Проект по физике «модель фонтана» (7 класс)

Геронов фонтан – рециркуляционная система без электричества

Герон Александрийский – это греческий механик и математик, живший во второй половине I века нашей эры. Этого ученого ставят в один ряд с самыми гениальными изобретателями человечества за всю его историю.

К изобретениям инженера причисляют: первые автоматические двери, самозаряжающийся арбалет, паровую турбину, первый одометр и многое, многое другое.
Подробности жизни Герона практически неизвестны

Этот изобретатель отметился созданием многих устройств, работающих с водой. К ним же и относится знаменитый фонтан без насоса.

Схема и принцип работы фонтана Герона

Классический фонтан Герона состоит из трех емкостей, соединенных между собой в определенной последовательности трубками. Ниже представлена схема взаимодействия этих сосудов.

Схема фонтан Герона

Первая емкость (№1) может быть открытой – таковой она чаще и делается.

Трубка из нее ведет в герметично закрытый сосуд (№2). Она достает практически до его дна.

Из крышки этого сосуда берет начало еще одна трубка. Она воды касаться не должна, поэтому и укорочена. Тянется трубка до следующего герметичного сосуда (№3), заканчиваясь точно под пробкой.

Еще одна трубка также практически достает до дна третьего сосуда. Ее второй конец выходит наружу и является патрубком, их которого будет бить струя.

Фонтан Герона из пластиковых бутылок

Работает это все по следующему принципу:

1. Третий сосуд (вторая герметично закрытая колба или №3) нужно до конца заполнить водой. Сделать это можно заранее, перед его закупориванием.
2. Затем в открытую емкость (№1) наливается немного воды.
3. Эта вода начинает перетекать в первую закрытую бутылку (№2), в результате чего замыкается цепь.
4. Вода под воздействием силы тяжести течет вниз. От этого в сосуде растет давление воздуха, который по цепочке передается в третью емкость (№3), выдавливая из нее воду. В результате она опорожняется, и вода перетекает в закрытую колбу номер один (№2).

Несложно понять, что как только вода в последней емкости закончится, фонтан прекратит свою работу. Это важная недоработка знаменитого ученого, которая не позволяет создать вечное устройство.

Но вопрос можно решить. Для того чтобы получить усовершенствованный фонтан Герона, конструкцию нужно, как это ни странно, упростить.

Вечный фонтан Герона своими руками из бутылок

Избавляемся от третьей емкости, которая, по сути, совершенно ни к чему не нужна. Схема будет состоять из одной герметичной и одной открытой емкостей и двух кусков трубок, разных по диаметру.

Чтобы поддерживать стабильное давление в системе, необходимо, чтобы сливная трубка была немного больше по диаметру, чем выходная, через которую будет бить струя.

Итак, емкости соединяются трубками. По короткой, которая не достает до воды, вода будет стекать из чаши вниз. По длинной, дотягивающейся практически до дна, жидкость будет подниматься обратно, снова восполняя уровень воды в чаше. В результате цепочка получается полностью замкнутой.

Практически пошаговая инструкция по изготовлению фонтана Герона

Для запуска вечного фонтана Герона наливаем в бутылку воду, чтобы закрыть полностью длинную трубку. Затем наливаем в чашу немного воды, и работа устройства начинается.

Если ничего не происходит, то необходимо удалить из системы воздушную пробку. Для этого можно всосать в себя воздух из выходного патрубка фонтана.

Фонтан Герона из двух бутылок можно собрать как первую пробу, прежде чем пытаться соорудить что-то более серьезное.

Все предельно просто. По такому принципу даже предлагается делать вечный двигатель. Для этого по ходу движения воды располагается турбина, которая приводится во вращение жидкостью.

По сути, схему можно еще упростить. На фото вечный двигатель, который придумал Роберт Бойль.

Конусовидный сосуд в основании соединен со шлангом. Если создать в нем перепад давления, за счет вытягивания воздуха по манере того, как это делают шоферы, сливая бензин из бака автомобиля, вода начнет подниматься выше своего уровня в сосуде. Цепь также замыкается, и фонтан будет работать бесконечно долго.

Вечный двигатель Роберта Бойля
Совет! Фонтан Герона из одной бутылки можно сделать по такому же принципу.

Пошаговая инструкция монтажа садового фонтана без насоса

Сделать рассматриваемую конструкцию достаточно просто. Вне зависимости от того, где будет располагаться фонтан (сад, дом, дача), алгоритм выполнения действий будет одинаковым.

Пошаговая инструкция изготовления энергонезависимого водопада:

1. Проделать небольшие отверстия в крышках (диаметр примерно 1–3 мм) — по 2 на каждую. Если материал пластиковый, то выполнить это можно при помощи раскалённого на огне гвоздя. Главное, чтобы отверстия были меньше по размеру, чем трубки, так как нужно обеспечить очень тугое соединение.
2. Один сосуд наполнить водой на 3/4 и закрыть крышкой.
3. Взять вторую ёмкость, также закрыть её пробкой.
4. В обе крышки резервуаров втянуть трубку, соединив их таким образом между собой. Продев её в отверстия, нужно сделать так, чтобы один конец практически оказался у дна пустого сосуда, а второй — под пробкой наполненного жидкостью.
5. Расположить ёмкость с водой чуть выше пустой.
6. Над сосудом с жидкостью поставить чашу. В её дне сделать 2 отверстия. В них вставить 2 трубки, выведя конец одной в наполненный резервуар, а второй — в пустой.
7. Расставить ёмкости в правильном порядке, сверху вниз — чаша, наполненная водой тара и пустая.
8. Загерметизировать места соединения трубок с крышками. Дождаться высыхания материала.
9. Залить 2 л воды в чашу и проверить работоспособность конструкции. После остановки можно поменять среднюю и нижнюю ёмкости местами, совершив таким образом повторный запуск устройства.

Безнапорный фонтан своими руками

Фонтан без подключения к электроэнергии и насоса – реалистичная задача. Модель не потребляет свет, являясь полностью автономной конструкцией. Кроме того, создание устройства не требует специальных навыков, дорогих материалов и специфичного оборудования.

Алгоритм работы

Основная задача мастера – конкретизировать размеры и выбрать тип. Возводить крупную пирамиду нерационально, т. к. технология Герона подразумевает плавное переливание жидкости. После определения местоположения приступайте к работе.

Пошаговая инструкция, как сделать фонтан своими руками на даче использования без насоса:

1. Простой способ конструирования – организация «вечного двигателя» путём создания сообщающихся сосудов. Подобный принцип фигурирует в школьной программе по изучению физики. Суть методики заключается в размещении контейнеров на разной высоте и наличия трубок для соединения. Водный обмен выполняется через переливание жидкости из одного резервуара в другой.
2. Баки разместите ступенчато и соедините их трубками, используя Т-образный переходник. Вода, поступая в верхний контейнер, без препятствий перемещается в другие отделы конструкции. Задача пользователя – обеспечить непрерывный поток.
3. В днищах двух бутылок просверлите отверстия диаметром чуть уже заготовленных трубок. Каналы установите в проделанные дырки и загерметизируйте. Повысить надёжность конструкции поможет холодная сварка или ремонтные аквастики.
4. Возьмите третий резервуар объёмом в два раза превышающим первые две бутылки. По центру днища закрепите переходник. Сделайте 2 дополнительных отверстий – протяните через них трубки от верхних сосудов и обработайте места стыков герметиком.
5. Установите готовый фонтан на участке.

Технология Герона несовершенна, т. к. не позволяет получить «вечный двигатель» – пользователю нужно контролировать наличие воды в конструкции. Усовершенствовать систему можно, убрав третий резервуар. Две ёмкости соедините короткой и длинной трубкой. При этом первая не должна доставать до дна бутылки – вода стекает вниз. Вторую разместите максимально близко к днищу – по ней жидкость будет подниматься. В результате получается замкнутая цепочка.

Изложенный принцип бесконечного фонтана работает без внешних источников энергии при надлежащей герметизации сосудов в местах соединения. В противном случае ёмкости будут протекать, снижая плавность перелива. В качестве отвода воды используйте дренажную систему или выход на грядки для полива растения и цветов.

Декорирование

Фонтан можно оформить в центре небольшого пруда

При декорировании фонтана без насоса своими руками учитывается месторасположение конструкции – дача, сад или дом. Невзирая на самодельную конструкцию, её внешний вид должен соответствовать ландшафтному дизайну. Эксперты рекомендуют использовать элементы декора, перекликающиеся с общим ансамблем загородного коттеджа и участка.

Если монтаж фонтана происходит на земельном участке, то в указанном месте делается небольшая ямка ~30 см в диаметре. Углубление выравнивается, покрывается щебёнкой мелкой фракции или галькой. Над возвышающейся частью производится укладка камней, по форме имитирующей скалы или иной природный ландшафт. Здесь же располагают декоративную чашу.

В качестве оформления используйте следующие идеи:

• высадка цветов;
• расстановка в контейнерах водяных растений;
• организация светодиодной подсветки;
• садовые фигурки;
• деревянные подмостки.

Дополнительные возможности

Поделки из пластиковых бутылок получаются очень красивыми, долговечными, необычными. Простые задумки может создать из них даже ребенок, а результат всегда впечатляет. Конечно можно сделать и фонтан, приложив немного усилий и фантазию.

В этом видео предлагаем вашему вниманию мастер-класс по созданию фонтана. Такую поделку можно сделать с ребенком для сада или школы.

Если есть желание вспомнить физику и удивить своего малыша знаниями, то попробуйте сделать фонтан Герона, который работает без внешнего источника энергии. Конечно, это не совсем так, так как через 15-50 минут потребуются некоторые действия, чтобы фонтан снова заработал. Но работает он действительно независимо от человека и его можно сделать своими руками.

Принцип действия заключается в том, что вода в верхнем сосуде создает избыточное давление в нижнем. При этом сжатый воздух из нижнего сосуда передает это давление в средний сосуд. Для создания фонтана понадобятся 3 пластиковые бутылки, несколько резиновых или стеклянных трубочек, клей (герметик) и ножницы. Подробности смотрите в видео:

Как сделать искусственный водопад

Далее перейдем к практичным советам, как сделать декоративный водопад на даче своими руками.

В большинстве случаев внешний вид садового водопада зависит от участка. Поэтому, если вы подсмотрели чью-то идею, это не значит, что она впишется в ваш ландшафтный проект.

Давайте коротко рассмотрим этапы постройки своего водопада:

1. Нужно выбрать подходящее место. Хорошо подумайте о конечной картине всего участка, чтобы все элементы ландшафта были сбалансированы. Если у вас нет фантазии, возможно, нужно обратиться за помощью к дизайнеру.
2. Устройство водопада. Как в любом водопаде, воде нужно от куда-то браться и куда-то течь. У нас это будет какая-нибудь благоустроенная впадина в земле. Из какого именно материала – решать вам, главное чтоб он был защищен от утечки воды.
3. Возведение холмика. Насыпь можно создать и из земли, которая появится при создании водоема, так как ее будет достаточно много. Для того, чтобы стекающая вода не разрушала гору, ее нужно защитить. Лучше всего, если это будет специальная пленка. Форму ручья можно задать из камней. Чем больше будет насыпанная возвышенность, тем выше будет ваш водопад.
4. Установка насоса. Насос выбирается в зависимости от того, какой мощности будет поток воды, и вообще, какого объема ваш пруд.
5. Декорация фонтана. В зависимости от того, какой у вас ландшафтный дизайн на участке, используйте различные элементы декора, чтобы украсить фонтан. Это может быть дерево, камень, стекло и т. д.

Поэтапное руководство сооружения водопада в своем саду (видео)

На картинке изображена наглядная примерная схема постройки фонтана

На этих схемах изображен распространенный способ постройки и декора прудика с водопадом своими руками. Для этого нужно учесть некоторые моменты:

• Отыщите чистое место. Обычно, для этого подойдет площадка 2 на 2 м. Расположение дачного водопада лучше продумать так, чтобы он был на расстоянии от дома не меньше 3м, а также листья и корни деревьев не испортили водоем.
• Продумайте геометрию берегов пруда и то, какая будет возвышенность. Нарисовать контур можно, например, используя песок.
• Сделайте яму и насыпь. Рекомендуем сделать глубину водоема не больше метра. Этого будет достаточно, чтобы красиво украсить дно, о выкопанной земли, чтобы сделать горку. Ее нужно будет хорошо утрамбовать.
• Подготовьте основу, чтобы можно было установить плиту. Это основание можно сделать, например, из кирпичей. При установке обязательно используйте уровень, чтобы плита лежала ровно. Дно пруда можно сделать из разного материала: бетона, пленки или кирпича. Также вы можете купить готовую емкость ПВХ. Она имеет множество вариантов форм. В случае бетонного основания водопада для пруда, сначала стелется гидроизоляция, потом устанавливается арматура. Теперь уже можно заливать поверхность бетоном толщиной не меньше 5 см. Также, как вариант, можно выложить дно из кирпича. Однако это достаточно трудоемкий процесс. Если на дне будет лежать специальная пленка, тогда перед тем, как ее расстелить, на дне ямы нужно 3-х сантиметровым слоем насыпать влажный песок. Пленка прижимается камнями.
• Гидроизоляция насыпи. Чтобы ниспадающая вода не размыла насыпь, ее нужно защитить от воды. Для этого прекрасно подойдет бутилкаучук.
• Установка самой плиты. Ее нужно разместить так, чтобы падающая на него вода была направлена в сам пруд. Если же ее форма не позволяет этого сделать, используйте другие камни и герметик.
• Монтировка насоса. Пользуясь инструкцией, поместите насос в воду. Шланг от него выведите наверх. Также проведите кабель питания к сети.
• Декорация водопада. Замаскируйте подведенный шланг. Это можно сделать камнями, и лучше, если они будут различные по величине. Запускайте систему.

Модель фонтана без насоса

Что представляет собой конструкция фонтана без насоса, собранная своими руками? основными элементами выступают три пластиковых бака разного объема с высотой в 40см и диаметром в 60см. При этом стенки бака надо покрыть акриловым лаком, а на дно укладывают булыжники таким образом, чтобы бак был примерно наполовину заполнен ими.

Стенки емкости можно сделать зеленого цвета, тогда будет создана иллюзия натурального водоема. В качестве декорирования пластиковой поверхности бака можно применять небольшие емкости с водными растениями, которые укрепляются на стенках.

Циркуляция воды будет обеспечиваться по принципу сообщающихся сосудов, когда жидкость из расположенного бака выше поступает в нижний. Для фонтанов небольших размеров, конструируемых своими руками, обычно применяют три бака, из которых два будут находиться на одном уровне, а большой внизу.

Конечно же, фонтан без насоса вовсе не обозначает, что нет возможности соорудить его довольно больших размеров. Многие шедевры ландшафтного искусства были созданы именно по такой технологии, когда насосы просто не могли применяться. Однако здесь существует и ряд вопросов, которые все равно надо решать.

Поэтому при необходимости устраивать большой фонтан, в котором струи будут бить высоко и под большим напором, все равно придется использовать электрический насос.

Установка фонтана без насоса

Вариант фонтана без насоса, как автономной независимой системы, придется по душе тем владельцам загородных домов, чьи участки находятся далеко от централизованной подачи воды или электроэнергии. Настольный фонтан (иными словами комнатный фонтан) расположенный в ограниченном пространстве изготавливается из дешевых, легких материалов, обустраивается за короткое время, потому вам не придется нанимать команду профессионалов или переплачивать за дорогостоящие комплектующие детали. К тому же любые устройства декорируются исключительно по вашим пожеланиям.

Для того чтобы соорудить свой домашний фонтан вам понадобится:

• несколько емкостей для воды;
• пара трубок;
• силикон для герметизации швов;
• рабочие инструменты;
• декорирующие элементы.

Подготовка к установке будущей конструкции начинается с тщательного планирования. Для начала вам стоит определиться с внешним видом фонтана, его габаритами и принципом работы. Устройство должно соответствовать по размерам с отведенным для него пространством в доме или на улице. В садах располагаются более габаритные системы, а вот подвесные домашние фонтаны рекомендуется делать компактными. Дальше, конструкция собирается – оптимальный способ так называемые сообщающие сосуды. Системы, внутри которых создаются простые перепады уровней воды, не нуждаются в дополнительной нагрузке со стороны насосной станции.

Устроенный во дворе фонтан станет источником такой необходимой прохлады летом и дополнит любой стиль утонченностью и простотой. Позвольте себе немного изысканной простоты во дворе или оранжерее.

Для создания необычного фонтана собственными руками понадобится немного фантазии и терпения

Дырявый пакет

Для опыты нам понадобятся:

• пакет с застежкой,
• вода,
• шпажки.

Пакет наполняем водой и застегиваем застежку.
Аккуратно протыкаем пакетик шпажками

Обратите внимание, что пакет не протекает несмотря на то, что он дырявый. Дело в том, что при медленном прокалывании пакета, эластичный пластик успевает «обхватить» шпажку и не позволяет воде просачиваться

Очень интересно использовать вместо шпажек острые цветные карандаши! Но у нас нет хорошей точилки, чтобы получить действительно супер острые карандашики.

3. Вытаскиваем все шпажки. Лучше обратиться за помощью, чтобы получилось максимально быстро.

4. Наблюдаем за дальнобойностью струй воды. Как и в случае с бутылкой с вертикально расположенными отверстиями, чем ближе к дну пакета дырочка, тем сильнее напор воды.

Если у Вас нет зип-пакета, проделайте эксперимент с обычным «кулечком» и напишите нам о том, что получилось.

Удачных экспериментов! Наука – это весело!

Ваша Галина Кузьмина

Если на даче или дома скопилось большое количество пластиковых бутылок из-под газированной воды, не спешите выбрасывать их на свалку — они еще могут пригодиться в хозяйстве. Например, пустая тара подойдет для изготовления простых самодельных фонтанчиков, при помощи которых легко организовать оросительную систему полива газона (на тот случай, если под рукой нет дождевателей и разбрызгивателей для огорода).

А еще вы можете с пользой провести свободное время вместе с детьми, сделав фонтан из пластиковой бутылки. Такая самоделка будет очень интересной для юных изобретателей и достаточно проста в изготовлении.

Устройство декоративного фонтана для маленького пруда своими руками

Все фонтаны для декоративных прудов устраиваются практически по одинаковой схеме с небольшими различиями. Используется разный материал для сооружения емкости под сооружение, применяется либо подводный, либо надводный насос, выбирается наилучшее местоположение фонтана в водоеме, способ разбрызгивания воды и т. п. Начинать работу следует, как и в случае с устройством бассейна или водоема, с выбора места.

Нужно учитывать наличие и степень уклона земли на данном участке. Лучше выбирать для фонтана низину, что позволит увеличить насыщение воздуха влагой, а также скорректировать объемы грунтовых вод

Для устройства фонтанов в водоемах необходимо, чтобы рядом располагались точки электропитания и водопровод. Нужно учитывать наличие и степень уклона земли на данном участке. Лучше выбирать для фонтана низину, что позволит увеличить насыщение воздуха влагой, а также скорректировать объемы грунтовых вод.

При устройстве фонтана в пруду на даче своими руками не рекомендуется размещать его на слишком открытых площадках, поскольку прямые солнечные лучи спровоцируют цветение воды. Также нежелательно близкое соседство больших деревьев (из-за мощных корней и листопада).

Выбор формы и размеров конструируемого своими руками декоративного фонтана для пруда будет зависеть от индивидуальных пожеланий и имеющихся средств, которые придется вложить в данную конструкцию. Задачу существенно облегчит наличие на участке уже построенного водоема, тогда останется только оснастить его фонтаном.

Если же водоема нет, то придется сначала соорудить чашу для гидротехнической установки, а затем уже и сам фонтан. Совсем не обязательно делать масштабный водоем, достаточно выполнить миниатюрную чашу, причем используя какие-либо старые предметы — тазы, бочки и т. п. В этом случае форма фонтана и его размеры будут напрямую зависеть от выбранной емкости, останется только ее декорировать.

Определившись с формой и размерами будущего фонтанчика для пруда на даче, нужно набросать на бумаге схему с указанием всех параметров и деталей конструкции.

Для создания фонтана своими руками на даче можно применять самый различный бросовый материал: автомобильные шины, бочки, тазы и пр. Кроме того, можно купить готовые емкости (пластиковые или стеклопластиковые). Можно сделать чашу под фонтан из пленки или железобетона — материал используется тот же, что и для сооружения водоемов. Главное требование, которое предъявляется к материалу, — это высокие прочностные характеристики и устойчивость к перепадам температуры.

Сам фонтан можно купить в готовом виде или смастерить самостоятельно из подручных средств, используя различный отделочный материал — стеклянные изделия, керамические детали, природный камень, речную гальку, бамбуковые стебли, декоративную плитку и т. д.

Что касается растений для водоема с фонтаном, изготовленными своими руками, то схема их высадки такая же, как и при устройстве водоемов

Делаем своими руками

Это инструкции для начинающих, а также для более опытных домашних мастеров.

Приведем несколько примеров, и коротко расскажем об их реализации в условиях дома или квартиры. Немного о том, как подключить оборудование, обеспечить желаемый внешний вид.

Небольшой настольный фонтан

Если можно размещать на столе или на полу.

Инструкция будет выглядеть примерно следующим образом:

• Выберите достаточно вместительный пластиковый контейнер. Убедитесь, что он целый;
• Возьмите погружной насос, подключите к нему обычный шланг для воды. Желательно прозрачный;
• Эту конструкцию следует установить на дне емкости, а затем засыпать дно камнями, каким-то декором для аквариума;
• Постарайтесь засыпать контейнер так, чтобы насос и трубку не было видно;
• На трубку можно установить конструкцию, за счет которой и будет создаваться интересный визуальный эффект при подаче напора воды;
• Залейте воду внутрь, подключите насос к сети, и сделайте пробный пуск.

Желательно, чтобы насос позволял регулировать напор. А крепление деталей нужно осуществлять с помощью водостойкого герметичного клея.

Настольная конструкция

Подобный фонтанчик можно установить на столе, тумбе или подоконнике. Плюс в том, что для размещения конструкции требуется минимум пространства.

Во многом напоминает предыдущий вариант. Только здесь можно обойтись насосом меньшей мощности.

• Основой будет выступать большая чаша. Желательно внешне красивая, и обязательно герметичная, без повреждений;
• Внутрь устанавливается насос со шлангом;
• Сверху засыпается выбранный вами декор;
• Сам шланг можно пропустить через трубку из бамбука;
• С другой стороны фонтана разместите натуральный бамбук;
• Вся конструкция будет удерживаться галькой.

Остается лишь залить чашу водой, и сделать пробный пуск.

Каскад

Также рассмотрим еще один вариант фонтана. Это каскад.

Его суть заключается в том, что вода проходит несколько препятствий, прежде чем оказаться в основной емкости.

Преимущество фонтана-каскада в том, что его можно смело устанавливать не только в доме или квартире, но также и на открытом воздухе. Выглядит действительно эффектно. Ведь вода будет постепенно перетекать из одной емкости в другую. Никаких строгих ограничений относительно числа емкостей нет.

Саму конструкцию реализовать не сложно. В самом низу будет располагаться большая основная емкость. Здесь же будет размещаться насос. Чем выше располагается верхняя чаша, тем мощнее должен быть насос.

Смысл в том, чтобы насос подавал воду наверх по трубке, она наполняла самую верхнюю чашу, а их нее, словно по лесенке, вода спускалась вниз. И так циркулировала по всему фонтану. Тут можно установить чаши под определенным углом, чтобы реализовать перелив.

Более продвинутые мастера могут реализовать у себя дома или в квартире фонтан Герона.

Кстати, про Герона и его фонтан есть интересный подробный материал. Оставим его по этой ссылке, чтобы каждый желающий мог почитать.

Watch this video on YouTube

На этом у нас все

Всем спасибо за внимание!. Обязательно подписывайтесь, оставляйте комментарии, задавайте актуальные вопросы и рассказывайте своим друзьям о нашем проекте!. Обязательно подписывайтесь, оставляйте комментарии, задавайте актуальные вопросы и рассказывайте своим друзьям о нашем проекте!

Обязательно подписывайтесь, оставляйте комментарии, задавайте актуальные вопросы и рассказывайте своим друзьям о нашем проекте!