ноу Лиза 2023 г. Секция физика Лузина Василина Валерьевнаучитель физики Державинск, 2023 год содержание
 Скачать 0.84 Mb.
|
|
Акмолинская область Жаркаинский район КГУ Основная средняя школа села Зерноград Лузина Елизавета 8 класс Фонтан Герона Направление: Наука о Человеке и природе Секция : физика Руководитель: Лузина Василина Валерьевна-учитель физики Державинск, 2023 год СОДЕРЖАНИЕ 1.Введение 3 стр 2.Абстракт 4-9 стр 3. Основная часть 10 стр 3.1 Историческая справка. Фонтан Герона 10 стр 3.2 Структура фонтана Герона 10 стр 3.3 Устройство фонтана Герона 10 стр 3.4 Применение фонтана Герона 11 стр 4. Практическая часть 12 стр 4.1 Изготовление фонтана Герона 12 стр 4.2 Проведение и результаты экспериментов 12-13 стр 4.3 Изучение влажности воздуха 13-14 стр 5 Заключение 15-16 стр Введение Каждый из нас видел фонтаны. Они бывают и комнатные, и садовые, и встроенные в ландшафт, и целые монументальные произведения искусства. Но не каждый задумывался, как появились фонтаны и как они работают. Само слово фонтан произошло от латинскогоfontana, что означает «источник», «струя», «родничок». Обычно видим только верхнюю, красивую часть, через которую и выплескивается вода. Но что же скрыто внутри? А внутри мы увидим примитивный принцип сообщающихся сосудов. Однажды на уроке физики мы проходили принцип сообщающихся сосудов. И у меня возникла мысль подробно разобраться в работе фонтанов, а потом создать свою собственную модель. АБСТРАКТ Мақсаттары: Герон әдісі бойынша субұрқақтың қолданыстағы моделін жинау және оны іс жүзінде қолдану. Зерттеу міндеттері: 1. Осы мәселе бойынша әртүрлі ақпарат көздерін таңдау, зерттеу жәнеөңдеу. 2. Герон субұрқағының жұмыспринципін зерттеу. 3.Субұрқақ ағынының биіктігінің әртүрлі параметрлерге тәуелділігін анықтайтын эксперименттер ұйымдастыру және жүргізу. 4. Үйде дайындалған субұрқақпен ауаның ылғалдылығын зерттеу. 5. Қажетті қорытынды жазу. Гипотеза: Герон субұрқағының құрылғысы мен жұмыс принципін зерттей отырып, мен субұрқақтың қазіргі моделін жинайаламын делік. Зерттеунысаны: субұрқақ Зерттеуге арналған зат:байланысқан тамырлардың жұмыс принципі Зерттеу әдістері: 1. Герон субұрқағының жасалу жолын зерттеуге арналған әдебиеттерге шолу және талдау 2. әр түрлі параметрлерден субұрқақ ағынының биіктігін анықтауға арналған тәжірибелер 3.үйде субұрқақты пайдалану кезінде ауа ылғалдылығының айырмашылығын зерттеу. 4.зерттеу нәтижелері бойынша субұрқақты үйде жасауға және оны іс жүзінде қолдануға болатындығы туралы қорытынды жазу. Зеріттеу нәтижесі: 1.Зерттеу нәтижесінде мен Герон субұрқағының қалай пайда болатынын білдім. 2. Герон субұрқағының моделін жасап, субұрқақтың қасиеттерін зерттеу үшін бірнеше эксперименттер жүргіздім. 3. Субұрқақты жасау оңай және қол жетімді, бірақ ыдыстардың тығыздығын жасау кезінде кейбір қиындықтар кездесті. Қолда бар материалдардың көмегімен әртүрлі модельдерді оңай жасай аласыз және (әрине, қиялдың көмегінсіз) оларды нағыз өнер туындысына айналдыра аласыз. 4. Субұрқақ ауаны жақсы ылғалдандырады, үйде де, сыртта да ыңғайлы. Өйткені, ол электр қуатынсыз жұмыс істейді. 5. Өндірілген модельді кейбір физикалық заңдардың көрнекі көрінісі ретінде пайдалануға болады . Қорытынды: субұрқақтар туралы теориялық материалды зерттеп, Герон субұрқағының қолданыстағы моделін жасай алдым, субұрқақтағы су ағындары түтіктердің диаметріне байланысты екенін білдім, субұрқақтың бұл моделі бөлмедегі ауаның ылғалдылығын арттыра алатынын дәлелдей алдым. Практикалық қолдану саласы: модельді физика сабақтары мен факультативтерінде, сондай-ақ ауаны ылғалдандыратын бөлмелерде қосымша материал ретінде қолдануға болады. АБСТРАКТ Цели: собрать действующую модель фонтана по методу Герона и применять ее на практике. Задачи исследования: Подобрать, изучить и обработать различные источники информации по данному вопросу. Изучить принцип действия фонтана Герона. Организовать и провести эксперименты, в ходе которых установить зависимость высоты струи фонтана от различных параметров. Исследовать влажность воздуха с действующим изготовленным в домашних условиях фонтаном. Сделать необходимые выводы. Гипотеза: предположим, что изучив устройство и принцип работы фонтана Герона, я смогу собрать действующую модель фонтана. Объект исследования: фонтан Предмет исследования: принцип действия сообщающихся сосудов Методы исследования: обзор и анализ литературы по изучению изготовления фонтана Герона эксперименты по определению высоты струи фонтана от различных параметров исследование разности влажности воздуха при использовании фонтана в домашних условиях. по итогам исследований сделать вывод о том возможно ли изготовить фонтан в домашних условиях и использовать его на практике. Результаты исследования: 1.В результате исследования узнала, как образуется фонтан Герона. 2. Изготовила модель фонтана Герона и провела несколько экспериментов по изучению свойств фонтана. 3. Фонтан прост в исполнении и доступен, хотя приходилось бороться с некоторыми трудностями при создании герметичности сосудов. Имея незаурядные подручные материалы, можно без труда создать разные модели и (не без помощи фантазии, разумеется) превратить их в настоящее произведение искусства. 4. Фонтан хорошо увлажняет воздух, удобен как в доме, так и на улице. Ведь он работает без электричества. 5. Изготовленную модель можно использовать в качестве наглядного представления некоторых физических законов . Вывод: изучив теоретический материал про фонтаны, смогла изготовить действующую модель фонтана Герона, узнала, что струи воды в фонтане зависят от диаметра трубок, смогла доказать, что данная модель фонтана может повысить влажность воздуха в помещении. Область практического применения: модель применять в качестве дополнительного материала на уроках и факультативах физики, а также в помещениях для увлажнения воздуха ABSTRACT Objectives: to assemble a working model of the fountain according to the Heron method and put it into practice. Research objectives: 1. Select, study and process various sources of information on this issue. 2. To study the principle of operation of Heron's fountain. 3. Organize and conduct experiments, during which to establish the dependence of the height of the fountain jet on various parameters. 4. Investigate air humidity with a functioning homemade fountain. 5. Draw the necessary conclusions. Hypothesis: suppose that having studied the device and principle of operation of the fountain of Heron, I will be able to assemble a working model of the fountain. Object of study: fountain Subject of study: the principle of operation of communicating vessels Research methods: • review and analysis of literature on the study of the manufacture of Heron's fountain • experiments to determine the height of the fountain jet from various parameters • study of the difference in air humidity when using the fountain at home. • Based on the results of the research, make a conclusion about whether it is possible to make a fountain at home and use it in practice. Research results: 1.As a result of the study, I learned how Heron's fountain is formed. 2. Made a model of Heron's fountain and conducted several experiments to study the properties of the fountain. 3. The fountain is simple in execution and affordable, although some difficulties had to be overcome in creating the tightness of the vessels. Having outstanding materials at hand, you can easily create different models and (not without the help of imagination, of course) turn them into a real work of art. 4. The fountain humidifies the air well, it is convenient both in the house and on the street. After all, it works without electricity. 5. The made model can be used as a visual representation of some physical laws. Conclusion: having studied the theoretical material about fountains, I was able to make a working model of the Heron fountain, learned that the water jets in the fountain depend on the diameter of the tubes, and was able to prove that this model of the fountain can increase the humidity in the room. Scope of practical application: use the model as an additional material in physics lessons and electives, as well as in rooms for air humidification 3 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ3.1 Историческая справка. Фонтан Герона С античных времён сохранились работы греческого механика Герона Александрийского, жившего в I – II в. н. Одним из устройств, описанное учёным, был волшебный фонтан Герона. Главное чудо этого фонтана заключалась в том, что вода из фонтана била сама, без использования какого-либо внешнего источника воды. Геронов фонтан состоит из открытой чаши и двух герметичных сосудов расположенных под чашей. Каждая емкость фонтана служит для определенной цели. Фонтан Герона начинается с чаши. Она представляет собой миску, наполненную водой. Из верхней чаши в нижнюю ёмкость идёт полностью герметичная трубка. Именно по ней вода начинает свое движение. С верхней чаши вода по трубке начинает стекать в нижнюю ёмкость, вытесняя оттуда воздух. Поскольку сама нижняя ёмкость полностью герметична, то воздух выталкиваемой водой по герметичной трубке передаёт воздушное давление в среднюю чашу. Давление воздуха в средней ёмкости выталкивает воду, и фонтан начинает работать. 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. 3.2 Структура фонтана Герона Посмотрим на рисунок и разберемся с его строением. Геронов Фонтан состоит из открытой чаши и двух герметичных сосудов, которые располагаются под ней. В среднем сосуде имеется дырочка, чтобы наливать воду. Из нижнего сосуда в открытую чашу идет полностью герметичная трубка. По ней вода начнет совершать свое движение из чаши. Средний и нижний сосуды также соединены трубкой. Ну и последним элементом является трубка, соединяющая чашу и средний сосуд. Теперь, зная из чего состоит устройство, мы поговорим о том, как же оно работает. 3.3 Устройство фонтана Герона Наливаем воду в открытую чашу. Она начинает свое движение по трубке, которая даёт ей возможность добраться до самого дна нижнего сосуда. За счет увеличения объема воды в сосуде воздух, который находится в нём, сжимается, и его упругость увеличивается. С помощью другой трубки нижний сосуд соединен со средним, так, что находящийся здесь над поверхностью воды воздух тоже сжимается (в сосуд также заранее была налита вода). Производя на воду давление, воздух заставляет её подниматься по трубке, в результате чего из неё бьёт струя воды. Можно подумать, что фонтан вечен, но эта мысль будет ошибочна. Так происходило бы в идеале. В действительности Фонтан продолжит работать до тех пор, пока не кончится вода в верхней чаше и не наполнит нижний сосуд до краёв. Тогда нужное давление перестанет создаваться. Возобновить работу можно лишь переставив сосуды. 3.4 Применение фонтана Герона в жизни Имея незаурядные подручные материалы, можно без труда создать этот маленький «шедевр» и (не без помощи фантазии, разумеется) превратить его в настоящее произведение искусства. Он хорош как в доме, так и на улице. Ведь он работает без электричества. Удобен он и в роли наглядного представления некоторых физических законов, ведь, как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Фонтан Герона может быть актуален и в наши дни, хотя и был придуман две тысячи лет назад. Это не просто наглядное представление некоторых физических законов, это, при желании, декоративное и полезное украшение интерьера, «изюминка» вашего дома или участка. Данный фонтан удобно использовать дома в качестве увлажнителя воздуха для цветов. Готовая модель украшает школьный кабинет и увлажняет воздух в комнате. Работает он совершенно бесшумно и не отвлекает во время уроков. При желании таким фонтаном можно освежать воду в аквариуме. Данную модель также можно использовать на уроках физики. 4 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 4.1Изготовление фонтана Герона Как я собирала свой фонтан. Для начала я взяла все необходимые элементы: три герметичные трубочки разной длины, три бутылки (у одной я взяла только верхушку), дрель, чтобы сверлить отверстия и клей пистолет. Просверлила необходимые отверстия в крышках. Затем я вставила в крышки бутылок трубки и скрепила банки между собой, заклеив щели клеем. Трубочки вставляла в отверстия постепенно, по мере сборки фонтана. В самом начале необходимо заполнить средний сосуд с водой. Когда я собрала всю конструкцию, у меня появилась проблема, как заливать воду, трубки и крышки соединены и проклеены, я решила сделать специальное заливное отверстие. Вода залита, конструкция собрана, теперь добавляю воду в верхний сосуд и фонтан начинает работать. Для работы такого фонтана не требуется никаких затрат! Он не потребляет электроэнергию и работает без насоса. Но время работы моей модели фонтана составило всего 1,3 минут. За это время нижний сосуд (пластиковая бутылка) заполнился водой, а верхний сосуд стал почти пустым. Для длительной работы такого фонтана приходится менять местами сосуды (пластиковые бутылки) и переставлять наконечник от ручки в чаше с водой. 4.2 Проведение и результаты экспериментов В ходе работы мной были взяты трубки (наконечники) разного диаметров и приведены несколько исследований, которые представлены в виде таблицы 1 и 2. Эксперимент №2: Зависимость высоты струи от уровня воды в среднем сосуде (диаметр отверстия наконечника одинаковый во всех опытах)
Вывод: чем выше уровень воды в сосуде (резервуаре с водой), тем выше бьёт струя фонтана. Эксперимент №2:. Зависимость высоты струи фонтана от диаметра отверстия наконечника (высота воды в сосуде одинаковая во всех опытах)
Вывод: чем меньше диаметр выходного отверстия трубочки, тем выше бьёт струя фонтана. 4.3 Изучение влажности воздуха Недостаточная влажность воздуха в помещении может стать причиной многих заболеваний. Бронхи человека отличаются способностью к самоочищению. Но сухой воздух снижает эту способность. В результате увеличивается восприимчивость к инфекции и различным респираторным заболеваниям. Это характерно особенно зимой, когда влажность в помещении значительно ниже нормы. Но не только человек страдает от недостаточной влажности. Любители окружать свои жилища всевозможными экзотическими растениями и цветами знают, как непросто порой создать комфортные условия для их существования. Некоторые влаголюбивые растения приходится ежедневно опрыскивать, накрывать влажной марлей и устанавливать вблизи них сосуды с водой. Все это достаточно хлопотно и не всегда эффективно. Для решения этих и многих других проблем и были созданы маленькие "увлажнители". Оптимальный уровень влажности воздуха для человека, его домашних питомцев и комнатных растений составляет 30 – 50 %. В частности, во время отопительного сезона в квартирах влажность воздуха составляет, в среднем 23%. Это очень негативно отражается на здоровье людей. Одним из способов это исправить - это использовать увлажнители, к которым можно отнести и фонтаны. Они имеют не только эстетическое значение, но и практическое. очищение воздуха: фонтан очищает воздух от пыли, рядом с ним даже дышится легче. Увлажнение воздуха: фонтан способен качественно увлажнять воздух, что положительно сказывается на здоровье. Но для того, чтобы наиболее детально изучить практический вопрос применения модели фонтана в качестве домашнего увлажнителя у меня нет достаточного оборудования. Этот вопрос постараюсь отразить в своей следующей работе, собрав необходимое оборудование и проведя исследование. А пока могу сказать, используя только метод наблюдения за домашними цветами, фонтан действительно увлажняет воздух, листья становились зеленее, почва увлажнялась, поливать нужно было цветы реже. 5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В результате проведенной работы я узнала, как образуется фонтан Герона. Основа его работы содержит принцип действия сообщающихся сосудов, а подъём воды происходит за счёт разности высоты воды в сообщающихся сосудах. Я изготовила модель фонтана Герона и провела несколько экспериментов по изучению свойств фонтана. Проведя ряд экспериментов, я выяснила, от чего зависит высота струи фонтана, и пришла к выводу, струя фонтана будет выше, если: выше уровень воды в водяном хранилище (резервуаре с водой), меньше диаметр выходного отверстия трубочки. Фонтан прост в исполнении и доступен, хотя приходилось бороться с некоторыми трудностями при создании герметичности сосудов. Имея незаурядные подручные материалы, можно без труда создать этот маленький «шедевр» и (не без помощи фантазии, разумеется) превратить его в настоящее произведение искусства. Он хорош как в доме, так и на улице. Ведь он работает без электричества. Удобен он и в роли наглядного представления некоторых физических законов, ведь, как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Работает он совершенно бесшумно и не отвлекает. Фонтан Герона может быть актуален и в наши дни, хотя и был придуман две тысячи лет назад. Это не просто наглядное представление некоторых физических законов, это, при желании, декоративное и полезное украшение интерьера, «изюминка» вашего дома или участка. Моя гипотеза, о том, что изучив теорию об устройстве и принципе работы фонтана Герона, я смогу собрать модель фонтана - подтвердилась. Из литературы я узнала, что фонтаны оказывают положительное воздействие практически на все органы чувств человека. Учёным удалось научно объяснить факт, почему, находясь рядом с фонтаном, человек испытывает положительные эмоции, а нередко настоящий восторг. Это брызги от фонтана привносят в воздух отрицательные ионы, благотворно влияющие на наш организм. Медики называют их витаминами здоровья. Фонтаны радуют нас прохладой, игрой своих хрустальных струй, блеском солнца в каждой капле воды, журчанием и плеском, ощущением свежести и чистоты. Этим, фонтаны благотворно влияют на душевный настрой человека, обеспечивая психологическое здоровье людей. Фонтаны, наконец, снижают количество содержащейся в воздухе пыли, повышают влажность и ионизацию воздуха, поддерживая микроклимат близлежащих территорий, предотвращая возникновения целого ряда заболеваний органов дыхания. Я поняла, что фонтаны являются важной частью мер по созданию комфортной, экологически безопасной среды обитания человека. Поэтому очень хочется, чтобы и в нашем поселке тоже был хотя бы один действующий фонтан, который не только даст эстетическое наслаждение, но и благоприятно будет влиять на здоровье и самочувствие жителей и гостей нашего поселка! Приложение 1  Принцип работы фонтана Герона Приложение 2        П      риложение 3П  риложение 4    СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Интернет источник. Фонтан Герона устройство и принцип действия. https://obrazovanie-gid.ru/dokumentaciya/fontan-gerona-princip-raboty-kratko-i-shemy.html Научные эксперименты . Изательство «Алматыкітап баспасы» -2013 .- С. 23-24 Влажность воздуха и его свойства. Электронный ресурс. Режим доступа: [https://legenda-spb.com/blog/vlazhnost-vozduha-i-ego-svojstva] Залетова Е. Н. Лабораторная работа «Определение относительной влажности воздуха» // Физика: проблемы преподавания. – 2004. – № 1. – С. 28–30. Отзыв на исследовательский проект ученицы 8 класса Лузиной Елизаветы по теме «Фонтан Герона» Автор данной работы Лузина Елизавета в полной мере раскрыла тему исследования. При подготовке к работе Лиза смогла обработать достаточное количество теоретического материала по теме, пользовалась научной информацией, образовательными сайтами, интернет ресурсами. Работа носит практический характер. Елизавета успешно создала модель фонтана, смогла провести ряд экспериментов по теме. Результаты опытов показали ответы на вопросы и задачи исследования, также Лиза для себя отметила, что еще планирует более детально изучить свою модель фонтана как увлажнитель воздуха в доме, и продолжить работу на следующий год, так как на этот вопрос был представлен в основном только теоретический материал. Работа построена грамотно, этапы логически связаны между собой. Рекомендации: продолжить данное исследование и более подробно изучить применение фонтана в качестве увлажнителя в помещении проведя практические исследования в этом вопросе. Руководитель проекта: /Лузина В.В./ |