Практико-ориентированная исследовательская работа: «Школьный фонтан»

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

Васильевская основная общеобразовательная школа

Аннинского муниципального района

Воронежской области

Практико-ориентированная исследовательская работа:

«Школьный фонтан»

Выполнил: Максименков Артем Сергеевич,

ученик 8 класса муниципального казенного

общеобразовательного учреждения

Васильевской основной общеобразовательной школы

Аннинского района Воронежской области

Научный руководитель: Сивчева Оксана Михайловна,

учитель физики МКОУ Васильевской ООШ

с. Васильевка

2014 г.

Содержание.

Актуальность темы___________________________________________3 стр.

Цель, задачи, методы и ожидаемые результаты работы __________ 4 стр.

Принцип действия фонтанов __________________________________ 5 стр.

Виды фонтанов ______________________________________________7стр.

Экспериментальная часть _____________________________________8 стр.

Заключение __________________________________________________9 стр.

Листок исследователя ________________________________________10 стр.

Список используемых источников ____________________________ 11 стр.

Приложение ________________________________________________12 стр.

Актуальность выбранной темы обусловлена пристальным вниманием к вопросам здоровьесбережения обучающихся, их адаптации к учебному процессу через эстетически оформленные кабинеты и рекреации школы.

Мне бы хотелось, чтобы наша школа была особенно красивой, чистой и уютной. По моему мнению, в ней не хватает только фонтана. Фонтаны всегда были украшениями парков, площадей, интерьеров. Их внешний вид привлекает внимание, а журчание воды успокаивает нервы и помогает привести мысли в порядок. А ещё фонтаны увлажняют воздух, поэтому рядом с ними дышится легко.

В этом году я побывал в столице нашей Родины в г. Москве. Во время обзорной экскурсии мы посетили музейно-мемориальный комплекс Поклонная гора. Мне запомнились 5 фонтанов вдоль Кутузовского проспекта, которые носят название «Годы войны». В нём находится 15 фонтанных чаш, в каждой из которых бьёт по 15 вертикальных струй. Экскурсовод нам сказал, что их общее количество символизирует те 225 недель, которые длилась Великая Отечественная война. Особенно красива эта группа фонтанов на Поклонной горе в тёмное время суток, когда включается подсветка.

Меня очень поразило это зрелище, и я заинтересовался работой этого большого слаженного механизма. Я попросил учителя физики объяснить устройство фонтанов. Оказывается, в основе работы самых простых фонтанов лежит свойство сообщающихся сосудов и наличие давления в жидкостях.

Цель работы: изучение принципа работы различных видов фонтанов с последующей реализацией проекта «Школьный фонтан».

Задачи работы:

изучить теоретические аспекты работы различных видов фонтанов;

сконструировать свою модель мини-фонтана;

апробировать созданную модель в реальных условиях.

Методы:

изучение литературных и других информационных источников, анализ полученной информации, проведение экспериментов и представление результатов.

Ожидаемые результаты:

1. повышение уровня знаний по изучаемым темам: «Сообщающиеся сосуды и давление в жидкостях»;

2. повышение познавательной мотивации к изучению предмета физика;

3. возможное создание смоделированного фонтана в школе.

Принцип действия фонтанов

В переводе с латинского фонтан – источник, ключ, родник. В толковом словаре Ожегова С. Н. существуют два значения фонтана:

фонтан – это струя жидкости газа, выбрасываемая вверх из трубы, или отверстия силой давления (например: нефтяной фонтан, газовый фонтан);

фонтан – это сооружение для подачи и выбрасывания воды под напором.

Научное открытие свойства сообщающихся сосудов датируется 1586 г. (голландский ученый Стевин). Но оно было известно еще жрецам древней Греции. Археологи обнаружили в Грузии водопровод (XIII в), работающий по принципу сообщающихся сосудов.

Сообщающимися сосудами называют сосуды, соединенные между собой в нижней части.В сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне.

Сообщающиеся сосуды мы встречаем ежедневно. Приведём их примеры. Это лейка, чайник, кофейник… С сообщающимися сосудами можно проделать простой опыт. Возьмем две стеклянные трубки, соединенные резиновой трубкой. Сначала резиновую трубку в середине зажмём и в одну из трубок нальем воды. Что произойдет, если открыть зажим? Жидкость установится в обоих сосудах на одном уровне. Как поведет себя жидкость, если одну из трубок поднять? Жидкость установиться в обоих сосудах на одном уровне. Как поведет себя жидкость, если одну из трубок опустить? Жидкость установиться в обоих сосудах на одном уровне. Как поведет себя жидкость, если одну из трубок наклонить? Жидкость установиться в обоих сосудах на одном уровне. Возьмем ряд сосудов различной формы, соединенных в нижней части трубками (сообщающиеся сосуды). Если наливать жидкость в один из них, жидкость перетечет по трубкам в остальные сосуды и установится во всех сосудах на одном уровне.

Рис. 1. Во всех сообщающихся сосудах вода стоит на одном уровне

Объяснение заключается в следующем. Давление на свободных поверхностях жидкости в сосудах одно и то же; оно равно атмосферному давлению. Таким образом, все свободные поверхности принадлежат одной и той же поверхности уровня и, следовательно, должны находиться в одной горизонтальной плоскости.

Свободные поверхности покоящейся жидкости в сообщающихся сосудах любой формы находятся на одном уровне. Вода, налитая в лейку, в чайник, заполняет и носик этих сосудов, и их расширенную часть до одинаковой высоты. Это происходит потому, что равные по высоте столбы одинаковой жидкости производят одинаковые давления (рис. 2, а).

Если жидкость в сообщающихся сосудах находится на разных уровнях (это можно сделать, поставив между сообщающимися сосудами перегородку или зажим и долив жидкость в один из сосудов; рис. 2, б), то создается напор жидкости. Напор показывает, какое давление производит вес столба жидкости высотой, равной разности уровней. Под действием этого давления жидкость, если убрать зажим, будет перетекать в тот сосуд, где уровень ее ниже, до тех пор, пока уровни не сравняются.

Виды фонтанов

Существует несколько видов фонтанов, работа которых основана на свойстве сообщающихся сосудов.

Фонтан в банке. Небольшую бутылочку с подкрашенной водой заткнуть пробкой с пропущенной сквозь нее стеклянной трубочкой. Поставить бутылочку в мелкую тарелку, куда предварительно налить немного воды и разложить на воде листки промокательной бумаги. Перевернутую трехлитровую стеклянную банку прогреть над спиртовкой, поставить ее краями на бумагу и сверху утяжелить гирей 3— 5 кг. Из трубочки забьет фонтан.

Уксусный фонтан. Колбу на ¾ заполнить столовым уксусом, бросить в него несколько кусочков мела, быстро закупорить пробкой с вставленной в нее стеклянной трубкой. Из трубки забьет фонтан.

Ф онтан Герона(рис. 3).

Д

Рис. 3

Фонтан при нагревании воздуха в колбе(рис. 4).

Н

Рис. 4

Экспериментальная часть

Мною был изготовлен мини-фонтан, который представляет собой сообщающийся сосуд. Это очень просто. Нужно взять пустой резервуар, например, пластиковую бутылку и найти трубку, например, от капельницы, можно взять любую другую. В пробку пластиковой бутылки вставь один конец трубки. Для этого в крышке надо проделать отверстие, это можно сделать, пробив крышку гвоздем. Вот и получиться сообщающиеся сосуды. Резервуар будет ёмкостью для воды, а пластиковая трубка – основанием струи фонтана. Теперь остается набрать в бутылку воду, закрутить крышку и подняв бутылку повыше, перевернуть ее. Фонтан начнет действовать и будет работать до тех пор, пока уровень воды в резервуаре не сравняется с открытым концом трубки. Вода из резервуара, в качестве которого у нас пластиковая бутылка, течет по трубке и стремится подняться до того же уровня, что и в большом сосуде. Но трубка заканчивается, и вода бьет фонтаном вверх. Для того чтобы мой фонтан выглядел эстетично я использовал вылепленную из пластилина фигуру кувшина.

Также в условиях школы можно создать упрощенную модель фонтана Герона. Вместо сосудов мы использовали пластиковые бутылки с двумя отверстиями в крышке и дне. Обозначили их как сосуд Б и сосуд В. Плоский сосуд А мы также изготовили из нижней части пластиковой бутылки. Вместо стеклянных трубок взяли капроновые, используя систему переливания растворов. Сосуд А с помощью трубки мы соединили с сосудом В, а сосуд В также с помощью трубки соединили с сосудом Б. Сосуд Б соединили с сосудом А, в котором сделали специальное устройство для получения струи. Все три сосуда поставили на разных уровнях друг над другом. Сосуд В заполнен воздухом, в сосуд Б залили воду, а в сосуд А налили воды до уровня нахождения устройства для образования струи. Вода переливается по трубке из А в В, вытесняя оттуда воздух в сосуд Б; под давлением поступающего воздуха вода из Б движется по трубке вверх и образуется струя фонтана. Когда вся вода из сосуда Б перельется в сосуд В фонтан перестает действовать (см. приложение).

Мне очень понравилось делать такую полезную работу. У меня появилась идея сделать такой фонтан в настоящей жизни - у себя в школе. Подходящим местом является холл. Там располагаются различные комнатные растения. Разместив конструкцию фонтана рядом с цветами, мы существенно улучшали микроклимат, а цветы нам отвечают обильным цветением.

Заключение

В ходе изучения материала были выделены следующие виды фонтанов, которые можно сделать в условиях лаборатории: уксусный фонтан, фонтан Герона, фонтан в банке,фонтан при нагревании воздуха в колбе. Во время экспериментов апробирован принцип действия фонтана Герона.

Мы позаботились и о внешнем оформлении, отделке фонтана. В конце концов, по окончании всех хлопот у нас появился чудесный уголок, где можно медитативно отдохнуть, наслаждаясь покоем.

Думаю, что в дальнейшем я буду моделировать физические приборы и делать их своими руками. А пока, я благодаря проекту, лучше понял тему «Сообщающиеся сосуды». Мой опыт понравился ребятам, и некоторые из них попробовали сделать свой фонтан.

Список литературы

Аслямов В.И. Геронов фонтан. - Волгоград: «Дом» 1994г. - 43с

Блудов М.И. Беседы по физике. – М.: «Просвещение» 1997г – 192с

Зюба В.О. Интересное рядом – М: «Учитель-АСТ» - 2003г. 112с

http://gorod-masterov13.narod.ru/master9.html - лекция о фонтанах

http://www.fontan.net - сайт о фонтанах

ПРИЛОЖЕНИЕ

Создание модели мини – фонтана в условиях школьной лаборатории

Апробирование модели фонтана Герона в школе

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/88062-praktiko-orientirovannaja-issledovatelskaja-r