Prezentare Fântâni despre fizică. Lucrare de cercetare „Dependența înălțimii jetului fântânii de parametrii fizici
slide 2
Primăvară! Vine o vreme minunată de căldură, înflorire și culori strălucitoare după „hibernarea” de iarnă, fântânile „se trezesc”, mii de jeturi de apă salută solemn zorii naturii. Anul trecut am făcut cercetări pe aceeași temă, iar anul acesta am decis să o continui. Întrucât aveam o mulțime de întrebări: unde au apărut primele fântâni? Ce tipuri de fântâni există? Îți poți face propria fântână?
slide 3
Am decis să efectuez un studiu pe tema „Extravaganță de apă: fântâni”
Scopul studiului: 1. Extindeți aria de cunoștințe personale pe tema „Vase comunicante” (inclusiv de natură istorică și politehnică;) 2. Utilizați cunoștințele dobândite pentru a îndeplini sarcini creative; 3. Selectați sarcini pe tema „Presiunea în lichide și gaze. Vase comunicante". Pentru a atinge acest scop, trebuie să rezolv următoarele sarcini: 1. Studierea istoriei creării fântânilor; 2. Înțelegeți dispozitivul și principiul de funcționare a fântânilor; 3. Cunoașteți presiunea ca forță motrice din spatele fântânilor; 4. Realizați cele mai simple modele de fântâni active; 5. Creați o prezentare „Extravaganță cu apă: fântâni”.
slide 4
Istoria creării fântânilor
Fântână (din italiană fontana - din latină fontis - sursă) - un jet de lichid sau gaz aruncat sub presiune (dicționar de cuvinte străine. - M .: limba rusă, 1990). Pentru prima dată, fântânile au apărut în Grecia Antică. De șapte secole, oamenii construiesc fântâni pe principiul vaselor comunicante. De la începutul secolului al XVII-lea, fântânile au început să fie alimentate cu pompe mecanice, care au înlocuit treptat instalațiile cu abur, iar apoi pompele electrice.
slide 5
Fântâna Stârcului
Fântânile își datorează existența faimosului mecanic grec Heron din Alexandria, care a trăit în secolele I-II. n. e. Heron a fost cel care a subliniat direct că debitul sau debitul apei distribuite depinde de nivelul acesteia în rezervor, de secțiunea transversală a canalului și de viteza apei din acesta. Dispozitivul inventat de Heron servește drept una dintre mostrele de cunoștințe din antichitate (cu 200 de ani înainte de R. X.) în domeniul hidrostaticei și aerostaticei.
slide 6
Presiune
Pentru a caracteriza distribuţia forţelor de presiune, indiferent de mărimea suprafeţei pe care acţionează acestea, se introduce conceptul de presiune. p = F/S. Se toarnă apă într-un vas, în peretele lateral al căruia sunt făcute găuri identice. Vom vedea că jetul inferior curge la o distanță mai mare, cel superior spre una mai scurtă. Aceasta înseamnă că există mai multă presiune în partea de jos a vasului decât în partea de sus.
Slide 7
Principiul de funcționare a vaselor comunicante.
Presiunea pe suprafețele libere ale lichidului din vase este aceeași; este egală cu presiunea atmosferică. Astfel, toate suprafețele libere aparțin aceleiași suprafețe de nivel și, prin urmare, trebuie să fie în același plan orizontal. Principiul de funcționare a vaselor comunicante stă la baza funcționării fântânilor.
Slide 8
Amenajarea tehnică a fântânilor
Fântânile sunt fântâni cu jet, în cascadă, mecanice, cu cracker (de exemplu, în Peterhof), de diferite înălțimi, forme și fiecare are propriul nume. Anterior, toate fântânile erau cu flux direct, adică funcționau direct de la alimentarea cu apă, acum se folosește alimentarea cu apă „circulantă”, folosind pompe puternice. Fântânile curg și în moduri diferite: jeturi dinamice (pot schimba înălțimea) și jeturi statice (jetul este la același nivel).
Slide 9
model de fântână
Folosind proprietățile vaselor comunicante, este posibil să construiți un model de fântână. Pentru a face acest lucru, aveți nevoie de un rezervor de apă, o cutie largă 1, un tub de cauciuc sau sticlă 2, un lighean dintr-o cutie joasă 3.
Slide 10
diapozitivul 11
Cum depinde înălțimea jetului de diametrul găurii și de înălțimea rezervorului?
slide 12
Acțiunea diferitelor modele de fântâni
Model simplificat al fântânii stârcului Fântâna stârcului de casă
diapozitivul 13
Slide 14
Fântână când aerul este încălzit într-un balon
Când apa este încălzită în primul balon, se formează abur, care creează o presiune în exces în al doilea vas, deplasând apa din acesta.
diapozitivul 15
fantana cu otet
Umpleți balonul ¾ cu oțet de masă, aruncați câteva bucăți de cretă în el, închideți rapid plută cu un dop cu un tub de sticlă introdus în el. Din tub va nota o fântână
slide 16
Concluzie
Pe parcursul lucrării, am răspuns la întrebarea: care este forța motrice din spatele lucrării fântânilor și, folosind cunoștințele acumulate, am putut crea diverse modele de funcționare ale fântânilor, am creat o prezentare „Extravaganță de apă: fântâni”. Implementarea lucrării a cuprins următoarele elemente: Studiul literaturii de specialitate pe tema de cercetare. Perfecţionarea sarcinilor de experienţă. Pregatirea echipamentelor si materialelor necesare. Pregătirea obiectului de studiu. Analiza rezultatelor obtinute. Aflarea semnificaţiei rezultatelor obţinute pentru practică. Clarificarea modalităților posibile de aplicare a rezultatelor obținute în practică.
Slide 17
Fântâni de diamant zboară Cu zgomot vesel către nori, Sub ei idolii strălucesc... Zdrobindu-se de barierele de marmură, Ca o perlă, un arc de foc Cascade cad și stropesc. AS Pușkin Pregătirea teoretică pentru experiment și analiza rezultatelor obținute mi-au cerut un complex de cunoștințe în fizică, matematică și proiectare tehnică. A jucat un rol important în îmbunătățirea pregătirii mele educaționale.
Vizualizați toate diapozitivele
Realizat de elevii de clasa a VII-a
Alim Mokaev, Amiran Tumenov, Islam Boziev, Margarita Orakova
Ţintă: luați în considerare funcționarea legii vaselor comunicante folosind exemplul funcționării fântânilor de circulație.
Sarcini:
1. Studiați materialul despre fântâni: tipurile și principiile de funcționare ale acestora.
2. Proiectați un model de fântână de circulație
3. Creați o colecție de fântâni în orașul Nalcik.
4. Analizați informațiile primite și trageți concluzii despre dispozitiv și principiul de funcționare al fântânilor.
Metode:
Studierea surselor literare și a altor surse de informare, efectuarea de experimente, analizarea informațiilor și a rezultatelor.
Relevanța problemei
Efectul apei asupra unei persoane poate fi numit cu adevărat magic. Murmurul fântânii ameliorează stresul, calmează și te face să uiți de griji.
Acum ideile de artă au primit o nouă încarnare - combinând ideile arhitecților, artiștilor și specialiștilor din domeniile high-tech .
Dispozitivul fântânii se bazează pe principiul vaselor comunicante cunoscut nouă din fizică: În vasele comunicante de orice formă și secțiune, suprafețele unui lichid omogen sunt așezate la același nivel. .
Apa este colectată într-un recipient situat deasupra bazinului cu fântână. În acest caz, presiunea apei la ieșirea fântânii va fi egală cu diferența de înălțimi a apei H1. În consecință, cu cât diferența dintre aceste înălțimi este mai mare, cu atât presiunea este mai puternică și jetul fântânii lovește mai mare. Diametrul ieșirii fântânii afectează și înălțimea jetului fântânii. Cu cât este mai mică, cu atât fântâna lovește mai sus.
fântână de circulație
În fântânile circulante, apa curge într-un cerc vicios. Rezervorul lor principal este situat mai jos. Apa din rezervor se ridică pe furtun cu ajutorul unei pompe. Furtunul trece în interior și nu este vizibil din exterior. Fântânile bazate pe principiul circulației nu necesită alimentarea cu apă. Este suficient să turnați apă o dată, apoi să completați pe măsură ce se evaporă.
fântâni naturale
gheizere, izvoare și
ape arteziene
Fântâni artificiale:
strada, peisaj, interior
Fântână în hotel spa
"Sindica"
Fântână în fața cinematografului de stat și a sălii de concerte
Fântâna de cinema
"Est"
Fântână pe bulevard Şogentsukova
Fântână de pe piața celei de-a 400-a aniversări a reunificării cu Rusia
10 cele mai uimitoare fântâni din lume
Moonlight Rainbow Fountain (Seul) - cea mai lungă fântână de pe pod
2. Fântâna Regelui Fahd (Jeddah) -
cel mai inalt
3. Dubai Fountain (Dubai) - cea mai mare și cea mai scumpă
4. Fântâna Coroanei (Chicago) -
cel mai international
5. Fântânile Peterhof (Sankt Petersburg) - cele mai luxoase
6. Fântâna bogăției (Singapore) - o fântână construită după feng shui
7. Bellagio Fountain (Las Vegas) - cea mai faimoasă fântână dansantă din America
8. Soaring Fountains (Osaka)
- cel mai aerisit
9. Fântâna Mercur (Barcelona)
- cel mai otravitor
Parte experimentală a lucrării
A face o fântână este o problemă sau o sarcină care trebuie rezolvată. Desigur, problemele de dezvoltare au apărut imediat.
Ipoteză:
- Pentru a încerca să folosim faptul că în vasele comunicante un lichid omogen este la același nivel pentru a face o fântână
- Dacă fântâna va funcționa, aflați dacă înălțimea fântânii depinde de diametrul tubului
Rezultatele muncii:
Dorim sa va prezentam atentiei fantanile de circulatie.
Cercetări efectuate: „Verificarea dependenței înălțimii coloanei fântânii de diametrul tubului”
Concluzie:
Înălțimea fântânii depinde de diametrul tubului. Cu cât diametrul tubului este mai mic, cu atât coloana fântânii este mai mare.
Constatari:
1. Toate fântânile folosesc vase comunicante
2. În vasele comunicante, un lichid omogen tinde să fie la acelasi nivel
3. Fântâna bate din cauza diferenței de înălțime a apei în vasele comunicante
4. Diferența dintre fântâni este în modul în care apa este furnizată la rezervorul principal
Rezultate:
- Fântâni pușculițe din orașul Nalcik
2. Fântâni circulante DIY
„Mediul de apă” - Căutați apă unde crește coada. Locuitorii mediului acvatic. Tema lecției: Mediul acvatic. Întrebări pentru repetare: Stuf de lac. Compararea condițiilor de viață în diferite medii. Coda este cu frunze înguste. Astăzi vom învăța:
„Biogeocenoza iazului” - Lusta. Biocenoza apei proaspete. Păsări care trăiesc la suprafață. Biogeocenoza iazului. organisme heterotrofe. specii care trăiesc la suprafață. Populația lacului de acumulare. Lumina soarelui. factori biotici. organisme autotrofe.
„Comunități de plante” – Clements visa să transforme ecologia într-o adevărată știință. Alexandru Nikolaevici Formozov (1899 - 1973). În principiu, geografia ecologică a plantelor ar putea fi bine combinată cu „noua botanică”... În 1933, Braun-Blanquet a publicat „Prodrome des Groupements Vegetaux” (Prodromus). Întregul accent se pune pe abordarea floristică a sarcinilor în esență ecologice.
„Factori abiotici” - Plante: rezistente la secetă - iubitoare de umiditate și acvatice Animale: acvatice - suficientă apă în alimente. Sunt adaptări. Temperatura. Factori abiotici de mediu. Umiditate. Organisme cu sânge cald (păsări și mamifere). Organisme cu sânge rece (nevertebrate și multe vertebrate). Regimul optim de temperatură pentru organisme este de la 15 la 30 de grade Cu toate acestea, ....
„Comunitățile de apă” - Cum să stai la suprafața apei? Corp alungit, aerodinamic. Comunitate coloană de apă. Pește zburător. Plat ca un corp de plută. Au excrescențe, peri. „Marinarii”. Întregul ocean mondial este un singur sistem ecologic. În ocean: Comunitatea suprafeței apei. Mușchii. Barcă și barca cu pânze portugheză. comunitate de adâncime.
„Biologie de mediu” – Aerobionts. Cantitatea de O2 Cantitatea de H2O Fluctuații t Densitatea de iluminare. Plasați animalele sau plantele din lista propusă în habitatul corespunzător. Studiul diferitelor habitate ale organismelor. Ernst Haeckel. Stenobionti. Mediul organismului. Mediu sol-aer. starea de mediu care afectează organismul.
„Dependența înălțimii jetului fântânii de parametrii fizici”
Cernogorka - 2014
MBOU "Liceul"
Introducere
Scopul studiului
Ipoteză
Obiectivele cercetării
Metode de cercetare
eu. Partea teoretică
1. Istoria creării fântânilor
2. Fântâni în Khakassia
3. Istoria apariției fântânii din Sankt Petersburg
4. Presiunea ca forță motrice pentru fântâni:
4.1 Forțele de presiune a fluidului
4.2 Presiune
4.3 Principiul de funcționare al vaselor comunicante
4.4 Amenajarea tehnică a fântânilor
II. Partea practică
1. Acțiunea diverselor modele de fântâni.
1.1 Fântână în gol.
1.2 Fântâna Stârcului.
2. Model fântână
III. Concluzie
IV. Bibliografie
V. Apendice
INTRODUCERE
Fântânile sunt un decor indispensabil al unui parc obișnuit clasic. A.S. Pușkin a spus bine despre frumusețea lor:
Fântâni zburătoare de diamante
Cu un zgomot vesel către nori,
Sub ei, idolii strălucesc...
Zdrobirea de bariere de marmură,
Perlă, arc de foc
Căderea, stropirea cascadelor.
Admirăm adesea frumusețea fântânilor din capitala noastră, Abakan.Fiecare fântână nouă. Acesta este un basm nou, nou colț fabulos unde aspiră locuitorii oraşului. Eu și bunicul meu am urmărit mult timp cum se construiește fântâna în parcul nostru. L-am întrebat pe bunicul meu dacă se poate face o fântână acasă. A fost o problemă. Împreună au început să se gândească la cum să rezolve această problemă. Când am fost inițiați în liceeni, am văzut fântâna pentru prima dată în condiții de laborator.
Chiar m-am gândit cum și de ce funcționează fântâna. Mi-am cerut profesorului meu de fizică să mă ajute să înțeleg asta. Am decis să răspundem la această întrebare, să facem un studiu.
Subiectul pe care l-am ales este interesant și relevant în prezent..Deoarece fântânile sunt unul dintre principalele obiecte de amenajare peisagistică a zonei parcului, o sursă de apă în vara fierbinte, iar fiecare colț al orașului devine mai frumos și mai confortabil cu ajutorul unei fântâni.
SCOPUL STUDIULUI: Aflați cum și de ce funcționează fântâna și de ce parametri fizici depinde înălțimea jetului din fântână.
IPOTEZĂ: Presupun că o fântână poate fi creată pe baza proprietăților vaselor comunicante, iar înălțimea jetului în fântână depinde de poziția relativă a acestor vase comunicante.
OBIECTIVELE CERCETĂRII:
Extindeți-vă cunoștințele pe tema „Nave comunicante”.
Utilizați cunoștințele dobândite pentru a îndeplini sarcini creative.
METODE DE CERCETARE:
Teoretic - studiul surselor primare.
Laborator - realizarea unui experiment.
Analitic - analiza rezultatelor.
Sinteza este o generalizare a materialelor teoriei și a rezultatelor obținute. Crearea modelului.
1. ISTORIA CREĂRII FÂNTÂNILOR
Se spune că există trei lucruri la care te poți uita la nesfârșit - focul, apa și stele. Contemplarea apei – fie că este vorba de adâncimea misterioasă a unei suprafețe plane, fie că este vorba de jeturi transparente, năvălindu-se și năvălind undeva, parcă vie – nu este doar plăcută sufletului și benefică pentru sănătate. Există ceva primitiv în asta, de ce o persoană se străduiește întotdeauna pentru apă. Nu degeaba copiii se pot juca ore întregi chiar și lângă o băltoacă de ploaie obișnuită. Aerul din apropierea rezervorului este întotdeauna curat, proaspăt și rece. Și nu degeaba se spune că apa „curăță”, „spălă”, nu numai trupul, ci și sufletul.
Probabil, toată lumea a observat cât de ușor este să respiri lângă apă, cum dispar oboseala și iritația, cum revigorează și în același timp liniștește fiind în apropierea mării, râului, lacului sau iazului. Deja în cele mai vechi timpuri, oamenii se gândeau cum să creeze rezervoare artificiale, erau interesați în special de ghicitoria apei curgătoare.
Cuvântul fântână este de origine latină-italiană, provine din latinescul „fontis”, care se traduce prin „sursă”. În ceea ce privește semnificația, aceasta înseamnă un curent de apă care bate în sus sau care curge dintr-o țeavă sub presiune. Există fântâni cu apă origine naturală - izvoare care țâșnesc în jeturi mici. Aceste surse naturale au atras atenția omului încă din cele mai vechi timpuri și ne-au făcut să ne gândim cum să folosim acest fenomen acolo unde oamenii au nevoie de el. Chiar și în zorii secolelor, arhitecții au încercat să încadreze curgerea apei din fântână cu o piatră decorativă, pentru a crea un model unic de jeturi de apă. Fântânile mici au devenit deosebit de răspândite atunci când oamenii au învățat să ascundă jeturile de apă în țevi din lut copt sau beton (o invenție a vechilor romani). Deja în Grecia antică, orice fântână a devenit un atribut al aproape fiecărui oraș. Căptușite cu marmură, cu fund de mozaic, erau combinate fie cu un ceas cu apă, fie cu o orgă cu apă, fie cu un teatru de păpuși, unde figurile se mișcau sub influența jeturilor. Istoricii descriu fântâni cu păsări mecanice care cântau vesel și
a tăcut când a apărut deodată o bufniță. Dezvoltare în continuare
construirea fântânilor primite în Roma antică. Aici au apărut primele țevi ieftine - erau făcute din plumb, care a rămas din abundență după prelucrarea minereului de argint. În secolul I d.Hr., la Roma, datorită dependenței populației de fântâni, se consumau 1300 de litri de apă pe locuitor pe zi. De atunci, o curte mică și o piscină au fost amenajate în casa fiecărui roman bogat, iar o mică fântână era sigur că va bate în centrul peisajului. Această fântână a jucat rolul unei surse de apă potabilă și o sursă de răcoare în zilele toride. Dezvoltarea fântânilor a fost facilitată de invenția de către mecanicii greci antici a legii vaselor comunicante, folosindu-se de care patricienii amenajau fântâni în curțile caselor lor. Fântânile decorative ale anticilor pot fi numite în siguranță prototipul fântânilor moderne. În viitor, fântânile au evoluat de la o sursă de apă potabilă și răcoare la un decor decorativ al ansamblurilor arhitecturale maiestuoase. Dacă în Evul Mediu fântânile serveau doar ca sursă de alimentare cu apă, atunci, la începutul Renașterii, fântânile devin parte din ansamblu arhitectural, și chiar elementul său cheie.(Vezi anexa 1)
2. Fântâni în Khakassia
În capitala Khakassia, în orașul Abakan, pe un mic iaz din parc a fost construită o fântână unică. Cert este că fântâna plutește. Este format dintr-o pompă, un flotor, o lumină și o duză de fântână. Noua fantana este interesanta prin faptul ca este usor de montat si demontat, putand fi instalata in absolut orice loc din iaz. Înălțimea jetului este de trei metri și jumătate. O caracteristică interesantă Designul fântânii este prezența diferitelor modele de apă. Această fântână este deschisă non-stop vara (vezi anexa 2).
Construcția fântânii a fost finalizată lângă administrația orașului Abakan.
Apa nu se ridică aici sus, dar
coboară de-a lungul structurilor cubice în ghivece cu apă
plantelor. Vasul fântânii este căptușit cu piatră de piatră naturală. Proiectul a fost dezvoltat de arhitecții Abakan. Structurile cubice sunt stilizate ca arhitectura clădirii departamentului de urbanism (vezi anexa 3).
3. Istoria apariției fântânii din Sankt Petersburg.
Amplasarea orașelor de-a lungul malurilor râurilor, abundența bazinelor naturale de apă, nivel inalt apele subterane și teren plat - toate acestea nu au contribuit la construirea fântânilor în Rusia în Evul Mediu. Era multă apă, era ușor să o obții. Primele fântâni sunt asociate cu numele lui Petru I.
În 1713, arhitectul Lebdon a propus să construiască fântâni în Peterhof și să le furnizeze „ape de joacă, pentru că parcurile sunt foarte plictisitoare.
pare.” Ansamblul de parcuri, palate și fântâni din Peterhof a apărut în primul sfert al secolului al XVIII-lea. ca un fel de monument triumfal în cinstea încheierii cu succes a luptei Rusiei pentru acces la Marea Baltica(144 fântâni, 3 cascade). Începutul construcției datează din anul 171.
Maestrul francez a propus „să se construiască structuri de captare a apei, ca la Versailles – ridicarea apei din Golful Finlandei. Pe de o parte, aceasta ar necesita construirea unor instalații de pompare și, pe de altă parte, a unora mai scumpe decât cele destinate utilizării apei proaspete. De aceea, în 1720, Petru I însuși a plecat într-o expediție în împrejurimi, iar la 20 km de Peterhof, pe așa-numitele înălțimi Ropshinsky, a descoperit rezerve mari de izvor și apă subterană. Construcția conductei a fost încredințată primului inginer hidraulic rus Vasily Tuvolkov.
Principiul de funcționare al fântânilor Peterhof este simplu: apa curge în duzele rezervoarelor prin gravitație. Aici se folosește legea vaselor comunicante: iazurile (lacurile de acumulare) sunt situate mult mai sus decât teritoriul parcului. De exemplu, iazul Pink Pavillion, de unde provine conducta de apă Samsonovsky, este situat la o altitudine de 22 m deasupra nivelului golfului. Rezervorul de apă pentru Marea Cascada este 5 fântâni din Grădina Superioară.
Acum câteva cuvinte despre fântâna „Samson” - principala dintre toate fântânile din Peterhof în ceea ce privește înălțimea și puterea jetului. Monumentul a fost ridicat în 173 în onoarea celei de-a 25-a aniversări a bătăliei de la Poltava, care a decis rezultatul Războiului de Nord în favoarea Rusiei. Îl înfățișează pe eroul biblic Samson (bătălia a avut loc la 28 iunie 1709, ziua Sfântului Samson, care era considerat patronul ceresc al armatei ruse), rupând gura unui leu (emblema de stat a Suediei include imaginea unui leu). Creatorul fântânii este K, Rastrelli. Lucrarea fântânii este subliniată printr-un efect interesant; când fântânile din Peterhof se aprind, apă apare și în gura deschisă a leului, iar jetul devine treptat din ce în ce mai sus, iar când ajunge la limită, demonstrând simbolic rezultatul duelului, fântânile încep să bată.
"Tritonii" terasa superioara cascadă („Sirene și naiade”). Din scoici
pe care zeitățile mării trâmbițează, jeturile fântânilor izbucnesc în arce largi: stăpânii apei trâmbițează gloria eroului.
În 1739 pentru împărăteasa Anna Ioannovna, conform desenelor cancelarului A.D. Tatishchev, lângă Casa de Gheață s-a făcut un fel de fântână: o figură în mărime naturală a unui elefant, din trunchiul căruia era un jet de apă înalt de 17 metri (apa era furnizată de un pompa) a fost aruncat, uleiul ars a fost aruncat noaptea. În fața intrării în casa de gheață, doi delfini au aruncat și ei jeturi de petrol.
În cele mai multe cazuri, pompele au fost folosite pentru a crea fântâni în Peterhof. Astfel, o pompă atmosferică cu abur a fost folosită pentru prima dată în acest scop în Rusia. A fost construită din ordinul lui Petru I în 1717-1718. și instalat într-una din încăperile grotei gradina de vara pentru ridicarea apei la fântâni.
Fântânile Petersburg funcționează timp de cinci luni (din 9 mai până la sfârșitul lunii octombrie) în fiecare zi (consumul de apă pentru 10 ore este de 100.000 m3).
Ziua Sfântului Samson, care l-a învins pe leu, a coincis cu înfrângerea suedezilor de lângă Poltava la 27 iunie 1709. „Samson, leul austriac rugător rus, a sfâșiat glorios” – au spus contemporanii despre el. Sub Samson se însemna Petru I, iar sub leu - Suedia, pe stema căreia este înfățișată această fiară.
Cascada mare este formată din 64 de fântâni, 255 de sculpturi, basoreliefuri, mascaroane și alte detalii arhitecturale decorative din Peterhof, ceea ce face ca această fântână să fie una dintre cele mai mari din lume.
Grădina de Sus se întinde ca un covor luxos în fața palatului. Amenajarea sa inițială a fost realizată în 1714-1724. arhitecții Braunstein și Leblon. În Grădina Superioară sunt cinci fântâni: 2 fântâni de Iazuri Pătrate, Stejar, Mezheumny și Neptun. (Vezi anexa 4)
Presiunea ca forță motrice din spatele fântânilor
4.1 Forțele de presiune a fluidului.
Experiența de zi cu zi ne învață că lichidele acționează cu forțe cunoscute pe suprafața solidelor aflate în contact cu ele. Aceste forțe le numim forțe de presiune a fluidului.
Acoperind cu un deget, deschiderea unui robinet de apă deschis, simțim forța de presiune a lichidului pe deget. Durere în urechi, care este experimentat de un înotător care se scufundă la adâncimi mari, este cauzat de forțele presiunii apei asupra timpanului. Termometrele de adâncime trebuie să fie foarte puternice, astfel încât presiunea apei să nu le zdrobească.
Având în vedere forțele enorme de presiune la adâncimi mari, carena unui submarin trebuie să aibă o rezistență mult mai mare decât corpul unei nave de suprafață. Forțele presiunii apei pe fundul vasului susțin vasul la suprafață, echilibrând forța gravitațională care acționează asupra acestuia. Forțele de presiune acționează pe fundul și pe pereții vaselor umplute cu lichid: turnând mercur într-un balon de cauciuc, vedem că fundul și pereții acestuia se îndoaie spre exterior. (Vezi anexa 5.6)
În cele din urmă, forțele de presiune acționează din unele părți ale fluidului către altele. Aceasta înseamnă că, dacă am îndepărta orice parte a lichidului, atunci pentru a menține echilibrul părții rămase, ar trebui aplicate anumite forțe pe suprafața rezultată. Forțele necesare pentru menținerea echilibrului sunt egale cu forțele de presiune cu care partea îndepărtată a lichidului a acționat asupra părții rămase.
4.2 Presiune
Forțele de presiune asupra pereților unui vas care conține un lichid sau pe suprafața unui corp solid scufundat într-un lichid nu sunt aplicate în niciun punct specific de pe suprafață. Ele sunt distribuite pe întreaga suprafață de contact a solidului cu lichidul. Prin urmare, forța de presiune pe o suprafață dată depinde nu numai de gradul de compresie a fluidului în contact cu aceasta, ci și de dimensiunile acestei suprafețe.
Pentru a caracteriza distribuția forțelor de presiune, indiferent de dimensiunea suprafeței pe care acţionează acestea, se introduce conceptul presiune.
Presiunea pe o suprafață este raportul dintre forța de presiune care acționează asupra acestei zone și aria zonei. Evident, presiunea este numeric egală cu forța de presiune pe suprafață a suprafeței, a cărei zonă este egală cu unitatea.
Vom nota presiunea prin litera p. Dacă forța de presiune pe această secțiune este egală cu F și aria secțiunii este egală cu S, atunci presiunea este exprimată prin formula
p = F/S.
Dacă forțele de presiune sunt distribuite uniform pe o anumită suprafață, atunci presiunea este aceeași în fiecare punct al acesteia. Astfel, de exemplu, este presiunea pe suprafața unui piston care comprimă un lichid.
Adesea, însă, există cazuri când forțele de presiune sunt distribuite neuniform pe suprafață. Aceasta înseamnă că forțe diferite acționează pe aceeași zonă în locuri diferite de pe suprafață. (Vezi anexa 7)
Se toarnă apă într-un vas, în peretele lateral al căruia sunt făcute găuri identice. Vom vedea că jetul inferior curge la o distanță mai mare, cel superior spre una mai scurtă.
Aceasta înseamnă că există mai multă presiune în partea de jos a vasului decât în partea de sus.
4.3 Principiul de funcționare a vaselor comunicante.
Vasele care au un mesaj sau un fund comun se numesc comunicante.
Să luăm o serie de vase de diferite forme, conectate la fund printr-un tub.
Fig.5. Toate vasele comunicante au apa la acelasi nivel.
Dacă se toarnă lichid în unul dintre ele, lichidul va curge prin tuburi în vasele rămase și se va depune în toate vasele la același nivel (Fig. 5).
Explicația este următoarea. Presiunea pe suprafețele libere ale lichidului din vase este aceeași; este egală cu presiunea atmosferică.
Astfel, toate suprafețele libere aparțin aceleiași suprafețe de nivel și, prin urmare, trebuie să fie în același plan orizontal. (Vezi anexele 8, 9)
Ceainicul și gura lui sunt vase comunicante: apa este la același nivel în ele. Aceasta înseamnă că duza ceainicului trebuie să atingă aceeași înălțime cu marginea superioară a vasului, altfel ceainicul nu poate fi turnat în partea de sus. Când înclinăm fierbătorul, nivelul apei rămâne același și duza coboară; când se scufundă până la nivelul apei, apa va începe să se reverse.
Dacă lichidul din vasele comunicante se află la niveluri diferite (acest lucru se poate realiza prin plasarea unui perete despărțitor sau clemă între vasele comunicante și adăugarea de lichid într-unul dintre vase), atunci se creează așa-numita presiune a lichidului.
Capul este presiunea care produce greutatea unei coloane de lichid cu o înălțime egală cu diferența de nivel. Sub acțiunea acestei presiuni, lichidul, dacă se scoate clema sau deflectorul, va curge în vas unde nivelul său este mai scăzut până când nivelurile sunt egale.
Se obține un rezultat complet diferit dacă lichide neomogene sunt turnate în genunchi diferite ale vaselor comunicante, adică densitățile lor sunt diferite, de exemplu, apă și mercur. Coloana inferioară de mercur echilibrează coloana superioară de apă. Tinand cont ca starea de echilibru este egalitatea presiunilor pe stanga si dreapta, obtinem ca inaltimea coloanelor de lichid din vasele comunicante este invers proportionala cu densitatile acestora.
În viață, ele sunt destul de comune: diverse vase de cafea, cutii de apă, pahare de măsurare a apei pe cazane de abur, ecluze, instalații sanitare, o țeavă îndoită la genunchi - toate acestea sunt exemple de vase comunicante.
Principiul de funcționare a vaselor comunicante stă la baza funcționării fântânilor.
Amenajarea tehnică a fântânilor
Astăzi, puțini oameni se gândesc la modul în care funcționează fântânile. Suntem atât de obișnuiți cu ele, încât, trecând pe acolo, ne uităm doar dezinvolt în jur.
Și cu adevărat, ce este special aici? Jeturi argintii de apă, sub presiune, se înalță spre cer și se prăbușesc în mii de stropi de cristal. Dar, de fapt, totul nu este atât de simplu. Fântânile sunt cu jet, în cascadă, mecanice. Fântâni - biscuiți (de exemplu, în Peterhof), de diferite înălțimi, forme și fiecare are propriul nume.
Anterior, toate fântânile erau cu flux direct, adică funcționau direct de la alimentarea cu apă, acum se folosește alimentarea cu apă „circulantă”, folosind pompe puternice. Fântânile curg și în moduri diferite: jeturi dinamice (pot schimba înălțimea) și jeturi statice (jetul este la același nivel).
Practic, fântânile își păstrează istoricul
aspectul, doar „umplutura” lor este modernă. Deși, desigur, au fost construite și înainte, pentru faimă, unul dintre astfel de exemple este fântâna din grădina Alexandru.
Are deja 120 de ani, dar unele dintre țevi s-au păstrat în stare bună. (Vezi anexa 10)
II . Acțiunea diferitelor modele de fântâni.
Fântână în gol.
Am făcut un studiu despre „Fântâna în Vid”. Pentru asta am luat două baloane. Pe primul am pus un dop de cauciuc si cu un tub subtire de sticla am trecut prin el. Puneți un tub de cauciuc la capătul opus. Am turnat apă colorată în al doilea balon.
Cu ajutorul unei pompe, am evacuat aerul din primul balon, am răsturnat balonul. Am coborât tubul de cauciuc în al doilea balon cu apă. Din cauza diferenței de presiune, apa din al doilea balon s-a turnat în primul.
Am constatat că cu cât este mai puțin aer în primul balon, cu atât jetul din al doilea va bate mai puternic.
Fântâna Stârcului.
Am făcut un studiu pe tema „Fântâna stârcului”. Pentru aceasta, a trebuit să fac un model simplificat al fântânii lui Heron. Am luat un balon mic și am introdus un picurător în el. În experimentul meu pe acest model, am pus balonul cu susul în jos. Cand am deschis picuratorul, apa a iesit din balon intr-un jet.
Dupa, am coborat balonul putin mai jos, apa s-a turnat mult mai incet, iar jetul a devenit mult mai mic. Făcând modificările corespunzătoare, am aflat că înălțimea jetului în fântână depinde de poziția relativă a vaselor comunicante.
Dependența înălțimii jetului în fântână de poziția relativă a vaselor comunicante. (Vezi anexa 11)
Dependența înălțimii jetului în fântână de diametrul găurii.
(Vezi anexa 12)
Concluzie: înălțimea jetului de fântână depinde de:
Din poziția relativă a vaselor comunicante, cu cât vasele comunicante este mai sus, cu atât înălțimea jetului este mai mare.
Cu cât diametrul găurii este mai mic, cu atât înălțimea jetului este mai mare.
model de fântână
Pentru a construi o fântână pe un teren personal, trebuie să faceți un model al fântânii, să vă dați seama cum să construiți o fântână și unde să instalați un rezervor de alimentare cu apă. Designul pentru fântână a fost făcut acasă. După ce am decorat chiar modelul fântânii,
Cu ajutorul unui picurător i s-a atașat un balon (vezi anexa 13) Dacă coborâți balonul în jos,
atunci apa va curge foarte incet, iar daca ridici balonul la al doilea raft, atunci apa va curge intr-un jet mare in sus.
III. Concluzie.
Scopul muncii mele a fost de a extinde aria de cunoștințe personale pe tema „Vasele comunicante”, folosind cunoștințele acumulate pentru a îndeplini o sarcină creativă. În timpul lucrului, am răspuns la întrebarea: care este forța motrice din spatele lucrării fântânilor și am putut crea diverse modele de funcționare ale fântânilor.
Am construit o machetă a fântânii, am studiat amenajarea tehnică a fântânilor. A efectuat experimente pe tema „Vasele comunicante”.
Pe viitor, eu și bunicul meu plănuim să construim o fântână în curtea noastră, cu ajutorul cunoștințelor și datelor pe care le-am primit în timp ce studiam amenajarea tehnică a fântânilor.
Concluzie: Apa din fântâna din fântână funcționează pe principiul „Fântânii Stârcului”.
IV. Bibliografie.
„Enciclopedie fizică”, CEO A. M. Prohov.
Moscova. Ed. „Enciclopedia Sovietică” 1988, 705 pagini.
D. A. Kuchariants și A. G. Raskin „Grădini și parcuri ansambluri de palat St.Petersburgși suburbii.”
Anexa 9
Anexa 10.
Anexa 11.
Diametrul găurii
Înălțimea rezervorului
Înălțimea jetului
0,1 cm
50 cm
2,5 cm
0,1 cm
1m
3,5 cm
0,1 cm
130 cm
5 cm
Anexa 12.
Diametrul găurii
Înălțimea rezervorului
Înălțimea jetului
0,1 cm
50 cm
2,5 cm
0,3 cm
50 cm
2 cm
0,5 cm
50 cm
1,5 cm
Anexa 13.
Anexa 14.
„Dicționar enciclopedic al unui tânăr fizician” Comp. V. A. Chuyanov - M. II: Pedagogie, 1991 - 336 pag.
Obiective:
în curs de dezvoltare
- dezvoltarea abilităților creative ale elevilor (imaginație, observație, memorie, gândire); dezvoltarea capacității de a stabili conexiuni interdisciplinare (fizică, istorie, MHC, geografie); dezvoltarea abilităților motorii fine în proiectarea modelelor;
- repetați proprietățile de bază ale vaselor comunicante; determinați motivul instalării unui lichid omogen la același nivel în vasele comunicante de orice formă; specifica uz practic vase comunicante; dezasamblați principiul de funcționare al fântânii lui Heron
- învață să vezi frumusețea lumii din jurul tău; creați un sentiment de responsabilitate pentru munca atribuită; educarea abilității de a asculta și de a auzi; creșterea nivelului intelectual general; promovează interesul pentru fizică
- Prezentarea video a fântânilor
- Introducere
Se spune că există trei lucruri la care te poți uita la nesfârșit - focul, stele și apă. Contemplarea apei – fie că este vorba de adâncimea misterioasă a unei suprafețe plane, fie că este vorba de jeturi transparente, năvălindu-se și năvălind undeva, parcă vie – nu este doar plăcută sufletului și benefică pentru sănătate. Există ceva primitiv în asta, de ce o persoană se străduiește întotdeauna pentru apă. Nu degeaba copiii se pot juca ore întregi chiar și lângă o băltoacă de ploaie obișnuită. De ce sunt fântânile atât de atrase de ele însele? Atât de magic vrăjitor? Poate pentru că în foșnetul, foșnetul, zgomotul jeturilor lor se aude râsul unei sirene, strigătul sever al unui rege al apei sau stropirea unui pește de aur? Sau pentru că jeturile de spumă bătătoare trezesc în noi aceeași bucurie și încântare ca izvoarele, pâraiele și cascadele. Aerul din apropierea rezervorului este întotdeauna curat, proaspăt și rece. Și nu degeaba se spune că apa „curăță”, „spălă”, nu numai trupul, ci și sufletul.
Probabil, toată lumea a observat cât de ușor este să respiri lângă apă, cum dispar oboseala și iritația, cum revigorează și în același timp liniștește fiind în apropierea mării, râului, lacului sau iazului. Deja în cele mai vechi timpuri, oamenii se gândeau cum să creeze rezervoare artificiale, erau interesați în special de ghicitoria apei curgătoare.
- Istoria dezvoltării fântânilor
Au apărut primele fântâni în Grecia antică. Aveau un dispozitiv foarte simplu și nu semănau deloc cu fântânile magnifice ale timpului nostru. Scopul lor era pur practic. Aprovizionați orașele și orașele cu apă. Treptat, grecii au început să-și decoreze fântânile. Le-au acoperit cu gresie, au construit statui, au realizat jeturi înalte. Fântânile au devenit un atribut al aproape fiecărui oraș. Căptușite cu marmură, cu fund de mozaic, erau combinate fie cu un ceas cu apă, fie cu o orgă cu apă, fie cu un teatru de păpuși, unde figurile se mișcau sub influența jeturilor. Istoricii descriu fântâni cu păsări mecanice care cântau vesel și tăceau când o bufniță a apărut brusc.
În urma grecilor antici, la Roma au început să fie construite fântâni. Cuvântul fântână în sine are rădăcini romane. Romanii au îmbunătățit mult amenajarea fântânilor. Pentru fântâni, romanii făceau țevi din lut ars sau plumb. În perioada de glorie a Romei, fântâna a devenit un atribut obligatoriu al tuturor caselor bogate. Fundul și pereții fântânilor erau împodobiți cu gresie. Jeturi de apă scapă din gurile peștilor frumoși sau ale animalelor exotice.
Dezvoltarea fântânilor a fost facilitată de invenția de către mecanicii greci antici a legii vaselor comunicante, folosindu-se de care patricienii amenajau fântâni în curțile caselor lor. Fântânile decorative ale anticilor pot fi numite în siguranță prototipul fântânilor moderne.
După căderea lumii antice, fântâna se transformă din nou doar într-o sursă de apă. Reînvierea fântânilor ca artă începe abia în perioada Renașterii. Fântânile devin parte a ansamblului arhitectural, elementul său cheie.
Cele mai cunoscute sunt fântânile Versailles din Franța și Peterhof din Rusia.
Fântânile moderne sunt frumoase nu numai ziua, când strălucesc și scânteie la soare, ci și seara, când se transformă în artificii de apă color-muzicală. Lămpile invizibile scufundate în apă își fac jeturile fie liliac pal, fie portocaliu strălucitor, aproape de foc, sau albastru cerul. Jeturile multicolore bat și scot sunete care se îmbină într-o melodie...
F. I. Tyutchev.
FÂNTÂNĂ
Vezi cum este norul viu
Fântâna strălucitoare se învârte;
Cum arde, cum se zdrobește
Este fum umed la soare.
Ridicându-se spre cer cu o grindă, el
A atins înălțimea prețuită -
Și din nou cu praf de culoarea focului
A cădea la pământ este condamnat.
Despre gândul muritor despre un tun cu apă,
O, tun nesecat de apă!
Ce lege este de neînțeles
Te aspiră, te deranjează?
Cât de lacom ești sfâșiat la cer!
Dar mâna este invizibil fatală
Raza ta este încăpățânată, refractă,
Se răstoarnă în pulverizare de la înălțime.
- Cum funcționează fântâna
Experimentați cu tub și pâlnie
ÎNTREBĂRI pentru copii (sarcini)
Sarcina 1. Istoric. Locuitorii Romei moderne folosesc încă rămășițele apeductului construit de strămoșii lor. Dar instalațiile sanitare romane nu erau așezate în pământ, ci deasupra ei, pe stâlpi înalți de piatră. Inginerii se temeau că în rezervoarele legate printr-o țeavă (sau jgheab) foarte lungă, apa nu se va așeza la același nivel, că, urmând versanții solului, în unele zone apa nu va curge în sus. Prin urmare, de obicei, au oferit alimentării cu apă o pantă uniformă în jos pe tot drumul (pentru aceasta, a fost adesea necesar fie să conducă apa în jur, fie să construim suporturi înalte și puternice). Una dintre conductele romane are o lungime de 100 km, în timp ce distanța directă dintre capete este de jumătate.
? Aveau dreptate inginerii Romei antice? Dacă nu, care este greșeala lor?
Sarcina 2. Construcție. Aveți la dispoziție o riglă și vase comunicante pline cu lichid.
? Cum să le folosiți pentru a desena o linie strict orizontală pe tablă? Arată-l. Gândiți-vă unde în practică ați putea întâlni o astfel de problemă.
Fântână în experiența aerului rarefiat
Fântâna Stârcului
Unul dintre dispozitivele descrise de savantul grec antic Heron din Alexandria a fost fântâna magică a lui Heron. Principalul miracol al acestei fântâni a fost că apa din fântână se bate singură, fără a folosi nicio sursă exterioară de apă. Principiul de funcționare al fântânii este clar vizibil în figură. Să aruncăm o privire mai atentă la modul în care a funcționat fântâna lui Heron.
Fântâna lui Heron este formată dintr-un vas deschis și două vase ermetice situate sub vas. De la bolul superior până la recipientul inferior, există un tub complet etanș. Dacă turnați apă în vasul superior, atunci apa începe să curgă prin tub în recipientul inferior, deplasând aerul de acolo. Deoarece recipientul inferior în sine este complet etanșat, aerul împins afară de apă, printr-un tub etanș, transferă presiunea aerului în vasul din mijloc. Presiunea aerului din rezervorul din mijloc începe să împingă apa și fântâna începe să funcționeze. Dacă pentru a începe lucrul, era necesar să turnați apă în vasul superior, atunci pentru funcționarea ulterioară a fântânii, apa care a căzut în vas din recipientul din mijloc era deja folosită. După cum puteți vedea, dispozitivul fântânii este foarte simplu, dar acest lucru este doar la prima vedere.
Ridicarea apei în vasul superior se realizează datorită presiunii apei cu o înălțime de H1, în timp ce fântâna ridică apa mult. inaltime mare H2, care la prima vedere pare imposibil. La urma urmei, acest lucru ar trebui să necesite mult mai multă presiune. Fântâna nu ar trebui să funcționeze. Dar cunoștințele grecilor antici s-au dovedit a fi atât de ridicate încât au ghicit că vor transfera presiunea apei din vasul inferior în vasul din mijloc, nu cu apă, ci cu aer. Deoarece greutatea aerului este mult mai mică decât greutatea apei, pierderea de presiune în această zonă este foarte mică, iar fântâna țâșnește din vas la o înălțime H3. Înălțimea jetului de fântână H3, fără a ține cont de pierderile de presiune din tuburi, va fi egală cu înălțimea presiunii apei H1.
Astfel, pentru ca apa fântânii să lovească cât mai sus posibil, este necesar să faceți structura fântânii cât mai sus posibil, mărind astfel distanța H1. În plus, trebuie să ridicați vasul din mijloc cât mai sus posibil. În ceea ce privește legea fizicii privind conservarea energiei, aceasta este pe deplin respectată. Apa din vasul mijlociu, sub influența gravitației, curge în vasul inferior. Faptul că ea face astfel prin vasul superior și, în același timp, bate acolo cu o fântână, nu contrazice deloc legea conservării energiei. După cum înțelegeți, timpul de funcționare al unor astfel de fântâni nu este infinit, în cele din urmă toată apa din vasul din mijloc va curge în cel inferior, iar fântâna va înceta să funcționeze. Pe exemplul fântânii lui Heron, vedem cât de înalte erau cunoștințele oamenilor de știință din Grecia antică.
- Fântânile din Peterhof
În est se află Palatul Monplaisir, cascada „Muntele Tabla de șah” și fântânile „Romane”, fântânile „Piramida”, „Soarele”, fântânile de biscuit. În partea de vest se află pavilionul Schitul și Palatul Marly, cascada Muntelui de Aur, fântânile Menagerului și Cloșurile. Nu întâmplător Peter a ales acest loc special pentru construcția Peterhof. Examinând zona, a descoperit mai multe rezervoare alimentate de izvoare care ţâşneau din pământ. În vara anului 1721 s-au construit ecluze și un canal prin care apa curgea gravitațional din rezervoarele de pe înălțimile Ropsha până la bazinele de depozitare ale Grădinii de Sus, iar aici s-au putut amenaja doar mici jeturi-fântâni. Un alt lucru este Parcul de Jos, întins la poalele terasei. Apa de la o înălțime de 16 metri prin țevi din bazinele Grădinii Superioare, după principiul vaselor comunicante, se repezi cu forță pentru a se avânta în multe jeturi înalte în fântânile parcului. În total, sunt 4 cascade și 191 fântâni în Parcul de Jos și Grădina de Sus (inclusiv tunuri cu apă în cascadă).
Principiile de alimentare cu apă găsite de Petru cel Mare sunt încă în vigoare și astăzi, mărturisind talentul fondatorului Peterhof.
În timpul Marelui Război Patriotic, invadatorii fasciști au distrus complet sistemul de fântâni din Petrodvorets. Au scos și au îndepărtat sculpturi, inclusiv faimoasa sculptură „Samson”, care a fost tăiată în bucăți și, de asemenea, trimisă în Germania, au tăiat conducte de plumb în multe locuri, au îndepărtat foile de plumb de la pragurile Marii Cascade, au îndepărtat duzele, precum și toate accesoriile din metale colorate Din fericire, o parte semnificativă din sculpturi și alte opere de artă au fost evacuate în timp util.
Armata sovietică, care a eliberat Petrodvorets, a găsit acolo doar ruine; sistemul de fântâni a fost distrus cu 80 la sută. În prezent, ca urmare a unor lucrări ample de restaurare, principalele fântâni din Petrodvorets au fost restaurate.
- Fântâni în literatură
Fântânile au atras de mult artiști și poeți. S-au scris multe poezii despre aceste jeturi magice de apă. Una dintre poeziile celebre este o poezie de A.S. Pușkin „Fântâna lui Bakhchisarai” (fragment)
Fântâna iubirii, fântâna vie!
Ți-am adus doi trandafiri cadou.
Iubesc vocea ta tăcută
Și lacrimi poetice.
praful tau de argint
Roua rece mă stropește:
Ah, curge, curge, cheia este îmbucurătoare!
Murmura, murmura-mi povestea ta...
De asemenea, copiii noștri au fost invitați să se încerce ca poeți. Să auzim ce a ieșit din asta.
Poezii baieti
- Concluzie
etc.................