Forskningsarbeid «Å lage og studere en modell av Herons fontene» er et kreativt arbeid av elever i fysikk (7. klasse) om temaet. Trykk og fontener

DEN ENKLE FONTENEN

For å bygge en fontene, ta plastflaske med bunnen avskåret eller glass fra en parafinlampe, velg en kork som dekker den smale enden. Gjør det i en trafikkork gjennomgående hull. Den kan bores, gjennombores med fasettert syl eller brennes gjennom med en varm spiker. Et glassrør bøyd i form av bokstaven "P" eller et plastrør skal passe tett inn i hullet.

Klem åpningen på røret med fingeren, snu flasken eller lampeglasset opp ned og fyll på med vann. Når du åpner utgangen fra røret, vil vann strømme ut av det som en fontene. Det vil fungere til vannstanden i det store karet er lik den åpne enden av røret. Prøv å forklare hvorfor det er slik.

TRE FONTENER

Klargjøring av utstyr

Vi tar en flaske med et rør satt inn i proppen fra påfyllingen av en kulepenn eller en vanlig apotekpipette. Bare glassrøret hennes er for kort. Derfor er det bedre å forlate gummiposen og kutte av bunnen med en saks.

Brenn et hull i korken med en varm spiker og sett røret inn i det veldig tett. Hvis det viser seg for svakt, fyll gapet med voks eller lakk. Velg en liten flaske som har en tett kork.

Fyll denne flasken nesten opp til halsen med vann, litt farget med blekk, og plugg den med en propp.
Vannet i flasken er under atmosfærisk trykk. Trykket utenfor er det samme.

Hvordan få fontenen til å flyte?

Erfaring 1

Det er to måter å gjøre dette på. Den første er å redusere trykket utenfor.
Plasser flasken i en grunn tallerken. Hell litt vann i denne platen og legg ut ark med tøypapir. Ta en tre-liters glasskrukke og hold den opp ned over et brennende stearinlys, over en komfyr eller elektrisk komfyr. La den varmes opp, la den fylles med varmluft.

Ferdig?
Legg den opp ned på en tallerken, kantene på en blotter. Flasken er nå dekket. Luften i glasset begynner å avkjøles, og vann vil suges ut av platen. Snart går hun alle under dunken. Hei, pass på, nå vil luften skli under kantene! Men det var ikke forgjeves vi la inn blotteren. Trykk godt på bunnen av glasset, det vil presse de våte bladene og luften slipper ikke ut. Fontenen vil fylles!

Erfaring 2

Fontenen kan aktiveres på en annen måte. Luften i flasken må komprimeres! Ta den øvre enden av røret inn i munnen og blås inn så mye luft du kan. Bobler vil komme ut av den nedre enden av røret.

Slipp nå. Se så fint fontenen vår rant!
Det er bare synd at det ikke varer lenge. Dette er fordi aksjen komprimert luft slutter raskt. For å få fontenen til å virke lenger, må du helle litt vann i flasken. Likevel vil det være nok til at fontenen fungerer, og mer luft kommer inn i flasken. Og det er ikke nødvendig å farge vannet med blekk. Tross alt vil denne fontenen ikke renne under glasskrukke, vil det være godt synlig selv uten blekk. Og her må du putte røret i munnen.

Erfaring 3

Denne fontenen ligner den forrige. Økt trykk skapes inne i flasken. Bare ikke ved å blåse luft, men på en annen måte.

Legg noen få stykker kritt i en flaske og fyll den til tre fjerdedeler med eddik. Forsegl den raskt med en propp og et sugerør og legg den i en vask eller stor vask slik at eddiken ikke kommer inn på feil steder. Tross alt vil det begynne å skille seg ut i flasken karbondioksid, og under dens trykk vil en eddikfontene strømme ut av røret!

FONTENE I EN FLASKE

Ta en liten flaske eller hetteglass, bor et hull i korken og sett inn en brukt lang kulepenn i den. Først må du rense stangen fra gjenværende pasta ved hjelp av en ledning og et stykke bomullsull dynket i cologne. For bedre tetthet, dekk med plasticine stedet på pluggen der røret er satt inn. Stangen skal ikke komme litt til midten av flasken, og la den ytre enden stige noen centimeter over proppen. Hullet i enden av stangen, som er plassert inne i flasken, må først reduseres i diameter. Dette kan gjøres ved å stikke en kork fra en fyrstikk inn i den og stikke hull i den med en tynn nål.

Hell vann i en kjele, plasser flasken i den (så den ikke flyter!) og kok opp vannet. La vannet koke i noen minutter. Mens vannet koker, tilbered et glass vann på bordet, tonet med rød akvarellmaling eller et korn av kaliumpermanganat. Legg et stykke papp på glasset med et hull som halsen på en flaske eller flaske med kulepennpåfylling kan passe inn i.

Nå må du handle besluttsomt og raskt: fjern flasken fra det kokende vannet, og snu den opp ned, sett den inn i hullet i den forberedte pappen på glasset, mens den ytre enden av stangen faller ned i det fargede vannet. En tynn farget fontenestrøm vil begynne å strømme fra tuppen av stangen i flasken. Når du kokte vann, kom en del av den varme luften, som utvidet seg på grunn av oppvarming, ut av flasken, det ble dannet et foreldet rom i den, og eksternt atmosfærisk trykk drev vann fra glasset inn i den. Samtidig en drypp kaldt vann bidro også til å kjøle ned luften inne i flasken og redusere volumet.

Nå som bekken har sluttet å stige, se hvor mye vann som har fylt flasken. Nøyaktig like mye luft kom ut av den da den ble klargjort til forsøket – kokt i en kjele.

FONTENE PÅ BORDET

Du trenger et rør som er 30-40 cm langt, jo bredere det er, jo lenger vil fontenen flyte. Klipp ut to sirkler som passer tett inn i røret. Skjær en tom kulepennrefill i to diagonalt. Ta ut spissen, skyv ut ballen fra innsiden med en nål og sett spissen tilbake.

Halvparten av stangen med en spiss føres gjennom den ene sirkelen, den andre halvdelen gjennom den andre. De skjærer skrått slik at halvdelene, selv når de hviler mot sirklene, ikke havner lukket.

Bruk den nedre enden av leketøyet til å øse opp vann fra badekaret og vent til det renner fra spissen. Så snur vi det. Vann blir bare igjen mellom krusene. I denne posisjonen, senk leken ned i badekaret, som vist på et annet bilde.
Vann fyller leken nedenfra, og fortrenger luft inn i rommet mellom krusene. Den presser på vannet som ligger der, og en bekk kommer ut fra spissen.

Nå kan du begynne å lage en bordfontene. Du trenger plastkuber, en plate også laget av plast, rør og igjen en tom stang med en spiss. Det tredje bildet viser et diagram over hva som kommer ut (bare rammen som alt er festet på er ikke vist).

Når handlingen begynner, er vann i de øvre kubene. Vann renner fra den første øvre til den andre nedre. Vær oppmerksom på at enden av røret, skåret i vinkel, hviler mot bunnen av kuben. Luften fra den strømmer gjennom det neste røret inn i den andre øvre kuben. Vær også oppmerksom på at dette røret går fra tak til tak. Og så videre. Fra den siste toppkuben skyter en fontene inn i platen. Fra den strømmer vann inn i den første nedre.

Hvis vi bare tok et par kuber, ville fontenen vise seg å være liten. Og her er en søyle med vann fra platen og ned, så fra den første øverste kuben og ned, så fra den andre toppen og ned. Med hver kolonne øker trykket, og med det høyden på strålen. I hovedsak er det vi har foran oss som et vanntårn, som ble kuttet i tre deler (som en pølse på tvers) og plassert på rad. Du kan ikke ta tre par kuber, men et hvilket som helst antall par.

På slutten av handlingen havner alt vannet i de nedre kubene. Vi snur installasjonen. Lading tar sekunder, siden vannet holdes tilbake av spissen, og luften kommer raskt ut gjennom den.

Installasjonen vil se vakrere ut og fungere mer nøyaktig hvis kubene plasseres på en kant, eller enda bedre, på et hjørne. Da vil bordfontenen laget av kuber ha en diamantform. Platen kan kuttes i form av en blomst, de øvre kubene vil være "blader", de nedre vil være "røtter". Du kan også plante en sommerfugl til pynt!

1. Det fysiske prinsippet for fontenens drift Fontenens drift er basert på loven om kommuniserende kar, som er at det i kommuniserende kar etableres en homogen væske på samme nivå. Væsketrykk i bunnen av karet: p = ρgh En av karets albuer spiller rollen som et vanntårn, og den andre en fontene. Jo høyere vanntårnet er, jo større er høyden på vannet i det, jo større trykkforskjell mellom fontenen og tårnet, og jo sterkere vil fontenestrålen være. p2p2 p1p1

2. Materialer for å lage en fontenemodell For å lage en fontene trenger vi: 1) En 1,5-liters flaske (vannet i flasken er nok til 510 minutters fontenedrift). 2) Dropper (du kan ta hvilken som helst slange, men en dropper er bedre fordi den er lang, har et rensefilter og en pipette på enden). 3) Stor flaske (610 liter). 4) Stor boks. 5) Hengende flaskeholder.

I praksis kan vi ikke endre høyden på "vanntårnet", men vi vet at i henhold til Pascals lov overføres trykket som produseres på en væske eller gass til hvert punkt i væsken eller gassen uten endring, så det er nok å trykk stempelet (flasken) på vannet i høyre albue av de kommuniserende karene slik at vannstrømmen i fontenen stiger til en større høyde.

Gerona. Dette vannapparat ble kjent for 2000 år siden. Men i disse dager er det få som tenker på hvordan det fungerer. Tross alt er det nå mange hjemmefontener på salg. ulike typer. Men det særegne med denne fontenen er at den fungerer uten motor, og du kan lage den selv.

Ingen grunn til å kjøpe

Gjør-det-selv-entusiaster vil gjerne vite at denne enheten kan lages raskt og enkelt. Hvordan lage Herons fontene? Først må du forberede materialene og forstå prinsippet om driften. Det er ikke vanskelig å lage en enkel Heron-fontene med egne hender. Og den består av kun to vannbeholdere, rør og en bolle. Alle disse objektene er koblet til hverandre, og takket være tyngdekraften som eksisterer på jorden, skyves en vannstrøm ut over overflaten av bollen. Herons fontene fungerer også i full overensstemmelse med lovene for hydropneumatikk.

Detaljer

Hver fontenebeholder tjener et bestemt formål. The Fountain of Heron begynner med en bolle. Det er en bolle fylt med vann, hvorfra et tynt rør strekker seg, rettet inn i den nedre beholderen. Det er her vannet begynner å bevege seg. Denne beholderen er tom. Vann samler seg i den, som stiger oppover, skaper lufttrykk som stiger gjennom et tynt rør og kommer inn i den øvre beholderen fylt med vann. Herfra skyver luften vann, som beveger seg gjennom røret inn i en skål med vann og skaper en stråle som er synlig over overflaten av væsken. Herons fontene kan fungere veldig lenge, men beholderne må byttes. Fordi den nedre gradvis fylles med vann, og den øvre med luft, noe som betyr at det nødvendige trykket slutter å skapes.

Hva er hemmeligheten

Du kan bli overrasket over å lese nå om hvordan du kan lage en fontene med egne hender. Tross alt bruker denne modellen plast, og for 200 år siden var den ennå ikke oppfunnet. Det er enkelt. Den greske oppfinneren brukte glassbeholdere. Først utførte han et eksperiment. Hellte vann i glassflaske, så plugget den med en kork som han laget et hull i. Han satte et rør inn i dette hullet som nådde til bunnen av flasken. Etter å ha plassert denne strukturen i solen, begynte Heron å observere den. Solen begynte å varme flasken, og vannet fosset opp i røret. Dessuten, jo varmere solen var, jo mer vann strømmet ut. Så tok Heron et forstørrelsesglass og pekte det mot flasken for å forsterke effekten av solens stråler. Oppvarmet vann brøt ut av flasken i en høy strøm gjennom røret. Dette ga Heron ideen om at vann kunne bevege seg i en sirkel, stige opp fra flasken og gå tilbake til den. Så begynte han å tenke på hvordan han skulle få vannet til å gå tilbake til beholderen på egen hånd.

Hva er neste

Oppfinneren kom på ideen om å plassere to til i ett fartøy. Det tredje karet var tomt, og det andre var fylt med vann. Vann kommer inn i det tredje karet og skaper lufttrykk, hvorfra det stiger opp i røret som ligger i midten av det tredje karet. Fra det andre karet begynner vann å bevege seg inn i det tredje, og utvides når det varmes opp solstråler. Som et resultat ser seerne en fontenestråle strømme over overflaten av bollen. Heron plasserte sin første fontene i templet. På den tiden var det som et mirakel, fordi ingen kunne forklare hvordan denne fontenen fungerte, fordi ingenting var synlig mekaniske enheter, ingen rør som kan pumpes vann gjennom.

I disse dager

Herons oppfinnelse er fortsatt interessant for våre samtidige. Det overrasker spesielt barn som ennå ikke er kjent med fysikkens lover. Moderne oppfinnere forbedrer gradvis Herons prosjekt. De tilfører den noe nytt, forbedrer egenskapene og kommer selvfølgelig opp med noe eget. For eksempel kan du øke høyden på bekken hvis du kobler flere beholdere sammen, da legges trykket opp og skyver vannstrømmen over en lang avstand. De finner fortsatt på ulike måter lade opp fontenen. Det ville være fint å sørge for at en person ikke trenger å ta del i denne prosessen.

I dag kan til og med en skolegutt lage en Heronov - du leser i artikkelen vår. Du kan dekorere denne oppfinnelsen og installere den i din dacha eller leilighet, og overraske gjestene dine.

Poptsov Egor, Maksimov Alexey

Dette pedagogiske prosjektet ble presentert på First School Scientific and Practical Conference og vakte glede blant alle tilhørere. fordi arbeidsmodellen til fontenen, laget av hendene til barn og foreldre, gledet alle gjennom hele konferansen. I dette arbeidet vil du bli kjent med det grunnleggende om å designe enkle oppfinnelser med et minimum av kunnskap om fysikk.

Last ned:

Forhåndsvisning:

For å bruke forhåndsvisninger av presentasjoner, opprett en konto for deg selv ( konto) Google og logg inn: https://accounts.google.com

Lysbildetekster:

Kreativt prosjekt «Fountains» Fullført av: Poptsov Egor Maksimov Alexey, 7 «A»-klasse Fysiklærer: Bukhalova M.N.

Prosjektmål: Å bli kjent med prinsippet om drift av fontenen. Bruk egenskapene til kommuniserende fartøyer, bygg en modell av en fontene.

Prosjektmål: Å studere det fysiske grunnlaget for fontenens drift Å bygge en fontene med egne hender

Den første fasen av prosjektet: informasjon. De sier at det er tre ting du kan se på i det uendelige - ild, vann og stjerner. Luften i nærheten av reservoaret er alltid ren, frisk og kjølig. Og det er ikke for ingenting at de sier at vann "renser", "vasker" ikke bare kroppen, men også sjelen.

Fontenenes historie begynner i Antikkens Hellas, og fortsetter inn Det gamle Roma. Fontener ble også brukt i Det gamle Egypt og Mesopotamia. Et bevis på dette er tegningene på gamle gravsteiner. Opprinnelig ble fontener brukt til å vanne hager og planter. I følge østlige kanoner skulle hagen reflektere fire stoffer: vann, planter, blomster og musikk. Historie

Derfor, allerede i antikken, tenkte folk på hvordan man lager kunstige reservoarer, og de var spesielt interessert i mysteriet med rennende vann. Ordet fontene er av latinsk-italiensk opprinnelse, det kommer fra det latinske "fontis", som oversettes som "kilde". I betydning betyr dette en vannstrøm som skyter oppover eller renner ut av et rør under trykk.

Naturlig Naturlig formede fontener er kjent, kalt geysirer (Yellowstone Park) Menneskeskapte En kunstig skapt fontene er en fossende oljebrønn. Batterier fra mange vannfontener varmt vann brukes til kjøling i termiske kraftverk. Dekorativt I hverdagen er en fontene en spesifikk hydraulisk struktur som vanligvis utfører en dekorativ funksjon. Typer fontener

Det er vannfontener av naturlig opprinnelse - kilder som fosser ut i bekker.

I naturen er det gigantiske fontener med varmt vann og damp. De kalles geysirer. De kan ofte finnes i nærheten av vulkaner.

Fra et arkitektonisk synspunkt er en fontene en struktur som fungerer som en base eller gjerde for vannstrømmer som renner oppover og renner ned. Opprinnelig ble fontener reist som en offentlig kilde drikkevann. Senere ble kombinasjonen av grønne områder, flyttende vann fra fontener og arkitektoniske komposisjoner har blitt et av virkemidlene for å implementere unike kunstneriske og figurative løsninger i moderne arkitektur.

En moderne by kan ikke tenkes uten en fontene. Lys- og musikkfontene i byparken Almetyevsk. Lysdynamisk fontene på torget nær Neftche kultursenter i Almetyevsk (rekonstruksjon).

Fontene i parken Leninogorsk. Den øvre skålen av fontenesammensetningen til YAN-sanatoriet, Almetyevsky-distriktet i Republikken Tatarstan.

Kommunikasjonsfartøy Fartøy som har forbindelse eller felles bunn med hverandre kalles vanligvis kommuniserende. Slike fartøyer møter man ofte i livet. Ulike tekanner, vannkummer, vannmåleglass for dampkjeler, et rør bøyd i kneet - alt dette er eksempler på kommuniserende kar.

De frie overflatene til en væske i ro i kommuniserende kar av enhver form er på samme nivå. Vann som helles i en vannkanne eller en vannkoker fyller også tuten på disse karene, fordi kolonner av samme væske med lik høyde produserer like trykk. Hvis væsken i kommuniserende kar er på forskjellige nivåer, dannes det et såkalt væsketrykk. Trykk er trykket som produseres av vekten av en væskekolonne med en høyde lik nivåforskjellen. Under påvirkning av dette trykket vil væsken, hvis klemmen fjernes, strømme inn i karet hvor nivået er lavere inntil nivåene er like. Vann som faller fra en høyde, for eksempel i fjellelver eller nær en demning, har naturlig trykk. Jo høyere demningen er, desto større er vanntrykket som heves av denne demningen. I teknologi kalles vanntrykk ofte forskjellen i vannstand i kommuniserende fartøy.

Hva er nytten med dem? Den perfekte fontenen er ditt første skritt mot nytt nivå avslapning og bevissthet. Målet ditt er å oppnå en høyere følelse av fred, ro og stillhet. Det er mange fontener som kan lindre stresset ditt. Avslapping og stressavlastning.

Landskapsarbeid og innredning. En fontene kan bli et lyst fokuspunkt, tiltrekke folks blikk og forsterke skjønnheten i ethvert rom. Den fungerer som en funksjonell dekorativ gjenstand, som kan nytes ved å kontemplere og lytte samtidig. Fontener er ofte plassert i hager, ganger, kontorer, venterom, lobbyer, stuer og soverom.

Design Utformingen av fontenen er basert på prinsippet om å kommunisere kar kjent for oss fra fysikken. Vann samles i en beholder plassert over fontenebassenget. I dette tilfellet vil vanntrykket ved utløpet av fontenen være lik forskjellen i vannhøyder H1. H1 Følgelig, jo større forskjellen er mellom disse høydene, desto sterkere trykket og jo høyere fontenestrålen treffer. Diameteren på fonteneutløpet påvirker også høyden på fontenestrålen. Jo mindre den er, jo høyere skyter fontenen.

For å bygge en fontenemodell trenger du et reservoar med vann, for eksempel en bred krukke, et gummi- eller glassrør, et basseng med lavt blikkboks. Jo høyere tanken heves og jo tynnere utløpet er, jo høyere vil vannstrålen treffe. Derfor er det bedre å bruke en pipette for fontenerøret, og fjern gummibåndet fra det. Resten av enheten kan forkles, og skaper en modell av et vakkert hjørne av hagen med en fontene. Den andre fasen av prosjektet: praktisk arbeid.

I dag, som til alle tider, er vår presserende oppgave å beskytte naturen og respektere den. Fountains vil hjelpe oss med dette. Og ikke bare dette: bruk av enheter fra improviserte midler gjør læring mer effektiv og utvikling av kreative evner. Det viktigste: fysikk er ikke skummelt, fysikk er interessant!

Ressurser: Internett-artikler http://jtdigest.narod.ru/dig1 "Herons fontene i leiligheten din" Ozhegov S.N. Shvedova N.Yu Forklarende ordbok for det russiske språket: 80 tusen ord og fraseologiske uttrykk / Russian Academy of Sciences. Institutt for russisk språk oppkalt etter. V.V. Vinogradova - 4. utg.; supplert.-M.: Azbukovnik, 1999.-944 s. Stor Sovjetisk leksikon. –M., 1977.-t.27 Teknologi: Encyclopedia/ Design. Serie av L. Yakovlev. – M.: LLC “ROSMEN-IZDAT”, 2000.-399 s.-(Children’s Encyclopedia). Y.I. Perelman "Entertaining Physics" bok 2, TRIAD-LITERA Moskva, 1994.

Takk for oppmerksomheten!

I denne beskrivelsen skal jeg fortelle deg hvordan du lager en Heron-fontene som ikke krever strøm. Selv om du kan lure folk til å tro at det er slik det fungerer. Vi vil lage Herons fontene med egne hender fra vanlige husholdningsmaterialer. Det er veldig enkelt å bygge og ville være det perfekte prosjektet å gjøre med barna dine. Kanskje du til og med kan lære en leksjon om væskedynamikk eller konstant bevegelse?

Heron (Heron, Hero) fra Alexandria var en matematiker og oppfinner. Han er kjent for sin dampmaskin, Aeolipile og mange andre oppfinnelser som bruker pneumatikk (Wikipedia). Jeg skal prøve å gjenskape en av mine favoritt Heron-oppfinnelser - Heron's Fountain.

Total kostnad å bygge = $2 (du må drikke 3 flasker brus).

Hva du trenger: Rekvisita

(3) 0,5 liters vannflasker
(1) 9" rørlengde
(1) 11" rørlengde
(1) 15" rørlengde
En liten mengde plasticine eller fugemasse

Merk: 3/16" (5 mm) akvarieslange eller andre tynne, stive rør. Nesten alle rør vil fungere, selv fleksible rør, men stive rør er veldig enkelt å jobbe med. Jeg har for eksempel fått noen passende rør fra min lokal kjæledyrforsyningsbutikk til omtrent $0,50 per fot.

Det du trenger: Verktøy og utstyr

Saks
Drill (manuell eller elektrisk)
5/32" (4 mm) bor (litt mindre enn rørdiameter)

Du har forberedt materialene og verktøyene, og la oss begynne historien om hvordan du lager en Heron-fontene med egne hender.

Trinn 1: Lag en fontenetank

Skjær en av flaskene i to som vist på bildet. Ikke kast bunnen av flasken, du kan bruke den til å fylle fontenen når vi er ferdige.

Trinn 2: Bore hull

Du må bore 2 hull i hvert deksel. Før du begynner å bore hull i hetten, plasser et stykke tre for å støtte hetten.

Når du er ferdig med det første dekselet, bruk det som en guide til å bore hull i det andre dekselet. Du kan justere hettene med topphettene når du borer hullene. Du bør nå ha lokkene med hull boret på omtrent samme sted.

Trinn 3: Bore hull del 2

Ta en av hettene og bruk den som en guide til å bore hull i bunnen av en av de gjenværende urørte flaskene. Dette vil ende opp som flaske (B) som vist på bildet nedenfor.

Trinn 5: Koble til Heron-fontenerørene

Koble til rørene som vist på bildet ovenfor. Alle koblinger må være tette. Hvis du brukte en 5/32 bor, bør du få dem. Hvis ikke, tilsett bare en liten mengde lekedeig (eller caulk) for å tette hullet rundt røret. Det er også nødvendig å forsegle forbindelsen mellom flaske (A) og (B). Du kan se det på det første bildet. De andre koblingene vil ikke lekke, og jeg brukte ikke noe tetningsmiddel der.

Merk: Sørg for at rørene er i passende høyder i hver flaske. Disse høydene er veldig viktige!

Trinn 6: Tilsett vann og nyt!

Nå er det bare å fylle flaske (b) med vann, og skru sammen hele systemet. For å få den selvmonterte Heron-fontenen til å fungere, tilsett vann til den øverste flasken (a). Nyt hjemmefontenen din uten strøm!

Basert på materialer fra makezine.com