В этом описании я собираюсь рассказать вам, как сделать фонтан Герона, который не требует электричества. Хотя, вы сможете обмануть людей, и заставить их думать, что он работает именно так. Мы будем делать фонтан Герона своими руками из обычных бытовых материалов. Это очень легко построить, и это будет идеальный проект, чтобы делать его с вашими детьми. Может быть, вы могли бы даже провести урок по динамике жидкости или постоянном движении?
Герон (Heron, Hero) Александрийский был математик и изобретатель. Он хорошо известен своим паровым двигателем, Aeolipile и многими другими изобретениями, которые используют пневматику (Википедия). Я собираюсь попытаться воссоздать одно из моих любимых изобретений Герона - "Фонтан Герона".
Общая стоимость постройки = $2 (вам потребуется выпить 3 бутылки газировки).
Что Вам нужно: Расходные материалы
(3) Бутылки с водой 0,5 литра
(1) 9" Длина трубки
(1) 11" Длина трубки
(1) 15" Длина трубки
Небольшое количество пластилина или герметика
Примечание: Трубка для аквариумов 3/16" (5 мм) или любая другая с тонкими жёсткими стенками. Почти любая трубка будет работать, даже гибкая, но с жёсткой очень легко работать. Я, например, набрал подходящие трубки в местном магазине для домашних животных по цене около $0,50 за фут.
Что вам нужно: Инструменты и оборудование
Ножницы
Дрель (ручная или электрическая)
5/32" (4 мм) сверло (чуть меньше диаметра трубки)
Вы подготовили материалы и инструмент, и начнём рассказ, как сделать фонтан Герона своими руками.
Шаг 1: Сделайте резервуар фонтана
Разрежьте одну из бутылок пополам как показано на рисунке. Не выбрасывайте донышко бутылки, вы можете использовать его, чтобы заполнить фонтан, когда мы всё сделаем.
Шаг 2: Сверление отверстий
Вам потребуется просверлить по 2 отверстия в каждой крышке. Перед началом сверления отверстий в колпачке, подложите кусок деревяшки в качестве опоры крышки.
Когда вы закончите с первой крышкой, используйте её в качестве ориентира для сверления отверстий во второй крышке. Вы можете совместить колпачки верхними крышками при сверлении отверстий. Теперь вы должны иметь крышки, каждая из которых имеет отверстия, просверленные примерно в том же месте.
Шаг 3: Сверление отверстий Часть 2
Возьмите одну из крышек, и используйте её в качестве ориентира для сверления отверстий в нижней части одной из оставшихся нетронутыми бутылок. Это будет в конечном итоге бутылка {B}, как показано на рисунке ниже.
Шаг 5: Подсоединяем трубки фонтана Герона
Подсоедините трубки, как показано на рисунке выше. Все соединения должны быть герметичными. Если вы использовали сверло на 5/32, они должны получиться. Если нет, то просто добавьте небольшое количество пластилина (или герметика) для герметизации отверстия вокруг трубки. Также необходимо герметизировать соединение между бутылкой {A} и {B}. Вы можете увидеть его в первой картине. Остальные соединения не протекут, и я там не использовал герметик.
Примечание: Убедитесь, что трубки находятся на соответствующих высотах в каждой бутылке. Эти высоты очень важны!
Шаг 6: Добавьте воду и наслаждайтесь!
Теперь всё, что вам нужно сделать, это заполнить бутылку {b} водой, и скрутить всю систему вместе. Чтобы фонтан Герона, собранный своими руками заработал, добавьте воду в верхнюю бутылку {а}. Наслаждайтесь домашним фонтаном без электричества!
По материалам makezine.com
Попцов Егор, Максимов Алексей
Данный учебный проект был представлен на Первой школьной научно - практической конференции и вызвал восторг всех слушателей. т.к действующая модель фонтана, изготовленная руками детей и родителей радовала всех в течение всей конференции. В данной работе вы познакомитесь с основами проектирования простейших изобретений с минимумом знаний по физике.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Творческий проект «Фонтаны» Выполнили: Попцов Егор Максимов Алексей, 7 «А» класс Учитель физики: Бухалова М.Н.
Цели проекта: Познакомиться с принципом работы фонтана. Используя свойства сообщающихся сосудов, построить модель фонтана.
Задачи проекта: Изучить физические основы работы фонтана Сконструировать фонтан своими руками
Первый этап проекта: информационный. 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.
История возникновения фонтанов начинается в Древней Греции, а продолжается в Древнем Риме. Также фонтаны использовались в Древнем Египте и Месопотамии. Доказательство этому - рисунки на древних надгробиях. Первоначально фонтаны использовались для полива садов и растений. По восточным канонам сад должен был отражать четыре субстанции: воду, растения, цветы и музыку. История
Таким образом, уже в древности люди задумывались о том, как создать искусственные водоемы, особенно интересовала их загадка бегущей воды. Слово фонтан – латино-итальянского происхождения, происходит оно от латинского «фонтис», что переводится «источник». По смыслу это означает струю воды, бьющую вверх или под напором вытекающую из трубы.
Естественные Известны естественно образовавшиеся фонтаны, называющиеся гейзерами (Йеллоустонский парк) Техногенные Искусственно созданным фонтаном является фонтанирующая нефтяная скважина. Батареи из множества водяных фонтанов горячей воды используются для её охлаждения на тепловых электростанциях. Декоративные В обиходе фонтаном называют специфическое гидротехническое сооружение, как правило выполняющее декоративную функцию. Виды фонтанов
Есть водные фонтаны природного происхождения – фонтанирующие струями родники.
В природе существуют гигантские фонтаны горячей воды и пара. Они называются гейзерами. Их можно часто встретить рядом с вулканами.
С архитектурной точки зрения – фонтан – сооружение, которое служит основанием или ограждением для струящихся вверх и стекающих вниз струй воды. Изначально фонтаны возводились как общественный источник питьевой воды. Позднее сочетание зелёных насаждений, движущейся воды из фонтанов и архитектурных композиций стало одним из средств выполнения неповторимых художественно-образных решений в современной архитектуре.
Современный город нельзя представить без фонтана. Светомузыкальный фонтан в городском парке г. Альметьевска. Светодинамический фонтан на площади у ДК "Нефтче" г. Альметьевска (реконструкция).
Фонтан в парке г. Лениногорск. Верхняя чаша фонтанной композиции санатория "ЯН" Альметьевского района РТ.
Сообщающиеся сосуды Сосуды,имеющие между собой сообщение или общее дно, принято называть сообщающимися. В жизни часто встречаются такие сосуды. Различные чайники, лейки, водомерные стекла при паровых котлах,коленом согнутая трубка– 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, потому что одинаковые по высоте столбы одинаковой жидкости производят одинаковые давления. Если же жидкость в сообщающихся сосудах находится на разных уровнях, то создается так называемый напор жидкости. Напор– это давление, которое производит вес столба жидкости высотой, равной разности уровней. Под действием этого давления жидкость, если убрать зажим, будет протекать в тот сосуд, где уровень ее ниже, до тех пор, пока уровни не сравняются. Естественным напором обладает вода, падающая с высоты, например, в горных речках, у плотины. Чем выше плотина,тем больше будет напор воды, поднятой этой плотиной. В технике часто напором воды называют разность уровней воды в сообщающихся сосудах.
Какая от них польза? Совершенный фонтан - ваш первый шаг на новый уровень релаксации и осознания. Ваша цель - достичь высшего ощущения умиротворенности, спокойствия и безмятежности. Есть много фонтанов, которые способны избавить вас от напряжения. Расслабление и снятие напряжения.
Благоустройство и декор. Фонтан может стать ярким центром, притягивающим взгляды людей к себе и увеличивающим красоту любого помещения. Он служит функциональным декоративным изделием, которым можно наслаждаться, одновременно созерцая и слушая. Фонтаны часто помещают в сады, холлы, офисы, комнаты ожидания, лобби, гостиные и спальни.
Устройство Устройство фонтана основано на принципе сообщающихся сосудов известного нам из физики. Воду собирают в емкость расположенную выше бассейна фонтана. При этом давление воды на выходе из фонтана будет равно разнице высот воды H1. H1 Соответственно чем больше разница этих высот, тем сильнее давление и выше бьет струя фонтана. Так же на высоту струи фонтана влияет диаметр выходного отверстия фонтана. Чем оно меньше, тем выше бьет фонтан.
Для того, чтобы построить модель фонтана, необходим резервуар с водой, например широкая банка, резиновая или стеклянная трубка, бассейн из низкой жестяной банки. Чем выше поднят резервуар и тоньше выходное отверстие, тем выше будет бить струя воды. Поэтому для трубочки фонтана лучше использовать пипетку, сняв с нее резинку. Остальную часть устройства можно замаскировать,создав модель красивого уголка сада с фонтаном Второй этап проекта: практическая работа.
Сегодня, как и во все времена, нашей актуальной задачей является охрана природы и бережное отношение к ней. Фонтаны помогут нам в этом. И не только в этом: использование приборов из подручных средств придает эффективность обучению и развитию творческих способностей. Самое главное:физика– это не страшно, физика– это интересно!
Ресурсы: Интернет-статьи http://jtdigest.narod.ru/dig1 «Геронов фонтан в вашей квартире» Ожегов С.Н. Шведова Н.Ю.Толковый словарь русского языка: 80 тыс.слов и фразеологических выражений / Российская академия наук. Институт русского языка им. В.В.Виноградова.- 4 изд.; дополненное.-М.: Азбуковник, 1999.-944 стр. Большая советская энциклопедия. –М., 1977.-т.27 Техника: Энциклопедия/ Оформл. Серии Л.Яковлева. – М.: ООО “РОСМЭН-ИЗДАТ”, 2000.-399с.-(Детская энциклопедия). Я.И Перельман «Занимательная физика» книга 2, ТРИАДА-ЛИТЕРА Москва, 1994 год.
Спасибо за внимание!
Уже в древности люди задумывались о том, как создать искусственные водоемы, особенно интересовала их загадка бегущей воды. Слово фонтан – латино-итальянского происхождения, происходит оно от латинского «фон тис», что переводится «источник». По смыслу это означает струю воды, бьющую вверх или под напором вытекающую из трубы.
С архитектурной точки зрения – фонтан – сооружение, которое служит основанием или ограждением для струящихся вверх и стекающих вниз струй воды. Изначально фонтаны возводились как общественный источник питьевой воды. Позднее сочетание зелёных насаждений, движущейся воды из фонтанов и архитектурных композиций стало одним из средств выполнения неповторимых художественно-образных решений в современной архитектуре.
Айвазовский Иван."Большой Петергофский дворец."
Стихи о фонтанах. У фонтана затаилось тягостное море, Брезжит свет и отмель ловит бриз. Влажный сон в долинах и на взгорьях, У фонтана строгий кипарис. У фонтана солнечно и ясно, Шарм и мифы бархатной поры, Мир земной рождается и гаснет В брызгах струй и играх мошкары. Дымные и облачные станы Водят тень у медного ручья. Я к полудню прихожу к фонтану, Где любовь, как вечная ничья… И от зноя пьяным и усталым, Дикарём в тропической пыли Небо пью губами перевала, И швыряю к югу корабли. Крым под звёздным куполом манежа, Крым в камнях, зализанных волной, В каждом отъезжающем приезжем, Взглядом породнившимся со мной. Данилюк Сергей. Остановлюсь я у фонтана. Развесит он свои ладони, Разбрызжет радость он пространно, Устроит капелек погоню. Фонтан живые брызги счастья На теле свежестью оставит, Прохладу даст среди ненастья, И жизни радугу составит. Яна Гончарук.
Чтобы сделать фонтан в домашних условиях можно взять керосиновую лампу (стекло от не вернее) и выбрать пробку, которая закроет его узкий конец. Далее в этой пробке нужно будет проделать отверстие насквозь (просверлить, шилом, гвоздм). Полученное отверстие должно быть таким, чтобы в него плотно входила стеклянная трубка в форме П.
Стеклянную трубку можно согнуть над пламенем свечи или горелки. Нужно
Сам процесс по сравнению с подготовкой довольно прост. Нужно зажать пальцем трубку (е отверстие) и налить воду в стеклянный цилиндр. Вс, теперь открываете трубку и вода будет бить фонтаном до тех пор, пока уровень воды не станет равным уровню конца трубки.
Я с техникой не очень дружу, поэтому могу предложить только модель фонтана, в которой будут использоваться избыточное атмосферное давление и никакой электрики.
Для этого нужна пластиковая бутылка побольше, гибкая трубочка от кружки Эсмарха, снабженная пластиковым краном, и какой-нибудь колпачок, который следует оборудовать дырочками для более красивой струи фонтана. В идеале подошла бы старая лейка для цветов, вернее ее рассеиватель. Рассеиватель следует замаскировать камушками, декорациями, по возможности и фантазии. Снизу вставить гибкую трубку с крантиком, второй конец которой завести в емкость с водой. Емкость должна стоять на возвышении за фонтаном и потому ее лучше задрапировать под скалы или дом. Если это пластиковая банка, то лучше ее закрепить вниз горлышком, чтобы было удобно ввести трубку, но в принципе трубку можно завести и через верх, лишь бы трубка достигала дна банки, выкачать из трубки воздух, чтобы потекла вода и закрыть кран. Теперь при открытии крана вода побежит в фонтан.
Принцип такого фонтана показан на картинке:
Я тоже не очень сильна в физике, но помню, как удалось сделать самой фонтан для школьного задания. Нашла похожий способ.
Чтобы выполнить задание по физике и сделать самому фонтан, то думаю, такой способ подойдт. Сделаем фонтан сами по принципу сообщающихся сосудов из тех материалов, которые почти всегда имеются под руками.
Возьмем некоторую емкость и сделаем отверстие поближе ко дну. В отверстие вставляем пробочку(в пробочке также предварительно делаем дырочку),в пробочку вставляем шланг. Далее ставим емкость на возвышенность, а второй конец шланга опускаем ниже и закрепляем каким нибудь штативом. Наполняем емкость водой …
И важная заметка:
ЧЕМ БОЛЬШЕ БУДЕТ ДЛИНА ШЛАНГА И ВЫШЕ ЕМКОСТЬ С ВОДОЙ ТЕМ ВЫШЕ БУДЕТ ФОНТАН
Этот процесс, как сделать фонтан по принципу сообщающихся сосудов, прекрасно показан по видео:
Самый простейший фонтан действует от давления воды:
Для него надо иметь три сосуда и шланг.
На высоту более полуметра установите сосуд (на рис. А) в днище которого установлен шланг (на рис. Б), передающий воду в центр днища меньшего, но большей площади сосуда (на рис. В), установленного ниже. Неприятность в том, что придтся либо делать слив с нижнего сосуда, либо устанавливать насос, передающий воду на верхний сосуд.
Смоделировать фонтан дома совсем даже не сложно. Для этого необходимо попасть на авто разборку и купить за копейки электродвигатель — насос от обмыва лобового стекла абсолютно любой марки. В качестве форсунки будущего фонтана, также использовать форсунку от любого омывателя стекла, любого автомобиля. В качестве блока питания подойдет блок зарядки от старого мобильного телефона. 4 — 5 вольт от подобной зарядки вполне хватит для получения необходимой мощности струи фонтана. Необходимо парочку трубочек — шлангов тоже можно взять с авторазборки и емкость в которой будет находится ваша конструкция — фонтан. По одной трубочке вода всасывается, а по другой подается на форсунку.
Как смонтировать весь комплекс — уже зависит от вашей фантазии. Для кратковременной демонстрации можно взять 2 — 3 батарейки по 1.5 вольта, или одну плоскую на 4.5 вольта.
Сколько интересного вокруг нас.
Во все времена люди украшали своё жилище цветами. И у нас в доме очень много цветов, которые расставлены по подоконникам, полкам и даже стоят на полу. Они требуют много внимания: поливка, опрыскивание. Одни требуют много воды, другие – мало. Однажды я заметила, что земля в цветах очень быстро высыхает. Мама сказала, что очевидно в доме довольно сухой воздух. Я задумалась, можно ли увлажнить воздух в доме и тем самым помочь растениям?
Способы увлажнения воздуха в квартире.
Существует множество способов и устройств увлажнения воздуха. Бытовые приборы, повышающие влажность воздух в доме красивы и эффективны, но очень дорогостоящие. Есть народные методы увлажнения воздуха в помещении. Большая их часть сводится к тому, что вода должна испаряться естественным путём. Это могут быть открытые ёмкости с водой или влажная ткань. Однако, чтобы такой способ увлажнения принёс заметный результат, нужно регулярно смачивать ткань и подливать воду в ёмкости. Количество испаряемой жидкости будет небольшим, а значит необходимо развесить не один кусок ткани и поставит не одну ёмкость с водой. Стоит ли превращать комнату в выставку сосудов с водой и мокрых кусков тканей? Я предлагаю использовать для увлажнения воздуха макет фонтана Герона.
Фонтан Герона.
Ещё древние греки обратили внимание на чудо природы – родники. Они украшали родники зеленью и цветами, обкладывали камнями. Вода лилась струйкой, и было удобно наполнять ею посуду. В древнем Риме стали сооружать искусственные родники. Так появились первые фонтаны.
Древнегреческий механик Герон Александрийский создал самый остроумный по конструкции фонтан. Он состоит из трёх сосудов: верхнего, открытого А и двух шарообразных Б и В, герметически замкнутых. Сосуды соединены тремя трубками.
Когда в А есть немного воды, шар Б наполнен водой, а шар В – воздухом, фонтан начинает действовать: вода переливается по трубке из А в В, вытесняя оттуда воздух в шар Б; под давлением поступающего воздуха вода из Б устремится по трубке вверх и бьёт фонтаном над сосудом А. Когда шар Б опорожнится, фонтан перестаёт действовать.
Сборка и испытание макета фонтана Герона.
Упрощённую конструкцию фонтана Герона я попробовала создать в домашних условиях. Вместо шаров я взяла две пластиковые бутылки сосуды Б и В, из под газированной воды ёмкостью 1 литр, с двумя отверстиями в крышке и дне. Плоский сосуд А изготовила из нижней части пластиковой бутылки большей ёмкости. Вместо стеклянных трубок взяла капроновые от медицинской системы переливания растворов. Сосуд А с помощью трубки соединила с сосудом В, а сосуд В также с помощью трубки соединили с сосудом Б. Сосуд Б соединили с сосудом А, в котором сделала специальное устройство для получения струи. Все три сосуда поставила на разных уровнях друг над другом. Сосуд В заполнен воздухом, в сосуд Б залила воду, а в сосуд А налила воды до уровня нахождения устройства для образования струи. Вода переливается по трубке из А в В, вытесняя оттуда воздух в сосуд Б; под давлением поступающего воздуха вода из Б движется по трубке вверх и образуется струя фонтана. Когда вся вода из сосуда Б перельется в сосуд В фонтан перестает действовать.
Мой фонтан принесёт пользу домашним растениям.
Разместив конструкцию фонтана рядом с цветами, мы существенно улучшаем микроклимат, а цветы отвечают обильным цветением. Для увеличения эффективности работы фонтана можно использовать бутылки большей ёмкости и увеличить высоту струи. Когда сосуд В ниже сосуда Б на 35 см струя воды в сосуде А уменьшилась. Измерили струю линейкой – получилось 5 см. Попробовали все три сосуда поставить на одном уровне, тогда вода из сосуда Б перестала поступать в сосуд А, и струи не было.
А когда сосуд В опустили ниже сосуда Б на 60 см, образуется хорошая струя воды.
Расчёт экономических затрат на построение макета фонтана.
Данная конструкция фонтана материальных затрат не требует.
Для изготовления своего фонтана я применила использованные пластиковые бутылки и систему для переливания растворов:
1. бутылки газированного напитка емкостью 1 литр.– 3 штуки;
2. медицинская система для переливания растворов – 1 комплект.
Я не учитывала затраты на оплату труда, так как выполняла изделие не на продажу, а в подарок маме. Для мамы моя работа, я думаю, будет бесценна, а для меня счастье и гордость за то, что этот макет будет радовать глаз наших гостей и приносить пользу. Я буду очень гордиться, когда мама будет рассказывать о том, что этот макет действующего фонтана изготовила я.
Выводы и самооценка.
Фонтан можно построить в домашних условиях из подручных средств.
Для того чтобы бил фонтан нужно давление, а чтобы оно появилось должен быть перепад уровней воды.
Макет фонтана, выполненный мной, получился. Но работать было нелегко. Трудно было разработать и изготовить сам макет: проделать отверстия в бутылках и добиться хорошей струи воды. Работа над проектом заняла у меня немало времени, но я очень довольна своим результатом. И уверена, что те знания, умения и навыки, которые я приобрела, пригодятся мне в дальнейшем.
Я считаю, что с задачей, которую поставила перед собой, справилась.
Хоть трудна была задача, но пришла ко мне удача!
На вопросы отвечала, значит, много я читала.
Со спокойною душой отправляю вам доклад свой.
Список литературы
1. Большая советская энциклопедия.–М., 1977.–т. 27
2. Техника: Энциклопедия/ Оформл. Серии Л. Яковлева.– М.: ООО “РОСМЭН–ИЗДАТ”, 2000.–399с.–(Детская энциклопедия).
3. Я. И Перельман “Занимательная физика” книга 2, ТРИАДА–ЛИТЕРА Москва, 1994 год.– 117с.
Чупрова Полина Петровна,
ученица 7 класса.
Руководитель:
Чупрова Наталья Александровна,
учитель физики.
МОУ Восяховская средняя общеобразовательная школа
с. Восяхово
