XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Как устроен фонтан?

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Лобанов С.О. 1

---

1МБОУ "ЦО-гимназия №1"

Белоглазова Н.А. 1

---

1МБОУ "ЦО-гимназия №1"

Работа в формате PDF

2.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Паспорт проекта

ВВЕДЕНИЕ

Говорят, есть три вещи, на которые можно смотреть бесконечно – огонь, вода и звезды. Воздух у водоема всегда чист, свеж и прохладен. Да и не зря говорят, что вода – «очищает», «омывает», не только тело, но и душу.

Мы часто любуемся красотой фонтанов. Каждый фонтан – это волшебная сказка, сказочный уголок, куда стремятся жители города.

В нашем городе тоже есть много фонтанов, в центральном парке, около драматического театра, а на главной площади города есть даже поющий фонтан. Мне очень нравится смотреть на фонтаны и я задумался: а как устроен фонтан? можно ли сделать фонтан своими руками? Сложно ли это? Я решил исследовать это в ходе своей проектной работы.

Актуальность проекта: фонтаны создают красоту и уют дома, двора, сквера, парка, города, освежают воздух.

Практическая значимость: использование его на уроках как дополнительный материал, на классных часах и т. д.

Методы:

• беседа, анализ литературы, интернет-ресурсов;

• моделирование;

• описание, обобщение полученной информации;

Цель  исследования:

Изучить устройство фонтана и смоделировать свой собственный фонтан.

Задачи:

1. Узнать об истории возникновения фонтанов.

2. Выяснить, какие бывают фонтаны.

3. Изучить конструкцию фонтанов.

4. Сделать фонтан.

5. Проанализировать и обобщить полученные данные.

Глава I .Теоретическая часть

1. Что такое фонтан?

Фонта́н (от лат.fontanа в значении «источник», «родник», «ключ») — природное (гейзер) или искусственно созданное явление, заключающееся в истечении жидкости (обычно воды) под действием оказываемого на неё давления, вверх или в сторону. 

С архитектурной точки зрения – фонтан – сооружение, которое служит основанием или ограждением для струящихся вверх и стекающих вниз струй воды.

Все фонтаны можно разделить на 3 большие категории:

1. Природные

2. Техногенные

3. Декоративные

1.Природные фонтаны - это, родники (небольшие источники) или гейзеры, источники природного происхождения, выбрасывающие горячие струи воды и пара из земли (название произошло от исландского слова «гейза» - хлынуть).

Г ейзеры часто можно встретить рядом с вулканами. Их можно увидеть в нашей стране на Камчатке, в Исландии, в Новой Зеландии, в Северной Америке — в Йеллоустонском национальном парке. Кроме того, небольшие и одиночные гейзеры известны в Японии, Китае и Чехии. 

2. Техногенные фонтаны - например, фонтанирующая нефтяная скважина (как один из способов добычи нефти и газа).

3.Декоративные фонтаны - обычно специфическая гидротехническая конструкции, являющаяся предметом украшения парков, садов или предметом интерьера. 

2. Из истории фонтанов

Уже в древности люди задумывались о том, как создать искусственные водоемы, особенно их интересовала загадка бегущей воды.

Первым фонтаном, пожалуй, можно называть родник, который первобытный человек перегородил несколькими камнями, уложенными в месте выхода воды. В результате этой нехитрой манипуляции водный поток становился уже, но напор его увеличивался, струйка воды изгибалась, что удобно для наполнения водой глиняных кувшинов.

А первые искусственно созданные фонтаны возникли в Древнем Египте, Месопотамии и Персии, 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, где они устанавливались посреди прямоугольного пруда. По определенным канонам восточный сад должен был отражать четыре сущности: воду, цветы, растения и музыку, что можно видеть на старинных изображениях и ковровых рисунках. Мусульманские сады были окружены террасами из разноцветной плитки, брызги фонтана, отражаясь от них, создавали необыкновенную игру света и тени.

Огромное значение фонтаны имели в Китае и Японии. Самый знаменитый японский сад Киото – в его создании участвовали монахи буддисты. Каждый элемент этого сада – несет в себе особое значение и вызывает у посетителей определенное настроение и состояние души.

Ландшафтной и архитектурной основой фонтанов и садов в Европе послужили персидские сады. В средние века сады появлялись при монастырях и подобно персидскому саду делились на четыре части – для цветов, трав, овощных культур и фруктовых деревьев. В середине сада был расположен колодец или фонтан – место уединения, размышления и молитвы для послушников монастыря. Но в основном, как и в Древнем мире, в эпоху Средневековья фонтаны использовались как источники водоснабжения – для полива и питья.

С началом Эпохи Возрождения фонтаны в Европе становятся частью архитектурного ансамбля, его ярким акцентом, а порой главным элементом. Римский стиль стал главенствующим. На помощь к природным источникам пришли насосы и вместо подземных ключей на римских холмах забили фонтаны. Примером итальянского ренессанса служит вилла Ланте.

Постепенно новые веяния в архитектуре распространялись по всей Европе. А наибольший рассвет ландшафтно-паркового искусства был достигнут во Франции в 17 веке, его венцом стал Версаль – король регулярных парков, ставший основой для создания подобных дворцово-парковых ансамблей во всем мире.

В конце 17 века с приходом «романтизма» претерпело изменение и ландшафтное искусство. В моду вошли парки в «английском стиле», когда все наиболее приближено к «дикой» природе, без шика и помпезности. Архитектура водных источников также отличалась природной естественностью и простотой. Современные фонтаны соревнуются в высоте.

Первые упоминания о фонтанах в России появляются в период правления Алексея Михайловича. Царь оснастил «водомётами» свою резиденцию в Коломенском. Устройства были декоративными и использовались в особых праздничных случаях.

В Москве первый фонтан появился на Трубной площади, неподалёку от Рождественского монастыря. Со временем водоразборных сооружений появлялось всё больше. Один из самых известных – это фонтан «Дружба народов» на ВДНХ.

В Санкт-Петербурге идея фонтанов была доведена до совершенства при Петре I. Первыми стали фонтаны в Летнем саду. Заложенный Петром сложный фонтанный комплекс в Петергофе определил основные направления в садово-парковом аквадизайне.

Фонтаны Петергофа заслуженно считают самым роскошным и изысканным. С момента их запуска прошло более 300 лет, но до сих пор главное украшение императорской резиденции продолжает впечатлять и очаровывать гостей. Каждый фонтан имеет не только уникальную форму, но и собственный рисунок водной струи.

С первого взгляда невозможно понять, сколько фонтанов в Петергофе. Однако, если прогуляться по дворцовому комплексу и посчитать, окажется, что их здесь очень много, целых 191. И каждый – произведение искусства. Их дополняет 4 больших каскада. Большая часть фонтанов расположена в Нижнем парке. Не все они сейчас находятся в своем первоначальном виде – некоторые меняли из-за ветхости, что-то не удалось сохранить во время Великой Отечественной Войны. Но утраченные фонтаны были реконструированы по чертежам, которые сохранились в архивах.

Главное отличие Петергофских фонтанов это то, что для их работы не используется ни единого насоса. Они функционируют благодаря естественному рельефу, который имеет довольно крутой уклон.

Водный комплекс намного масштабнее, чем кажется на первый взгляд. Он начинается еще на Ропшинских высотах, в родниках, что в 20 километрах от Петергофа. От них были прорыты каналы, по которым вода течет в пруды-водосборники. Таких прудов 18. Уже оттуда воды по трубам стремятся к каскадам императорского сада и четырем группам фонтанов Нижнего парка. Несмотря на то, что со временем устройство фонтанов немного менялось, принцип его работы до сих пор остается тем же, что и при Петре Великом.

Каждый год в Петергофе проходит праздник открытия фонтанов весной и праздник закрытия фонтанов осенью. Это яркое театрализованное шоу, на которое стремятся попасть туристы.

3.Назначение фонтанов

• Прохлада: в знойную погоду фонтан освежает воздух и даёт психологический эффект — осознание того, что рядом фонтан, придаёт бодрости.

• Очищение воздуха: фонтан очищает воздух от пыли, рядом с ним даже дышится легче.

• Защита от постороннего шума: звуки журчащей воды приятно заглушают посторонние раздражающие шумы.

• Увлажнение: фонтан способен качественно увлажнять воздух, что положительно сказывается на здоровье.

• Умиротворение: как звук, так и вид льющейся воды дают прекрасный эффект релаксации.

• Развлечение: изменяющиеся фонтанные композиции способны развлекать человека Забава: фонтаны являются превосходной забавой как для детей, так и для взрослых.

• Средство привлечения внимания: будучи частью ландшафтного или архитектурного дизайна, ландшафтные фонтаны не просто завершают общую композицию, но и фокусируют на себе внимание.

4. Фонтан Герона

О дним из интереснейших изобретений раскрывающих для нас тайну устройства фонтанов является гидро-пневматический прибор, придуманный в I веке древнегреческим учёным Героном Александрийским. Конструкция обеспечивает длительное фонтанирование струи воды на значительную высоту без внешнего воздействия и какого-либо двигателя.

Различные версии фонтана Герона сегодня используют на уроках физики для демонстрации принципов гидравлики и пневматики.

Итак, ученый налил воду в стеклянную бутылку, затем заткнул её пробкой, в которой проделал отверстие. В это отверстие он вставил трубку, доходящую до дна бутылки. Поставив эту конструкцию на солнце, Герон принялся наблюдать за ней. Солнце начало нагревать бутылку, и вода устремилась по трубочке вверх. 

Тогда Герон взял увеличительное стекло и направил его на бутылку, чтобы усилить действие солнечных лучей. Нагретая вода высокой струёй вырвалась по трубке из бутылки. Это натолкнуло Герона на мысль о том, что вода может двигаться по кругу, поднимаясь из бутылки и возвращаясь в неё. Тогда он стал думать над тем, как сделать так, чтобы вода самостоятельно возвращалась обратно в ёмкость. 

Геронов фонтан состоит из открытой чаши и двух герметичных сосудов расположенных под чашей. Из верхней чаши в нижнюю ёмкость идёт полностью герметичная трубка. Если налить в верхнюю чашу воды, то 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 начинает выталкивать воду, и фонтан начинает работать.

5. Конструкция фонтанов

Ф онтаны по схеме движения и использования воды делятся на конструкции замкнутого и открытого типа.

В системе замкнутого вида вода налитая в резервуар используется по кругу. С помощью насоса происходит закачка воды и создается давление, с помощью которого вода выбрасывается в распылитель. Долив воды необходим только лишь для поддержания необходимого количества воды, так как она испаряется.

А вот в открытом варианте — вода постоянно обновляется. Так как поступление воды в резервуар с распылителем происходит не за счет насоса, а за счет водоема-донора, с которым соединен фонтан.

Разнообразие фонтанов создается с помощью различных комбинаций их типов и видов распылителей. Наиболее часто используются простые классические формы, в то время как передовые современные дизайнеры отдают предпочтение оригинальным и уникальным разработкам.

Итак, я много узнал о фонтанах, о том, как они появились, как устроены и для чего используются. Пришло время применить все изученное на практике и смастерить свой собственный фонтан.

4. Практическая часть

В изготовлении модели фонтана мне помогал мой папа.

Сначала мы решили сделать фонтан Герона.

Для его изготовления нам понадобилось: 2 пластиковые бутылки, небольшой стаканчик, 3 трубочки, одна из них меньшего размера, шуруповерт, клей-пистолет.

Мы склеили бутылки между собой крышками, сверху приклеили стаканчик. С помощью шуруповерта сделали отверстия и соединили трубочками нижнюю бутылку со стаканчиком, верхнюю бутылку со стаканчиком и бутылки между собой.

При поступлении воды в нижнюю бутылку, воздух выдавливается в верхнюю, в свою очередь, выдавливая воду под давлением в стаканчик. Это и есть наш фонтан.

Мы смогли сделать простой фонтан, но его нельзя использовать, как часть интерьера, потому что он зависит от уровня воды в бутылке. И мы с папой решили сделать фонтан, который будет работать с помощью насоса.

Мы взяли красивую чашу, купили небольшой насос, работающий от электричества, резиновую игрушку и трубочку для воды.

Сначала мы проделали 2 отверстия в резиновом мишке и вставили туда трубочку. В чашу поместили насос и налили воду. У насоса есть 2 выхода. На верхний выход мы поставили нашего мишку. В боковой засасывается вода из чаши и выбрасывается в верхний. Насос, который мы купили работает от электричества. Его можно включить в розетку 220V, но мы используем power bank (внешний аккумулятор), в который насос включается с помощью usb-провода. Когда мы подключили насос к электричеству, наш фонтан заработал. У нас получился фонтан закрытого типа. Вода в нем циркулирует по кругу.

Этот фонтан я смогу использовать в качестве украшения в интерьере дома, а также в качестве увлажнителя воздуха, то есть он будет приносить пользу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы готовы часами смотреть на водную гладь, заворожено вслушиваясь в шум воды. Но в современном мире, мире скоростей, у нас практически не остаётся времени на общение с природой, частью которой и является водная стихия. Может быть, потому мы стараемся устроить в пустыне своего жилища маленький оазис из сверкающей глади бассейна или пенящихся струй фонтана. В ходе моей проектной деятельности я много узнал о фонтанах, о том, как они устроены, и смог сделать свой собственный комнатный фонтан. А это значит, что цель, поставленная нами в начале проекта, - достигнута. Это был очень интересный и новый для меня опыт.

На этом этапе моя работа завершена. Но я не собираюсь останавливаться на достигнутом и буду дальше работать в этом направлении. Следующим этапом для себя я определил создание музыкального фонтана.

Список использованных источников:

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://ru.wikipedia.org/ всемирная энциклопедия, гейзеры, родники, артезианские колодцы

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

5. http://oldpiter.narod.ru/ARHIV/peterg.htm фонтаны Петергофа

6. http://www.fontan.net сайт о фонтанах