Расчет потери потока по длине для модели фонтана

Научно – практическая конференция

«Познай самого себя»

Проект

Расчет потери потока по длине для модели фонтана.

« О, смертной мысли водомет,

О водомет неистощимый!»

Выполнил

ученик 9 «А» класса

Холодов Эдуард

Москва

2014

Содержание

Введение ………………………………………………………………………4

Историческая страничка………………………………………………………5

Глава I.

1.1 Сообщающиеся сосуды и их роль в создании модели…………………..6

1.2 Создание модели из конструктора « Лего»………………………………7

Глава II.

2.1 Производимые измерения…………………………………………………8

2.2 Потери напора……………………………………………………………..8

2.3 Расчет потери напора по длине……………………………………………9

Заключение……………………………………………………………………10

Список использованных источников ….……………………………….11

Введение

Актуальность проекта.

Говорят, есть три вещи, на которые можно смотреть бесконечно – огонь, звезды и  вода.

Созерцание воды - будь то таинственная глубина  ровной глади, или прозрачные струи, приливающиеся и торопящиеся  куда-то, как живые - не только приятно  для души и благотворно для  здоровья. Есть в этом что-то первобытное, отчего человек всегда стремится  к воде. Не зря дети могут часами играть даже у обычной дождевой лужи.

Отчего фонтаны так тянут к себе? Так волшебно завораживают? Может оттого, что в шуршании, шелесте, шуме их льющихся струй можно услышать смех русалки, строгий окрик водяного царя или всплеск золотой рыбки? Или оттого, что бьющиеся пенные струи пробуждают в нас те же радость и восторг, что и родники, ручьи и водопады. Воздух у водоема всегда чист, свеж и прохладен. Да и не зря говорят, что вода – «очищает», «омывает», не только тело, но и душу.

Наверное, каждый замечал, насколько  легче дышать возле воды, как исчезают усталость и раздражение, как  бодрит и одновременно умиротворяет нахождение вблизи моря, речки, озера  или пруда. Уже в древности  люди задумывались о том, как создать  искусственные водоемы, особенно интересовала их загадка бегущей воды.

Цель проекта: создать модель фонтана из конструктора, изучить физические явления и законы, проявляющиеся в действующей модели, интегрировать науку и искусство с целью формирования целостного восприятия мира

Объектом нашего исследования являются физические основы созданной модели фонтана

Предмет: исследование и вычисление потери напора в фонтане.

Гипотеза: проектная работа опирается на предположение о том, что у учащихся расширятся представления об физических явлениях.

Задачи проекта:

1. Проанализировать литературу по истории создания фонтанов.

2. Создать модель фонтана из конструктора

3. Создать презентацию для уроков физики, наглядно показывающую связь физики и искусства.

4.Расчитать потери напора по длине.

Методы исследования:

1. теоретический анализ;

2. эксперимент;

3. наблюдение

Историческая страничка.

Слово фонтан – латинского происхождения, происходит оно от латинского «фонтис», что переводится «источник». По смыслу это означает струю воды, бьющую вверх или под напором вытекающую из трубы. Есть водные фонтаны природного происхождения – фонтанирующие небольшими струями родники. Именно такие природные источники привлекали внимание человека с древнейших времён и заставляли задуматься, как использовать это явление там, где это необходимо людям. Первые фонтаны возникли в Древнем Египте и Месопотамии, о чем свидетельствуют изображения на древних надгробиях. Изначально они использовались не столько для красоты, сколько для полива выращиваемых культур и декоративных растений. Египтяне сооружали фонтаны во фруктовых садах возле дома.

Фонтаны появились и в древней Греции. Они имели  очень простое устройство, и совсем не были похожи на пышные фонтаны современности. Назначение их было сугубо практичным. Снабжать города и поселки водой. Постепенно греки начинали украшать свои фонтаны. Обкладывали их плиткой, строили статуи, добивались высоких  струй.  Фонтаны стали атрибутом почти каждого города. Выложенные мрамором, с мозаичным дном, они  совмещались то с водяными часами, то с водяным органом, то с кукольным  театром, где фигурки двигались  под воздействием струй. Вслед за древними греками, фонтаны начали строить в Риме. Само слово фонтан имеет римские  корни. Римляне значительно усовершенствовали  устройство фонтанов. Для фонтанов римляне делали трубы из обожженной глины или свинца. В эпоху расцвета Рима, фонтан стал обязательным атрибутом всех богатых домов. Дно и стенки фонтанов украшали плиткой. Струи воды били изо рта красивых рыб или экзотических животных.

Развитию фонтанов способствовало применение древнегреческими механиками закона сообщающихся сосудов. Декоративные фонтаны древних можно смело назвать прототипом современных фонтанов.

После падения древнего мира, фонтан вновь превращается лишь в  источник воды. Возрождение фонтанов как искусства начинается лишь во времена ренессанса. Фонтаны становятся частью архитектурного ансамбля, его ключевым элементом.

Наиболее известными являются фонтаны Версаля во Франции и  Петергофа в России.

Современные фонтаны красивы  не только днем, когда блестят и искрятся на солнце, но и вечером, когда они превращаются в цветомузыкальный водяной фейерверк. Погруженные в воду невидимые лампы делают ее струи то нежно-сиреневыми, то ярко-оранжевыми, почти огненными, то небесно-голубыми. Разноцветные струи бьются и издают звуки, сливающиеся в мелодию...

Глава 1

1.1 Сообщающиеся сосуды и их роль в создании модели

Закон сообщающихся сосудов гласит:

В сообщающихся сосудах поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне.

Сосуды, о которых говорится в этом законе, не должны иметь слишком малые диаметры, иначе будут наблюдаться капиллярные эффекты.

Для доказательства этого закона рассмотрим частицы жидкости, находящиеся в том месте, где соединяются сосуды. Так как эти частицы (вместе со всей остальной жидкостью) покоятся, то силы давления, действующие на них слева и справа, должны уравновешивать друг друга.

Но эти силы пропорциональны давлениям, а давления - высотам столбов жидкости, со стороны которых действуют эти силы.

Поэтому из равенства рассматриваемых сил следует и равенство высот столбов жидкости в сообщающихся сосудах.

1.2 Создание модели из конструктора « Лего»

Казалось конструктор и вода не совместимы,

но эти затруднения оказались преодолимы…

Глава II.

2.1 Производимые измерения.

Оборудование: манометр, сантиметровая лента, штангенциркуль.

Давление, мм. рт. ст.	Диаметр трубки, мм	Длина трубки, см
6 мм.рт.ст	5 мм	38 см
СИ:
799,8 Па	0, 005 м	0,38 м

2.2 Потери напора

Гидравлические потери принято разделять на два вида:

• потери на трение по длине — возникают при равномерном течении, в чистом виде — в прямых трубах постоянного сечения, они пропорциональны длине трубы; обусловлены силами трения между жидкостью и стенками трубы.

• местные гидравлические потери — обусловлены местными гидравлическими сопротивлениями — изменениями формы и размера канала, деформирующими поток. Примером местных потерь могут служить: внезапное расширение трубы, внезапное сужение трубы, поворот, клапан и т. п.

2.3 Расчет потери напора по длине

Заключение

На преодоление гидравлических потерь в различных технических системах затрачивается работа таких устройств, как насосы, воздуходувки.

Для уменьшения гидравлических потерь рекомендуется в конструкциях гидравлического оборудования избегать применения деталей, способствующих резкому изменению направления потока — например, заменять внезапное расширение трубы постепенным расширением, придавать телам, движущимся в жидкостях, обтекаемую форму и др.

Даже в абсолютно гладких трубах имеются гидравлические потери; при ламинарном режиме шероховатость мало на них влияет, однако при обычных в технике турбулентных режимах её увеличение, как правило, вызывает рост гидродинамического сопротивления.

Иногда, напротив, требуется ввести гидравлическое сопротивление в поток. Для этого применяются дроссельные шайбы, редукционные установки, регулирующие клапаны.

Фонтан - символ нескончаемой жизненной энергии. В фонтане вода находится в постоянном движении, а это активизирует энергию и не позволяет ей застаиваться. Вода в фонтанах стремится вверх.

Текущая и чистая вода привлекает положительную энергию

Фонтан – это и источник здоровья: ведь мельчайшие частички воды очищают от пыли воздух на десятки метров вокруг себя, ионизируют воздух, дарят живительную прохладу в солнечный день. Не случайно у фонтанов всегда так много людей: ведь падающие струи воды создают настроение умиротворения, радости, покоя, и негативные эмоции тают без следа.

Даже нарушений общественного порядка у фонтанов совершается на порядок меньше!

Список использованных источников

• Гусаров А.Ю. Петербург - столица фонтанов. Путеводитель по фонтанам Санкт-Петербурга. — СПб, 2008

• Гусаров А.Ю.,Краснов И.А. Фонтаны Петербурга и пригородов. — СПб, 2009.

• Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов

• Фабрикант Н.Я., Аэродинамика, ч. 1—2, Л.,1949— 64; Угинчус А. А., Гидравлика, гидравлические машины и основы сельскохозяйственного водоснабжения, К.—М., 1957,