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

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.

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!

1.Физический принцип работы фонтана Работа фонтана основана на законе о сообщающихся сосудах, который заключается в том, что в сообщающихся сосудах однородная жидкость устанавливается на одном уровне. Давление жидкости на дно сосуда: р = ρgh Одно из колен сосуда играет роль водонапорной башни, а второе фонтана. Чем выше водонапорная башня, тем больше высота воды в ней, тем больше разность давления между фонтаном и башней, и тем сильнее будет бить струя фонтана. p2p2 p1p1

2.Материалы для изготовления модели фонтана Для изготовления фонтана нам понадобятся: 1) Одна 1,5-литровая бутылка (воды в бутылке хватит на 510 минут работы фонтана). 2) Капельница (можно взять любой шланг, но капельница лучше, т.к. она длинная, имеет фильтр очистки и пипетку на конце). 3) Большая бутылка (на 610 литров). 4) Большая коробка. 5) Подвесной держатель для бутылки.

На практике мы не можем менять высоту «водонапорной башни», но мы знаем, что по закону Паскаля давление, производимое на жидкость или газ передается в каждую точку жидкости или газа без изменения, поэтому достаточно надавить поршнем (бутылкой) на воду в правом колене сообщающихся сосудов, что бы струя воды в фонтане поднялась на большую высоту.

Герона. Это водяное устройство было известно еще 2000 лет тому назад. Тем не менее в наши дни мало кто задумывается о том, как оно работает. Ведь сейчас в продаже имеется много домашних фонтанчиков самого разного вида. Но особенность этого фонтана в том, что он работает безо всякого двигателя, и его можно сделать своими руками.

Не надо покупать

Любители самоделок будут рады узнать, что это устройство можно смастерить быстро и просто. Как сделать фонтан Герона? Для начала надо подготовить материалы и разобраться в принципе его работы. Простой фонтан Герона своими руками сделать совсем несложно. Да и состоит он всего из двух емкостей для воды, трубок и чаши. Все эти предметы соединяются между собой и, благодаря существующей на Земле гравитации, происходит выталкивание струи воды над поверхностью чаши. Также действует фонтан Герона в полном соответствии с законами гидропневматики.

Детали

Каждая емкость фонтана служит для определенной цели. Фонтан Герона начинается с чаши. Она представляет собой миску, наполненную водой, из которой отходит тонкая трубка, направленная в нижнюю емкость. Именно по ней вода начинает свое движение. Эта емкость пуста. В ней накапливается вода, которая, поднимаясь вверх, создает давление воздуха, поднимающегося по тонкой трубке, и попадает в верхнюю емкость, наполненную водой. Отсюда воздух выталкивает воду, которая движется по трубке в чашу с водой и создает струю, что видна над поверхностью жидкости. 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.

В чем секрет

Возможно, вы удивитесь, прочитав сейчас о том, как можно сделать фонтан своими руками. Ведь в этой модели используется пластмасса, а 200 лет назад ее еще не изобрели. Все просто. Греческий изобретатель использовал стеклянные емкости. Для начала он провел эксперимент. Налил воду в стеклянную бутылку, затем заткнул ее 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. Причем, чем сильнее грело солнце, тем больше вытекало воды. Тогда Герон взял увеличительное стекло и направил его на бутылку, чтобы усилить действие солнечных лучей. Нагретая вода высокой струей вырвалась по трубке из бутылки. Это натолкнуло Герона на мысль о том, что вода может двигаться по кругу, поднимаясь из бутылки и возвращаясь в нее. Тогда он стал думать над тем, как сделать так, чтобы вода самостоятельно возвращалась обратно в емкость.

Что дальше

Изобретатель придумал поместить внутрь одного сосуда еще два. Третий сосуд был пустым, а второй - наполненным водой. Вода поступает в третий сосуд, создавая давление воздуха, от которого она поднимается вверх по трубке, расположенной в середине третьего сосуда. Из второго сосуда вода начинает движение в третий, расширяясь при нагревании солнечными лучами. В итоге зрители видят бьющую струю фонтана над поверхностью чаши. Первый свой фонтан Герон разместил в храме. В то время это было похоже на чудо, потому что никто не мог объяснить, как работает этот фонтан, ведь не было видно ни механических устройств, ни труб, с помощью которых могла бы закачиваться вода.

В наши дни

Изобретение Герона до сих пор интересно нашим современникам. Особенно оно удивляет детей, которые еще не знакомы с законами физики. Современные изобретатели постепенно совершенствуют проект Герона. Добавляют к нему что-то новое, улучшают его свойства и, конечно же, придумывают что-то свое. Например, можно увеличить высоту струи, если соединить между собой несколько емкостей, тогда давление суммируется и выталкивает струю воды на дальнее расстояние. Еще придумывают различные способы перезарядки фонтана. Хорошо бы было сделать так, чтобы человеку не пришлось принимать участие в этом процессе.

В наше время даже школьник может смастерить Геронов его - вы прочитали в нашей статье. Можно декорировать это изобретение и установить у себя на даче или в квартире, удивляя гостей.