Фонтан Герона

Примерно между I и II веками нашей эры жил великий математик Герон Александрийский. За свою жизнь он создал множество изобретений, и одно из таких - «Фонтан Герона».

Актуальность и новизна нашего исследования заключается в том, что мы обосновали принцип работы фонтана Герона и исследовали множество параметров влияющих на его работу

Цель работы: простроить фонтан Герона и объяснить, как он работает. Исследовать, как соответствующие параметры влияют на высоту струи.

Задачи:

1. Создать экспериментальную установку.

2. Объяснить явление на качественном уровне.

3. Создать теоретическую модель и выявить параметры, от которых зависит высота фонтана.

4. Проверить теоретическую модель серией экспериментов.

Мы создали следующую экспериментальную установку, которая состояла из чаши, в которую мы наливали воду, среднего сосуда с водой, нижнего полого сосуда. Измерения проводились с помощью датчика давления PASCO и линейки, с помощью которой, мы измеряли высоту струи фонтана и размеры сопел. Для нашей установки мы рассчитали теоретическую максимальную высоту фонтана, и она равнялась 44 см, что является отклонением от практики не более чем на 10%.

Но как это происходит? Если налить в верхнюю чашу воды, то вода по трубке начинает стекать в нижнюю емкость, вытесняя оттуда воздух. Поскольку сама нижняя емкость полностью герметична, то воздух, выталкиваемый водой, по герметичной трубке, передает воздушное давление в среднюю ёмкость. Давление воздуха в средней емкости начинает выталкивать воду, и фонтан начинает работать.

После нахождения максимальной высоты фонтана, мы исследовали множество параметров, таких как:

- время работы фонтана - 88 с,

- разница высот между верхним и нижним сосудами от 45 см до 90 см,

- вид насадков – цилиндрический, 6 мм, коноидальный 3 мм, коноидальный 1 мм,

- объём воды в среднем сосуде от 0,25 л до 3 л,

- внутренний диаметр трубок, соединяющих верхний и нижние сосуды от 3 мм до 15 мм. По результатам, полученным в ходеисследования этих параметров, мы построили

графики, описывающие зависимость высоты фонтана от данных параметров, и выяснили, что некоторые параметры не влияют на высоту струи фонтана. Таким образом, нами был создан фонтан Герона и исследованы его свойства. Наш фонтан можно использовать на практике для демонстраций его работы.

Литература:

1. Кезерашвили Я., Сапожников А. Волшебный фонтан. Квант. №4, 2007.

Автор: Скибо Алексей Класс: 10А, Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №93 Барабинского района Новосибирской области (МБОУ СОШ №93)

Научные руководители: Солодовников Михаил Юрьевич, учитель физики МБОУ СОШ №93, Солодовникова Галина Николаевна, учитель физики МБОУ СОШ №93

• Цели
• Задачи
• Актуальность
• Результаты
• Применение
• Оборудование