Fontane del mondo dall'antichità ai giorni nostri. Presentazione sul tema "La stravaganza dell'acqua: le fontane" Il principio di funzionamento dei vasi comunicanti
Completato dagli studenti della classe 7
Mokaev Alim, Tumenov Amiran, Boziev Islam, Orakova Margarita
Obbiettivo: consideriamo il funzionamento della legge dei vasi comunicanti usando l'esempio del funzionamento delle fontane circolanti.
Compiti:
1. Studiare materiale sulle fontane: i loro tipi e principi di funzionamento.
2. Progettare la disposizione della fontana a circolazione
3. Crea un salvadanaio delle fontane della città di Nalchik.
4. Analizzare le informazioni ricevute e trarre conclusioni sulla struttura e il funzionamento delle fontane.
Metodi:
Studiare fonti di informazioni letterarie e di altro tipo, condurre esperimenti, analizzare informazioni e risultati.
L'urgenza del problema
L'effetto dell'acqua su una persona può essere definito davvero magico. Il mormorio della fontana allevia lo stress, calma e fa dimenticare l'ansia.
Ora le idee dell'arte hanno ricevuto una nuova incarnazione: combinando le idee di architetti, artisti e specialisti nei campi dell'alta tecnologia .
Il dispositivo della fontana si basa sul principio dei vasi comunicanti a noi noti dalla fisica: Nei vasi comunicanti di qualsiasi forma e sezione, le superfici di un liquido omogeneo sono poste allo stesso livello .
L'acqua viene raccolta in un contenitore posto sopra la vasca della fontana. In questo caso, la pressione dell'acqua all'uscita della fontana sarà uguale alla differenza di altezza dell'acqua H1. Di conseguenza, maggiore è il dislivello di queste altezze, maggiore è la pressione e maggiore è il battito del getto della fontana. Il diametro dell'uscita della fontana influisce anche sull'altezza del getto della fontana. Più è piccolo, più forte è il battito della fontana.
Fontana circolante
Nelle fontane circolanti, l'acqua scorre in un circolo vizioso. Il loro serbatoio principale si trova in basso. L'acqua dal serbatoio risale il tubo utilizzando una pompa. Il tubo va all'interno e non è visibile dall'esterno. Le fontane basate sul principio della circolazione non richiedono l'approvvigionamento idrico. È sufficiente riempire l'acqua una volta, quindi rabboccare mentre evapora.
Fontane naturali
geyser, sorgenti e
acque artesiane
Fontane artificiali:
strada, paesaggio, interno
Fontana nell'hotel termale
"Sindica"
Fontana di fronte al Cinema e alla Sala dei Concerti di Stato
Fontana al cinema
"Est"
Fontana sul viale Shogentsukova
Fontana sulla piazza del 400° anniversario della riunificazione con la Russia
10 le fontane più incredibili del mondo
Moonlight Rainbow Fountain (Seoul) - la fontana più lunga sul ponte
2. Fontana del re Fahd (Gedda) -
il più alto
3. Complesso di fontane Dubai Fountain (Dubai) - il più grande e il più costoso
4. Fontana della Corona (Chicago) -
il più internazionale
5. Fontane di Peterhof (San Pietroburgo) - le più lussuose
6. Fontana della ricchezza (Singapore) - Fontana del Feng Shui
7. Fontana del Bellagio (Las Vegas) - La fontana danzante più famosa d'America
8. Fontane svettanti (Osaka)
- il più arioso
9. Fontana di Mercurio (Barcellona)
- il più velenoso
Parte sperimentale del lavoro
Fare una fontana è un problema, o un compito che deve essere risolto. Naturalmente, sono sorti immediatamente problemi di sviluppo.
Ipotesi:
- Per provare a fare una fontana sfrutta il fatto che un liquido omogeneo si trova allo stesso livello nei vasi comunicanti
- Se la fontana funziona, scopri se l'altezza della fontana dipende dal diametro del tubo
Risultati del lavoro:
Vorremmo presentare alla vostra attenzione fontane circolanti.
Ricerca condotta: "Verifica della dipendenza dell'altezza della colonna della fontana dal diametro del tubo"
Conclusione:
L'altezza della fontana dipende dal diametro del tubo. Più piccolo è il diametro del tubo, più alta è la colonna della fontana.
Conclusioni:
1.Tutte le fontane utilizzano vasi comunicanti
2. Nei vasi comunicanti tende un liquido omogeneo essere allo stesso livello
3. La fontana batte per il dislivello dell'acqua nei vasi comunicanti
4. La differenza tra le fontane - nel modo in cui l'acqua viene fornita al serbatoio principale
Risultati:
- Salvadanaio delle fontane della città di Nalchik
2. Fontane a circolazione fai-da-te
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Primavera! Un meraviglioso momento di calore, fioritura e colori brillanti arriva dopo il "letargo" invernale, le fontane "svegliano", migliaia di getti d'acqua salutano solennemente l'alba della natura. L'anno scorso ho fatto una ricerca sullo stesso argomento e quest'anno ho deciso di continuarla. Visto che avevo molte domande: dove sono comparse le prime fontane? Quali tipi di fontane esistono? Puoi fare una fontana da solo?
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Ho deciso di condurre una ricerca sul tema "La stravaganza dell'acqua: fontane"
Scopo della ricerca: 1. Ampliare l'area delle conoscenze personali sull'argomento "Navi comunicanti" (comprese quelle storiche e politecniche;) 2. Utilizzare le conoscenze acquisite per svolgere compiti creativi; 3. Selezionare le attività sull'argomento “Pressione nei liquidi e nei gas. Navi comunicanti”. Per raggiungere questo obiettivo, devo risolvere i seguenti compiti: 1. Studiare la storia della creazione delle fontane; 2. Comprendere la struttura e il principio delle fontane; 3. Familiarizzare con la pressione come forza trainante dietro le fontane; 4. Realizzare i modelli più semplici di fontane funzionanti; 5. Crea una presentazione "Stravaganza d'acqua: fontane".
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La storia della creazione delle fontane
Fontana (dall'italiano fontana - dal latino fontis - fonte) - un flusso di liquido o gas, espulso sotto pressione (dizionario di parole straniere. - M.: lingua russa, 1990). Per la prima volta, le fontane sono apparse nell'antica Grecia. Per sette secoli le persone hanno costruito fontane secondo il principio dei vasi comunicanti. Dall'inizio del 17° secolo le fontane iniziarono ad essere azionate da pompe meccaniche, che progressivamente sostituirono gli impianti a vapore e poi le elettropompe.
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Fontana dell'Airone
Le fontane devono la loro esistenza al famoso meccanico greco Airone di Alessandria, vissuto nel I-II secolo. n. e. Fu Heron a precisare direttamente che la portata, o portata, dell'acqua distribuita dipende dal suo livello nell'invaso, dalla sezione del canale e dalla velocità dell'acqua in esso contenuta. Il dispositivo inventato da Heron serve come uno dei campioni di conoscenza nell'antichità (200 anni aC) nel campo dell'idrostatica e dell'aerostatica.
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Pressione
Per caratterizzare la distribuzione delle forze di pressione indipendentemente dalle dimensioni della superficie su cui agiscono, viene introdotto il concetto di pressione. p = F/S. Versare l'acqua in una nave, nella cui parete laterale sono realizzati gli stessi fori. Vedremo che il getto inferiore defluisce a una distanza maggiore, quello superiore a una minore. Ciò significa che c'è più pressione sul fondo del recipiente che in alto.
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Il principio di funzionamento dei vasi comunicanti.
La pressione sulle superfici libere del liquido nei vasi è la stessa; è uguale alla pressione atmosferica. Pertanto, tutte le superfici libere appartengono alla stessa superficie piana e, pertanto, devono trovarsi sullo stesso piano orizzontale. Il principio di funzionamento dei vasi comunicanti è alla base del lavoro delle fontane.
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Disposizione tecnica delle fontane
Ci sono fontane a getto d'acqua, a cascata, meccaniche, fontane a petardo (ad esempio a Peterhof), di diverse altezze, forme e ognuna ha il suo nome. In precedenza, tutte le fontane erano a flusso diretto, ovvero funzionavano direttamente dalla rete idrica, ora utilizzano la rete idrica "a ricircolo", utilizzando potenti pompe. Le fontane scorrono anche in diversi modi: getti dinamici (possono cambiare l'altezza) e getti statici (il getto è allo stesso livello).
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Modello fontana
Utilizzando le proprietà dei vasi comunicanti, puoi costruire un modello di fontana. Ciò richiede un serbatoio d'acqua, una lattina larga 1, un tubo di gomma o di vetro 2, una piscina da una lattina bassa 3.
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In che modo l'altezza del getto dipende dal diametro del foro e dall'altezza del rialzo del serbatoio?
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L'azione di diversi modelli di fontane
Modello semplificato della fontana dell'airone Fontana dell'airone fatta in casa
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Fontana quando si riscalda l'aria in un pallone
Quando l'acqua viene riscaldata nel primo pallone, si forma vapore, che crea una pressione in eccesso nel secondo recipiente, spostando l'acqua da esso.
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Fontana di aceto
Riempi una fiaschetta da ¾ di aceto da tavola, buttaci dentro qualche pezzetto di gesso, chiudila velocemente con un tappo con dentro un tubo di vetro. Dal tubo uscirà una fontana
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Conclusione
Nel corso del lavoro ho risposto alla domanda: qual è la forza trainante dietro il lavoro delle fontane e, sfruttando le conoscenze acquisite, sono stato in grado di creare vari modelli funzionanti di fontane, ho creato una presentazione “Stravaganza dell'acqua: fontane”. L'implementazione del lavoro ha compreso i seguenti elementi: Studio della letteratura speciale sul tema della ricerca. Chiarimento dei compiti dell'esperimento. Preparazione delle attrezzature e dei materiali necessari. Preparazione dell'oggetto di ricerca. Analisi dei risultati ottenuti. Chiarimento del significato dei risultati ottenuti per la pratica. Delucidazione di possibili modalità di applicazione pratica dei risultati ottenuti.
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Fontane di diamanti volano Con un rumore allegro verso le nuvole, Sotto di loro brillano gli idoli ... Schiacciando contro le barriere di marmo, Le cascate stanno cadendo, schizzando come una perla, un arco di fuoco. A.S. Pushkin La preparazione teorica per l'esperimento e l'analisi dei risultati ottenuti mi richiedeva un insieme di conoscenze in fisica, matematica e progettazione tecnica. Questo ha giocato un ruolo importante nel migliorare il mio background educativo.
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"Dipendenza dell'altezza del getto della fontana dai parametri fisici"
Chernogork - 2014
MBOU "Liceo"
introduzione
Scopo dello studio
Ipotesi
Gli obiettivi della ricerca
Metodi di ricerca
IO. Parte teorica
1.Storia della creazione delle fontane
2. Fontane a Khakassia
3.Storia dell'aspetto della fontana a San Pietroburgo
4. La pressione come forza motrice dietro le fontane:
4.1 Forze della pressione del fluido
4.2 Pressione
4.3 Principio di funzionamento dei vasi comunicanti
4.4 Disposizione tecnica delle fontane
II. Parte pratica
1. L'azione di diversi modelli di fontane.
1.1 Fontana nel vuoto.
1.2 Fontana dell'Airone.
2. Modello della fontana
III. Conclusione
IV. Bibliografia
V. Appendice
INTRODUZIONE
Le fontane sono una decorazione indispensabile per un classico parco regolare. AS Pushkin ha detto bene della loro bellezza:
Le fontane di diamanti volano
Con un rumore allegro alle nuvole,
Sotto di loro brillano gli idoli...
Schiacciando contro le barriere di marmo,
Perla, arco di fuoco
Cade, schizzi di cascate.
Ammiriamo spesso la bellezza delle fontane nella nostra capitale, Abakan.. Ogni nuova fontana. Questa è una nuova fiaba, un nuovo angolo da favola, dove si battono gli abitanti della città. Mio nonno ed io abbiamo osservato a lungo come veniva costruita la fontana nel nostro parco. Chiesi a mio nonno se era possibile fare una fontana in casa. C'era un problema. Insieme hanno iniziato a pensare a come risolvere questo problema. Quando siamo stati iniziati al liceo, ho visto per la prima volta la fontana in laboratorio.
Ho davvero pensato a come e perché funziona la fontana. Ho chiesto al mio insegnante di fisica di aiutarmi a capirlo. Abbiamo deciso di rispondere a questa domanda, di condurre una ricerca.
L'argomento che ho scelto è interessante e attuale in questo momento..Poiché le fontane sono uno dei temi principali della progettazione paesaggistica dell'area del parco, fonte d'acqua nella calda estate, e ogni angolo della città diventa più bello e accogliente grazie all'aiuto di una fontana.
SCOPO DELLO STUDIO: Scopri come e perché funziona la fontana e quali parametri fisici determinano l'altezza del getto nella fontana.
IPOTISI: Suppongo che la fontana possa essere creata in base alle proprietà dei vasi comunicanti e l'altezza del getto nella fontana dipende dalla posizione relativa di questi vasi comunicanti.
GLI OBIETTIVI DELLA RICERCA:
Arricchisci le tue conoscenze sull'argomento "vasi comunicanti".
Usa le conoscenze acquisite per completare i compiti creativi.
METODI DI RICERCA:
Teorico - lo studio delle fonti primarie.
Laboratorio: conduzione di un esperimento.
Analitico - analisi dei risultati ottenuti.
La sintesi è una generalizzazione dei materiali della teoria e dei risultati ottenuti. Creazione del modello.
1.STORIA DELLA REALIZZAZIONE DELLE FONTANE
Dicono che ci sono tre cose che puoi guardare all'infinito: fuoco, acqua e stelle. La contemplazione dell'acqua - che si tratti della misteriosa profondità di una superficie piana, o di ruscelli trasparenti, che scorrono e corrono da qualche parte, come se fossero vivi - non è solo piacevole per l'anima e benefica per la salute. C'è qualcosa di primitivo in questo, motivo per cui una persona cerca sempre l'acqua. Non per niente i bambini possono giocare per ore anche vicino a una normale pozza di pioggia. L'aria vicino al serbatoio è sempre pulita, fresca e fresca. E non è vano che si dice che l'acqua - "pulisce", "lava", non solo il corpo, ma anche l'anima.
Probabilmente tutti hanno notato quanto sia più facile respirare vicino all'acqua, come scompaiano la fatica e l'irritazione, come rinvigorisca e allo stesso tempo tranquillizzi stare vicino al mare, fiume, lago o stagno. Già nei tempi antichi, le persone pensavano a come creare bacini artificiali, erano particolarmente interessati all'enigma dell'acqua corrente.
La parola fontana è di origine latino-italiana, deriva dal latino “fontis”, che si traduce con “fonte”. In termini di significato, questo significa un flusso d'acqua che batte verso l'alto o che esce dal tubo sotto pressione. Ci sono fontane d'acqua di origine naturale - sorgenti che sgorgano in piccoli ruscelli. Sono queste fonti naturali che hanno attirato l'attenzione umana sin dai tempi antichi e hanno fatto riflettere le persone su come utilizzare questo fenomeno dove le persone ne hanno bisogno. Già all'alba dei secoli, gli architetti hanno cercato di incorniciare il flusso d'acqua dalla fontana con pietre decorative, per creare uno schema unico di getti d'acqua. Le fontanelle divennero particolarmente diffuse quando le persone impararono a nascondere i getti d'acqua in tubi di terracotta o cemento (un'invenzione degli antichi romani). Già nell'antica Grecia, qualsiasi fontana divenne un attributo di quasi tutte le città. Rivestite di marmo, con fondo a mosaico, furono abbinate ad un orologio ad acqua, poi ad un organo ad acqua, poi ad un teatro di marionette, dove le figure si muovevano sotto l'influenza dei getti. Gli storici descrivono fontane con uccelli meccanici che cantavano allegramente e
tacque quando il gufo apparve all'improvviso. Ulteriori sviluppi
la costruzione di fontane ricevute nell'antica Roma. Qui sono apparse le prime pipe economiche: erano fatte di piombo, di cui molto è rimasto dopo la lavorazione del minerale d'argento. Nel I secolo d.C., a Roma, grazie alla dipendenza della popolazione dalle fontane, si consumavano 1.300 litri d'acqua al giorno per abitante. Da allora, nella casa di ogni facoltoso romano, furono sistemati un piccolo cortile e una piscina; al centro del paesaggio sgorgava sempre una fontanella. Questa fontana svolgeva il ruolo di fonte di acqua potabile e di frescura nelle giornate calde. Lo sviluppo delle fontane fu facilitato dall'invenzione della legge dei vasi comunicanti da parte degli antichi meccanici greci, mediante la quale i patrizi disponevano le fontane nei cortili delle loro case. Le fontane decorative degli antichi possono essere tranquillamente definite il prototipo delle fontane moderne. Successivamente, le fontane si sono evolute da fonte di acqua potabile e freschezza a decorazione decorativa di maestosi complessi architettonici. Se nel Medioevo le fontane servivano solo come fonte di approvvigionamento idrico, allora con l'inizio del Rinascimento le fontane diventano parte dell'insieme architettonico e persino il suo elemento chiave.(Vedi Appendice 1)
2. Fontane a Khakassia
Nella capitale Khakass, nella città di Abakan, è stata costruita una fontana unica su un piccolo bacino idrico del parco. Il fatto è che la fontana sta galleggiando. È composto da una pompa, un galleggiante, una luce e un ugello a fontana. La nuova fontana è interessante perché è facile da montare e smontare, può essere installata in qualsiasi punto della vasca. L'altezza del getto è di tre metri e mezzo. Una caratteristica interessante dei disegni della fontana è la presenza di diversi dipinti ad acqua. Questa fontana è in funzione in estate 24 ore su 24. (Vedi Appendice 2)
La costruzione della fontana è stata completata presso l'amministrazione della città di Abakan.
L'acqua non sale qui, ma
scende lungo strutture cubiche fino a vasi di fiori con acqua
impianti. La vasca della fontana è rivestita con lastre di pietra naturale. Il progetto è stato sviluppato dagli architetti Abakan. Le strutture cubiche sono stilizzate per assomigliare all'architettura dell'edificio del dipartimento di urbanistica (vedi Appendice 3).
3. La storia dell'aspetto della fontana a San Pietroburgo.
La posizione delle città lungo le rive del fiume, l'abbondanza di bacini idrici naturali, un alto livello di acque sotterranee e un terreno pianeggiante: tutto ciò non ha contribuito alla costruzione di fontane in Russia nel Medioevo. C'era molta acqua ed era facile prenderla. Le prime fontane sono associate al nome di Pietro I.
Nel 1713, l'architetto Lebdon propose di costruire fontane a Peterhof e di fornire loro “acque per giocare, perché i parchi sono estremamente noiosi.
sembrano essere. " L'insieme di parchi, palazzi e fontane di Peterhof apparve nel primo quarto del XVIII secolo. come una sorta di monumento trionfale in onore del completamento con successo della lotta della Russia per l'accesso al Mar Baltico (144 fontane, 3 cascate). L'inizio della costruzione risale al 171.
Il maestro francese propose di "costruire impianti di presa d'acqua, come a Versailles, prelevando l'acqua dal Golfo di Finlandia. Ciò, da un lato, richiederebbe la costruzione di impianti di pompaggio, e dall'altro, più costosi di quelli destinati l'uso dell'acqua dolce.Per questo nel 1720 Pietro I stesso partì per una spedizione nei dintorni e, a 20 km da Peterhof, sulle cosiddette alture di Ropsha, scoprì grandi riserve di acque sorgive e sotterranee.La costruzione di il condotto idrico fu affidato al primo ingegnere idraulico russo Vasily Tuvolkov.
Il principio di funzionamento delle fontane di Peterhof è semplice: l'acqua scorre per gravità agli ugelli dei serbatoi. Qui viene utilizzata la legge dei vasi comunicanti: gli stagni (serbatoi) si trovano molto più in alto del territorio del parco. Ad esempio, lo stagno Rozovopavilionny, da cui ha origine il condotto idrico Samsonovsky, si trova a un'altitudine di 22 m sopra il livello della baia. 5 fontane del Giardino Superiore fungono da riserva d'acqua per la Grande Cascata.
Ora qualche parola sulla fontana di Sansone, la principale tra tutte le fontane di Peterhof in termini di altezza e potenza del getto. Il monumento fu eretto nel 173 in onore del 25° anniversario della Battaglia di Poltava, che decise l'esito della Guerra del Nord a favore della Russia. Raffigura l'eroe biblico Sansone (la battaglia ebbe luogo il 28 giugno 1709, il giorno di San Sansone, considerato il patrono celeste dell'esercito russo), che squarciava la bocca di un leone (l'emblema dello stato della Svezia include l'immagine di un leone). Il creatore della fontana - K, Rastrelli. L'opera della fontana è sottolineata da un effetto interessante; quando le fontane di Peterhof si accendono, l'acqua appare nella bocca aperta del leone, e il torrente diventa via via sempre più alto, e quando raggiunge il limite a dimostrazione simbolica dell'esito del combattimento, le fontane iniziano a battere
"Tritoni" sulla Terrazza Superiore della Cascata ("Sirene e Naiadi"). Dalle conchiglie, dentro
che le divinità marine trombano, ruscelli di fontane eruttano in ampi archi: i maestri dell'acqua strombazzano la gloria dell'eroe.
Nel 1739. Per l'imperatrice Anna Ioannovna, secondo i disegni del cancelliere AD Tatishchev, fu realizzata una specie di fontana vicino alla Ice House: una figura a grandezza naturale di un elefante, dalla cui proboscide sgorgava un ruscello d'acqua alto 17 metri (acqua era alimentato da una pompa) e l'olio in fiamme veniva buttato fuori di notte. Prima di entrare nella ghiacciaia, anche due delfini hanno lanciato getti d'olio.
Nella maggior parte dei casi, le pompe venivano utilizzate per creare fontane a Peterhof. Pertanto, la pompa a vapore atmosferica è stata utilizzata per la prima volta per questo scopo in Russia. Fu costruito per ordine di Pietro I nel 1717-1718. ed è installato in uno dei locali della grotta del Giardino d'Estate per portare l'acqua alle fontane.
Le fontane di San Pietroburgo funzionano per cinque mesi (dal 9 maggio alla fine di ottobre) tutti i giorni (il consumo di acqua ogni 10 ore è di 100.000 m3).
Il giorno di San Sansone, il leone vittorioso, coincise con la sconfitta degli svedesi presso Poltava il 27 giugno 1709. "Il Sansone russo del ruggente leone austriaco, gloriosamente fatto a pezzi", hanno detto di lui i contemporanei. Sansone significa Pietro I, e sotto il leone - la Svezia, sullo stemma di cui è raffigurata questa bestia.
La Grand Cascade è composta da 64 fontane, 255 sculture, bassorilievi, mascheroni e altri dettagli architettonici decorativi a Peterhof, il che rende questa struttura di fontane una delle più grandi al mondo.
Un lussuoso tappeto è steso davanti all'Upper Garden Palace. La sua progettazione iniziale fu eseguita nel 1714-1724. architetti Braunstein e Leblond. Ci sono cinque fontane nel Giardino Superiore: 2 fontane di Square Ponds, Oak, Mezheumny e Neptune. (Vedi Appendice 4)
La pressione come forza trainante delle fontane
4.1 Forze della pressione del fluido.
L'esperienza quotidiana ci insegna che i liquidi agiscono con forze note sulla superficie dei solidi a contatto con essi. Chiamiamo queste forze le forze di pressione del fluido.
Coprendo con il dito l'apertura del rubinetto dell'acqua aperta, sentiamo la forza di pressione del liquido sul dito. Dolore nelle orecchie, sperimentato da un nuotatore che si immerge a grandi profondità, è causato dalle forze della pressione dell'acqua sul timpano. I termometri per acque profonde devono essere molto resistenti in modo che la pressione dell'acqua non li schiacci.
A causa delle enormi forze di pressione a grandi profondità, lo scafo di un sottomarino deve avere una forza molto maggiore dello scafo di una nave di superficie. Le forze della pressione dell'acqua sul fondo della nave sostengono la nave in superficie, bilanciando la forza di gravità che agisce su di essa. Le forze di pressione agiscono sul fondo e sulle pareti dei vasi pieni di liquido: versando del mercurio in un palloncino di gomma, vediamo che il suo fondo e le sue pareti sono piegati verso l'esterno. (Vedere Appendice 5.6)
Infine, le forze di pressione agiscono da parte di alcune parti del liquido su altre. Ciò significa che se rimuovessimo una parte del liquido, per mantenere l'equilibrio della parte rimanente, sarebbe necessario applicare determinate forze alla superficie formata. Le forze necessarie per mantenere l'equilibrio sono uguali alle forze di pressione con cui la parte rimossa del liquido ha agito sulla parte restante.
4.2 Pressione
Le forze di pressione sulle pareti di un recipiente contenente un liquido, o sulla superficie di un solido immerso in un liquido, non vengono applicate in nessun punto specifico della superficie. Sono distribuiti su tutta la superficie di contatto solido-liquido. Pertanto, la forza di pressione su una data superficie dipende non solo dal grado di compressione del fluido a contatto con essa, ma anche dalle dimensioni di tale superficie.
Per caratterizzare la distribuzione delle forze di pressione indipendentemente dalle dimensioni della superficie su cui agiscono, viene introdotto il concetto pressione.
La pressione su una sezione della superficie è il rapporto tra la forza di pressione che agisce su questa sezione e l'area della sezione. Ovviamente la pressione è numericamente uguale alla forza di pressione applicata alla superficie, la cui area è uguale all'unità.
Indicheremo la pressione con la lettera p. Se la forza di pressione su una determinata sezione è F e l'area della sezione è S, la pressione sarà espressa dalla formula
p = F/S.
Se le forze di pressione sono distribuite uniformemente su una certa superficie, la pressione è la stessa in ogni punto. Questa è, ad esempio, la pressione sulla superficie di un pistone che comprime un liquido.
Spesso, tuttavia, ci sono casi in cui le forze di pressione sono distribuite in modo non uniforme sulla superficie. Ciò significa che forze diverse agiscono sulle stesse aree in punti diversi della superficie. (Vedi Appendice 7)
Versare l'acqua in una nave, nella cui parete laterale sono realizzati gli stessi fori. Vedremo che il getto inferiore defluisce a una distanza maggiore, quello superiore a una minore.
Ciò significa che c'è più pressione sul fondo del recipiente che in alto.
4.3 Il principio di funzionamento dei vasi comunicanti.
I vasi che hanno una comunicazione tra loro o un fondo comune sono solitamente chiamati comunicanti.
Prendi una fila di vasi di varie forme, collegati sul fondo da un tubo.
Fig. 5. In tutti i vasi comunicanti l'acqua è allo stesso livello
Se versi del liquido in uno di essi, il liquido scorrerà attraverso i tubi ai vasi rimanenti e si depositerà in tutti i vasi allo stesso livello (Fig. 5).
La spiegazione è la seguente. La pressione sulle superfici libere del liquido nei vasi è la stessa; è uguale alla pressione atmosferica.
Pertanto, tutte le superfici libere appartengono alla stessa superficie piana e, pertanto, devono trovarsi sullo stesso piano orizzontale. (Vedi appendici 8, 9)
La teiera e il suo beccuccio sono vasi comunicanti: in essi l'acqua è allo stesso livello. Ciò significa che il beccuccio del bollitore deve raggiungere la stessa altezza del bordo superiore del recipiente, altrimenti il bollitore non può essere versato verso l'alto. Quando incliniamo il bollitore, il livello dell'acqua rimane lo stesso e l'erogatore scende; quando scende al livello dell'acqua, l'acqua inizierà a fuoriuscire.
Se il liquido nei vasi comunicanti è a livelli diversi (questo può essere ottenuto posizionando un setto o una pinza tra i vasi comunicanti e aggiungendo liquido a uno dei vasi), si crea la cosiddetta pressione del liquido.
La prevalenza è la pressione che produce il peso di una colonna di liquido con un'altezza pari al dislivello. Sotto l'influenza di questa pressione, il liquido, se il morsetto o il setto vengono rimossi, scorrerà nel recipiente dove il suo livello è più basso, fino a quando i livelli non diventano uguali.
Un risultato completamente diverso si ottiene se si versano liquidi disomogenei in diverse ginocchia dei vasi comunicanti, ovvero le loro densità sono diverse, ad esempio acqua e mercurio. La posta più bassa del mercurio rifila la posta più alta dell'acqua. Tenendo conto che la condizione di equilibrio è l'uguaglianza delle pressioni a sinistra ea destra, troviamo che l'altezza delle colonne di liquido nei vasi comunicanti è inversamente proporzionale alla loro densità.
Nella vita sono abbastanza comuni: varie caffettiere, annaffiatoi, bicchieri per la misurazione dell'acqua su caldaie a vapore, serrature, tubi dell'acqua, un tubo piegato con un ginocchio: tutti questi sono esempi di vasi comunicanti.
Il principio di funzionamento dei vasi comunicanti è alla base del lavoro delle fontane.
Disposizione tecnica delle fontane
Oggi, poche persone pensano a come funzionano le fontane. Ci siamo così abituati che, passando, ci limitiamo a gettare uno sguardo distratto.
E davvero, cosa c'è di così speciale? Getti d'acqua argentati, sotto pressione, si levano nel cielo e si disperdono in migliaia di spruzzi di cristallo. Ma in realtà, tutto non è così semplice. Le fontane sono a getto d'acqua, a cascata, meccaniche. Le fontane sono petardi (ad esempio, a Peterhof), di diverse altezze, forme e ognuna ha il proprio nome.
In precedenza, tutte le fontane erano a flusso diretto, ovvero funzionavano direttamente dalla rete idrica, ora utilizzano la rete idrica "a ricircolo", utilizzando potenti pompe. Le fontane scorrono anche in diversi modi: getti dinamici (possono cambiare l'altezza) e getti statici (il getto è allo stesso livello).
La maggior parte delle fontane conserva la loro storia
il loro aspetto, solo il loro "ripieno" è moderno. Sebbene, ovviamente, siano stati costruiti anche prima, per gloria, uno di questi esempi è la fontana nel Giardino di Alessandro.
Ha già 120 anni, ma alcune pipe sono state conservate in buone condizioni. (Vedi Appendice 10)
II ... L'azione di vari modelli di fontane.
Una fontana nel vuoto.
Ho svolto ricerche sull'argomento "Fontana nel vuoto". Per questo ho preso due boccette. Sul primo ho messo un tappo di gomma e con un tubo di vetro sottile l'ho attraversato. Metti un tubo di gomma all'estremità opposta. Ho versato dell'acqua colorata nella seconda fiaschetta.
Usando una pompa, ho pompato l'aria dalla prima boccetta, ho capovolto la boccetta. Ho immerso il tubo di gomma nella seconda borraccia d'acqua. A causa della differenza di pressione, l'acqua del secondo pallone è stata versata nel primo.
Ho scoperto che meno aria nella prima boccetta, più forte colpirà il getto della seconda.
Fontana dell'Airone.
Ho svolto ricerche sul tema della Fontana dell'Airone. Per questo, avevo bisogno di realizzare un modello semplificato della fontana di Airone. Ho preso una piccola fiaschetta e ci ho inserito un contagocce. Nel mio esperimento su questo modello, ho appoggiato la fiaschetta con il collo. Quando ho aperto il contagocce, l'acqua è uscita dal pallone in un ruscello.
Dopo, ho abbassato un po' la fiaschetta, l'acqua scorreva molto più lentamente e il flusso è diventato molto più piccolo. Dopo aver apportato le opportune modifiche, ho scoperto che l'altezza del getto nella fontana dipende dalla posizione relativa dei vasi comunicanti.
Dipendenza dell'altezza del getto nella fontana dalla posizione relativa dei vasi comunicanti. (Vedi Appendice 11)
Dipendenza dell'altezza del getto nella fontana dal diametro del foro.
(Vedi Appendice 12)
Conclusione: l'altezza del getto della fontana dipende da:
Dalla posizione relativa dei vasi comunicanti, maggiore è quello dei vasi comunicanti, maggiore è l'altezza del getto.
Minore è il diametro del foro, maggiore è l'altezza del getto.
Modello fontana
Per costruire una fontana su un terreno personale, è necessario creare un modello della fontana, capire come costruire una fontana e dove installare un serbatoio per l'approvvigionamento idrico. La costruzione della fontana è stata fatta in casa. Dopo aver decorato il modello della fontana stessa,
Con l'aiuto di un contagocce, vi è stata fissata una fiaschetta (vedi Appendice 13) Se si abbassa la fiaschetta,
quindi l'acqua uscirà molto lentamente e se alzi la fiaschetta sul secondo ripiano, l'acqua verserà in un grande ruscello.
III. Conclusione.
Lo scopo del mio lavoro era quello di ampliare l'area delle conoscenze personali sull'argomento "vasi comunicanti", di utilizzare le conoscenze acquisite per completare un compito creativo. Nel corso del lavoro ho risposto alla domanda: qual è la forza trainante dietro il lavoro delle fontane e sono stato in grado di creare vari modelli funzionanti di fontane.
Ho costruito un modello della fontana, studiato la disposizione tecnica delle fontane. Esperimenti condotti sull'argomento "vasi comunicanti".
In futuro, mio nonno ed io stiamo progettando di costruire una fontana sul nostro terreno personale, utilizzando le conoscenze e i dati che abbiamo ricevuto durante la ricerca sulla disposizione tecnica delle fontane.
Conclusione: L'acqua nella fontana nella fontana funziona secondo il principio della "Fontana dell'Airone".
IV. Bibliografia.
Enciclopedia fisica, Direttore generale A. Prokhov.
Città di Mosca. ed. "Enciclopedia sovietica" 1988, 705 pp.
DA Kuchariants e AG Raskina "Giardini e parchi di complessi di palazzi di San Pietroburgo e periferia".
Appendice 9.
Appendice 10.
Appendice 11.
Diametro del buco
Altezza del serbatoio
Altezza del getto
0,1 cm
50 cm
2,5 cm
0,1 cm
1 m
3,5 cm
0,1 cm
130 cm
5 cm
Appendice 12.
Diametro del buco
Altezza del serbatoio
Altezza del getto
0,1 cm
50 cm
2,5 cm
0,3 cm
50 cm
2 cm
0,5 cm
50 cm
1,5 cm
Appendice 13.
Appendice 14.
"Dizionario enciclopedico di un giovane fisico" Comp. V.A. Chuyanov - 2a Mosca: Pedagogia, 1991 - 336 pagine.
