуды.

Применение фонтана Герона в жизни.

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. 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 [4].

Данный фонтан удобно использовать дома в качестве увлажнителя воздуха для цветов. Готовая модель украшает школьный кабинет и увлажняет воздух в комнате. Работает он совершенно бесшумно и не отвлекает во время уроков. При желании таким фонтаном можно освежать воду в аквариуме. Данную модель также можно использовать на уроках физики [5].

Изготовление фонтана Герона.

Я расскажу вам, как собирала свой фонтан Герона.

Для сборки использовала подручный материал: три герметичные трубки разной длины; три бутылки; дрель; пластилин; герметик [1,7, 10].

Сначала я взяла все необходимые элементы: три герметичные трубочки разной длины, три бутылки (у одной я взяла только верхушку), дрель, чтобы просверлить отверстия и пластилин, и соединила все детали.

Буду условно называть цвета трубок, как они выглядят на рисунке, но все трубки у меня были одного цвета. Затем я вставила в крышки бутылок «зеленую» и «фиолетовую» трубки и скрепила бутылки между собой, заклеив щели герметиком.

Сначала мы наливаем воду в верхний сосуд, оттуда она переливается в нижний сосуд.

И сразу после того, как вода перелилась в нижний сосуд, мы переворачиваем наш фонтан, чтобы заполнить средний сосуд.

Потом мы переворачиваем обратно наш фонтан, и чтобы фонтан заработал, нам нужно просто добавить воды в верхний сосуд. Вот и всё, наш фонтан Герона готов (Приложение 2. Рисунок 2).

Рисунок 2. Фонтан из подручных материалов.

Для работы такого фонтана не требуется никаких затрат! Он не потребляет электроэнергию и работает без насоса. Но время работы моей модели фонтана составило всего 1,5 минуты. 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 [6, 7].

Проведение и результаты экспериментов.

В ходе работы мною были сделаны три фонтана, взяты трубки разных диаметров и проведены два исследования, которые представлены в виде таблицы 1 и 2 (Приложение 3).

Таблица 1. Зависимость высоты струи от уровня воды в среднем сосуде (диаметр отверстия наконечника одинаковый во всех опытах)

Вывод: чем выше уровень воды в сосуде (резервуаре с водой), тем выше бьёт струя фонтана.

Таблица 2. Зависимость высоты струи фонтана от диаметра отверстия наконечника (высота воды в сосуде одинаковая во всех опытах).

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

Заключение

В результате проведенной работы мы узнали, 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 эксперимент по изучению свойств фонтана.

Исследовав, от чего зависит высота струи фонтана, мы пришли 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 [6].

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[7, 8].

Наша гипотеза, о том, что изучив теорию об устройстве и принципе работы фонтана Герона, мы сможем собрать модель фонтана - подтвердилась.

Из литературы 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 [8].

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 [9].

Мы сделали вывод, что фонтаны являются важной частью мер по созданию комфортной, экологически безопасной среды обитания человека, поэтому очень хочется, чтобы и в нашем посёлке было больше действующих фонтанов, которые не только дадут эстетическое наслаждение, но и благоприятно будут влиять на здоровье и самочувствие жителей и гостей нашего посёлка!

Список литературы:

1. Большая советская энциклопедия. - М., 2002.–т. 27

2. Б.Б. Буховцев, Климонтович Ю.Л., Мякишев Г.Я. Физика. 9 класс. М.: Просвещение, 1992.

3.     Гальперштейн Л. Забавная Физика: учеб.пособие / Л. Гальперштейн , 1993. – 255 с.

4.  И. Гурина, Ю. Губернский. Воздух в доме и здоровье. Азбука, 2011 г., 256 с.

5. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. М.: Просвещение, 2007.

6. Перельман Я. И “Занимательная физика” книга 2, ТРИАДА–ЛИТЕРА Москва, 2004 год.– 117 с.

7. Покровский А.А. Учебное оборудование по физике в школе. М.: Просвещение, 1993.

8.Увлажнитель воздуха своими руками http://vk.com/video-61556252_166806687

9. Техника: Энциклопедия/ Оформл. Серии Л. Яковлева.– М.: ООО “РОСМЭН–ИЗДАТ”, 2000.–399с. - (Детская энциклопедия).

10. https://ru.wikipedia.org/wiki/ Фонтан Герона.

Приложение №1.

Рисунок 1. Схема фонтана Герона.

Приложение №2

Рисунок 2. Схема фонтана из подручных материалов.

Приложение №3.

Таблица 1. Зависимость высоты струи от уровня воды в среднем сосуде

Таблица 2. Зависимость высоты струи фонтана от диаметра отверстия наконечника