Учебный центр «Крисмас+»

ФОНТАН ГЕРОНА И ЛАНДШАФТНЫЙ ДИЗАЙН

Автор: Перфильева Анастасия 10 класс

МБОУ «Хоринская средняя общеобразовательная школа №2»

Научный руководитель: Лебедева Татьяна Петровна

Актуальность темы. Знаменитый ученый древности Герон Александрийский придумал оригинальную конструкцию фонтана. Герон Александрийский, живший во II веке до нашей эры, был выдающимся физиком и механиком античного мира. В его произведениях мы находим описание различных механизмов, основанных на свойствах воздуха и сжатых газов, включая сотни необычных игрушек и занимательных приборов, будивших творческую философскую мысль. Некоторые идеи, которыми он пользовался, как бы опережали свое время на два... тысячелетия.

Я выбрала эту тему, так как меня увлекает вечная гармония воды, ее живость, ее красота, ее музыка. Действие воды на человека можно назвать поистине магическим. Журчание фонтана снимает стресс, успокаивает и заставляет забыть о тревогах. Мне захотелось узнать, как люди сумели использовать эту стихию на свое благо не только в практическом, но и в эстетическом плане. Не единым хлебом сыт человек, ему нужна еще и красота. И фонтан, я думаю, лучшее средство. Поэтому желание украсить свой приусадебный участок декоративным фонтаном стало моей главной целью. Да и маленький фонтанчик, оригинально украшенный, думаю, станет хорошим подарком. Но для этого я должна разобраться в физических основах принципа действия фонтанов.

Цель: путём систематизации и обобщения информации из разных источников подробно изучить с физической точки зрения принцип действия фонтанов, создать действующие модели фонтанов.

Поставленная цель предусматривает решение следующих задач:

· Подобрать, изучить и обработать различные источники информации по данному вопросу;

· Познакомиться с историей фонтанов;

· Изучить принцип действия фонтана Герона;

· Придумать ландшафтный дизайн с применением фонтана Герона;

· Изучить основные законы ландшафтного дизайна, для организации уголка отдыха.

Объект исследования: фонтаны Герона

Предмет исследования: создание действующей модели фонтанов Герона и их практическое применение

Методы исследования: теоретический, экспериментальный, практический, анализ, обобщение.

Работа включает обзор источников информации по проблеме исследования, в которой содержатся исторические факты и удивительное творение античного изобретателя Герона Александрийского - «вечный» фонтан. Древние Арабские рукописи донесли до нас рассказ об удивительных творениях античного изобретателя Герона Александрийского. Одно из них — красивая чудо-чаша в храме, из которой бил фонтан. Нигде не было видно никаких подводящих труб, а внутри — механизмов. Этим изобретением были заинтересованы великие державы, которые задавались вопросом: является ли оно вечным двигателем или просто является одним из универсальных двигателей древнегреческого ученого Герона Александрийского.

Вторая часть - Научно-исследовательская часть: эксперименты, позволяющие понять принцип действия фонтанов.

1.Эксперимент №1. «Начало».

Научное объяснение: это сжатый в бутылке воздух, стремясь расшириться, вытесняет воду.

2.Эксперимент №2. «Улучшенная модель». Первая опытная модель работает до тех пор, пока воздух достаточно сжат. Она будет работать дольше, если подкачивать воздух - если пропустить через пробку еще одну трубку. Эту трубку не нужно опускать до самой воды. Верхний конец ее отогнуть и дуть в него или накачивать воздух насосом с вентилем, Тогда фонтан будет работать, пока не кончится вода.

3.Эксперимент №3. «Действующая модель воздушного насоса Герона».

Это видимый парадокс "движения воды в гору". Если заткнуть пальцем выходную трубку второй бутылки - почувствуешь давление воздуха. Мы получили то, что называется "героновым компрессором", если присоединить шланг и аквариумный распылитель, то "продувка аквариума" будет работать до тех пор, пока вся вода из первой бутылки не перетечет во второй (если бутылка имеет большой объем, а трубка - тонкая, то этот компрессор может работать часами).

4.Эксперимент №4. «Вечный фонтан». Научное объяснение. Подъем воды в верхнюю чашу осуществляется за счет напора воды высотой H1, при этом воду фонтан поднимает на гораздо большую высоту H2, что на первый взгляд кажется невозможным. Ведь на это должно потребоваться гораздо большее давление. Фонтан не должен работать. Но знание древних греков оказалось столь высоко, что они догадались передавать давление воды из нижнего сосуда, в средний сосуд, не водой, а воздухом. Поскольку вес воздуха значительно ниже веса воды, потери давления на этом участке получаются очень незначительными, и фонтан бьет из чаши на высоту H3. Высота струи фонтана H3, без учета потерь давления в трубках, будет равна высоте напора воды H1.

Заключение. В результате работы получены следующие данные: модель изготовлена, проведена серия экспериментов по изучению свойств фонтана. 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.

Фонтан прост в исполнении и доступен. 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. Ну чем не чудо?

Конечно, сейчас проще купить готовый фонтан, работающий при помощи насоса. Не нужно изучать принцип его работы, придумывать дизайн. Но такой фонтан целиком и полностью зависит от электричества. А чудесное изобретение Герона может работать бесконечно долго безо всяких затрат электроэнергии. И дело не только в этом. Чем больше я разбиралась во всех тонкостях этого фонтана, тем больше меня восхищал как он, так и его изобретатель. Это открытие действительно стоит внимания, более того, оно стоит активного использования.

См. также

Учебное оборудование, производимое и поставляемое ЗАО «Крисмас+» для исследования биоты

Путеводитель по выбору оборудования для учебно-исследовательских работ

Этот материал опубликован в Сборнике тезисов участников VIII Международного конкурса «Инструментальные исследования окружающей среды»