Как сделать фонтан своими руками без насоса: Как сделать фонтан своими руками в домашних условиях без насоса: рабочая схема

Как сделать фонтан без насоса — каталог статей на сайте

Конечно, очень легко сделать фонтан с использованием водяного насоса. Но насос нужно покупать, а свободные деньги есть не всегда. Кроме того, насос требует регулярного обслуживания, периодического ремонта, потребляет немало электроэнергии. Впрочем, от идеи обзавестись небольшим фонтаном отказываться не нужно – ведь его можно сделать и без насоса.

Принцип работы фонтана без насоса

Для этого используется известный принцип сообщающихся сосудов, который проходят еще в средней школе. Суть в том, что нужно разместить два сосуда на разной высоте, которые между собой будут соединены трубкой. При этом вода будет естественным образом перетекать из верхнего сосуда в нижний.

Для фонтана данный механизм придется усовершенствовать. Два сосуда надо поставить на одинаковой высоте и соединить их сразу двумя трубками. Данные трубки подключают к т-образному переходнику. Если налить в такое устройство воду, то вода будет литься вниз и выливаться через имеющийся здесь переходник.

Конструкция фонтана без насоса

Для фонтана без насоса, сначала нужно подобрать два подходящих сосуда. Лучше из пластика, например, большие бочки или канистры. Главное чтобы оба используемых сосуда были абсолютно одинаковыми по размеру и форме.

После этого обе емкости соединяют тонкой трубочкой. Лучше всего выбирать трубочку действительно тонкую, так как чем тоньше она будет, тем дольше будет литься из фонтана вода.

Трубку вставляют в нижние части сосудов. Оптимально – просверлить два небольших отверстия в дне каждого из сосудов. Отверстия надо делать чуть меньше, чем диаметр имеющейся трубки (она должна вставляться в отверстия туго). При этом ее лучше дополнительно обработать герметиком, чтобы вода не протекала в местах соединения трубки с емкостями.

Третий сосуд должен быть вдвое больше, чем два уже имеющихся. Объем из двух верхних сосудов, которые были соединены трубкой, должен полностью умещаться в этом нижнем сосуде.

На дне третьего сосуда, строго по центру устанавливают т-образный переходник. После этого, в стенках большого сосуда, у самого дна, рассверливают два отверстия. Через эти отверстия протягивают два шланга, которые идут от верхних сосудов. Их тоже нужно хорошо загерметизировать, чтобы через отверстия не просачивалась вода.

Как установить фонтанчик без насоса

Далее нужно правильно расположить на участке фонтанчик. Нужно помнить, что верхние сосуды должны быть расположены на одном уровне друг с другом и при этом выше нижнего сосуда. Если расположить такой фонтан на улице, то, в принципе, можно сделать так, чтобы вода лилась непосредственно на землю. Но если фонтан хочется поставить в помещении, то придется сделать нижнюю емкость съемной, чтобы воду из этого сосуда можно было в любой момент переливать в верхние сосуды.

Теперь остается только украсить фонтан. Здесь советы давать было бы делом неблагодарным, так как это зависит от предпочтений каждого и его фантазии.

Фонтан без использования насоса не стоит делать большим. Если хочется поставить водную конструкцию большого размера, то здесь не обойтись без насоса, так как нижеописанная технология для большого протока воды не приспособлена.

ПО ТЕМЕ:

Фонтан для дачи: что понадобится для устройства 

Как сделать фонтан в саду

Фонтанчик своими руками — очень просто

Золотой фонтанчик из шины

Оставьте Ваш отзыв

Average rating:  

 0 reviews

Tags:

водоемдачасад

Фонтан Герона своими руками.

Как сделать фонтан без насоса?

Содержание

1. Фонтан Герона своими руками. Как сделать фонтан без насоса?
2. Фонтан Герона из одной бутылки. Как сделать фонтан Герона своими руками из бутылок
   • Что Вам нужно: Расходные материалы
   • Что вам нужно: Инструменты и оборудование
   • Шаг 1: Сделайте резервуар фонтана
   • Шаг 2: Сверление отверстий
   • Шаг 3: Сверление отверстий Часть 2
   • Шаг 5: Подсоединяем трубки фонтана Герона
   • Шаг 6: Добавьте воду и наслаждайтесь!
3. Фонтан Герона расчет. «Вечный» фонтан Герона
4. Вечный фонтан Герона на даче. Фонтан Герона: как он работает
5. Фонтан Герона генератор. Фонтан Герона: диковинный декор, работающий без электричества
   • Фонтан Герона: как он работает
6. Фонтан Герона время работы. Фонтан Герона
7. Видео ФОНТАН ГЕРОНА ВЕЧНЫЙ ? Как Такое Возможно ?

Фонтан Герона своими руками. Как сделать фонтан без насоса?

Если 2 августа в вашем городе выключили все фонтаны — не беда: «ПМ» расскажет вам о том , как соорудить свой собственный. Принцип его работы известен уже как минимум 2000 лет , он не требует никаких насосов , а тем более электричества. Фонтан Герона — это три сообщающихся сосуда , которые заставляют струю бить гораздо выше поверхности.

Принцип работы фонтана Герона

Изобретение фонтана приписывают греческому механику и геометру Герону Александрийскому, жившему во II веке до н.э. Все начинается с центрального сосуда с водой. Из него вода поступает во второй (пустой) сосуд, который находится ниже (относительно уровня моря), чем центральный сосуд. Кроме отверстия, через которое поступает жидкость, у второго сосуда нет никаких других отверстий, поэтому в сосуде создается избыточное давление. Сжатый этим давлением воздух по трубке поступает в третий сосуд, где и выталкивает находящуюся в нем воду. Чем больше перепад высот между центральным и вторым сосудом, тем сильнее будет напор воды в героновом фонтане.

Изначально конструкция Герона (или, по другим источникам, его коллеги Ктезибия) не предполагала трех сосудов: «двухцилиндровый распылитель однократного действия» был задуман как два сосуда, один расположен выше другого. Сосуды соединены трубкой. До тех пор, пока воздух не нагнетается в верхний сосуд, система находится в равновесии; однако если начать нагнетать воздух в верхний сосуд, то вода из нижнего польется вверх. Более того, она будет продолжать литься вверх даже после того, как вы перестанете нагнетать воздух.

Фонтан Герона из одной бутылки. Как сделать фонтан Герона своими руками из бутылок

В этом описании я собираюсь рассказать вам, как сделать фонтан Герона, который не требует электричества. Хотя, вы сможете обмануть людей, и заставить их думать, что он работает именно так. Мы будем делать фонтан Герона своими руками из обычных бытовых материалов. Это очень легко построить, и это будет идеальный проект, чтобы делать его с вашими детьми. Может быть, вы могли бы даже провести урок по динамике жидкости или постоянном движении?

Герон (Heron, Hero) Александрийский был математик и изобретатель. Он хорошо известен своим паровым двигателем, Aeolipile и многими другими изобретениями, которые используют пневматику (Википедия). Я собираюсь попытаться воссоздать одно из моих любимых изобретений Герона — «Фонтан Герона».

Общая стоимость постройки = $2 (вам потребуется выпить 3 бутылки газировки).

Что Вам нужно: Расходные материалы

(3) Бутылки с водой 0,5 литра
(1) 9″ Длина трубки
(1) 11″ Длина трубки
(1) 15″ Длина трубки
Небольшое количество пластилина или герметика

Примечание: Трубка для аквариумов 3/16″ (5 мм) или любая другая с тонкими жёсткими стенками. Почти любая трубка будет работать, даже гибкая, но с жёсткой очень легко работать. Я, например, набрал подходящие трубки в местном магазине для домашних животных по цене около $0,50 за фут.

Что вам нужно: Инструменты и оборудование

Ножницы
Дрель (ручная или электрическая)
5/32″ (4 мм) сверло (чуть меньше диаметра трубки)

Вы подготовили материалы и инструмент, и начнём рассказ, как сделать фонтан Герона своими руками.

Шаг 1: Сделайте резервуар фонтана

Разрежьте одну из бутылок пополам как показано на рисунке. Не выбрасывайте донышко бутылки, вы можете использовать его, чтобы заполнить фонтан, когда мы всё сделаем.

Шаг 2: Сверление отверстий

Вам потребуется просверлить по 2 отверстия в каждой крышке. Перед началом сверления отверстий в колпачке, подложите кусок деревяшки в качестве опоры крышки.

Когда вы закончите с первой крышкой, используйте её в качестве ориентира для сверления отверстий во второй крышке. Вы можете совместить колпачки верхними крышками при сверлении отверстий. Теперь вы должны иметь крышки, каждая из которых имеет отверстия, просверленные примерно в том же месте.

Шаг 3: Сверление отверстий Часть 2

Возьмите одну из крышек, и используйте её в качестве ориентира для сверления отверстий в нижней части одной из оставшихся нетронутыми бутылок. Это будет в конечном итоге бутылка {B}, как показано на рисунке ниже.

Шаг 5: Подсоединяем трубки фонтана Герона

Подсоедините трубки, как показано на рисунке выше. Все соединения должны быть герметичными. Если вы использовали сверло на 5/32, они должны получиться. Если нет, то просто добавьте небольшое количество пластилина (или герметика) для герметизации отверстия вокруг трубки. Также необходимо герметизировать соединение между бутылкой {A} и {B}. Вы можете увидеть его в первой картине. Остальные соединения не протекут, и я там не использовал герметик.

Примечание: Убедитесь, что трубки находятся на соответствующих высотах в каждой бутылке. Эти высоты очень важны!

Шаг 6: Добавьте воду и наслаждайтесь!

Теперь всё, что вам нужно сделать, это заполнить бутылку {b} водой, и скрутить всю систему вместе. Чтобы фонтан Герона, собранный своими руками заработал, добавьте воду в верхнюю бутылку {а}. Наслаждайтесь домашним фонтаном без электричества!

Фонтан Герона расчет. «Вечный» фонтан Герона

Вещей, которые способны работать самостоятельно, без внешнего источника энергии, не так уж и много, и особое место среди них занимает фонтан Герона. Его основным достоинством является то, что он работает благодаря естественным законам природы, не затрачивая при этом сторонней энергии. На самом деле все не совсем так – это не вечный двигатель и уж тем более не источник дармовой энергии. Такому фонтану нужна регулярная «перезарядка» – в зависимости от конструкции, она может потребоваться через каждые 15-50 минут. В принципе, это несложная процедура, которая потребует от человека поменять местами пару емкостей.

Фонтан Герона — это диковинный декор, работающий без электричества. Это интересное «сооружение» можно сделать самостоятельно в домашних условиях и удивить своих друзей.

Древнеарабские 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 — механических устройств. Откуда же бралась вода? Почему устремлялась вверх?! Даже современный человек удивился бы. Ведь это вопреки закону всемирного тяготения! Но увидеть прапраправнука героновского фонтана можно было на недавней выставке научно-технического творчества молодежи. Среди ее экспонатов демонстрировался сосуд, очень похожий на древнюю чашу. Из него тоже фонтанировала вода. Сосуд можно было потрогать, взять в руки… Но как и откуда бил фонтан — оставалось секретом. Чудо? — Нет, — ответил автор игрушки Виктор Жигунов. И объяснил нам принцип действия на простейшей модели.

А тут вам объяснит принцип работы фонтана Герона Александр Пушной в начно-популярной передаче «Галилео. Эксперимент. Фонтан Герона»

Именно независимой работой интересен фонтан Герона. Многие современные юные исследователи часто пытаются создать такой аппарат своими руками. Как это сделать, можно посмотреть в роликах и почитать на других сайтах, где подробно показан алгоритм создания фонтана Герона из разных подручных средств.

ФОНТАН ГЕРОНА СВОИМИ РУКАМИ

Как сделать фонтан Герона из пластиковых бутылок

Фонтан Герона без трубок

ЗДЕСЬ ВЫ МОЖЕТЕ НАЙТИ ИНТЕРЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

О СОЗДАНИИ ФОНТАНА ГЕРОНА

***

Как сделать фонтан Герона из бутылок (полное иллюстрированное описание и расчеты)

***

Секрет фонтана Нерона спустя 20 веков

***

Тут вы сможете прочитать о самом Героне Александрийском.

Вечный фонтан Герона на даче. Фонтан Герона: как он работает

Если бросаться умными терминами, то в основу работы фонтана Герона положен принцип гидропневматики – работу по выталкиванию воды вверх струей производит воздух и сама жидкость. Естественно, дело здесь не обходится без гравитации, благодаря которой в системе фонтана создается необходимое давление. Такой фонтан состоит минимум из трех емкостей.

1. Чаша. Назовем ее точкой отсчета – стартом, с которого жидкость начинает свое движение в системе фонтана Герона. Это обычная открытая емкость, изготовленная по типу миски или тарелки. Из нее по тонкой трубке вода поступает в пустую емкость, расположенную в самом низу фонтана.
2. Нижняя пустая емкость. Она служит для достижения двух целей. Во-первых, стекающая с чаши вода сжимает содержащийся в ней воздух и тем самым создает давление, необходимое для выталкивания воды струей вверх. И, во-вторых, в ней собирается вода, которая создает это давление (то есть та, которая стекает вниз). Здесь она и остается до следующей перезарядки фонтана.
3. Верхняя емкость – в заряженном состоянии она с водой. Именно эта жидкость и выталкивается наружу в виде тонкой струи воды. Выталкивается она благодаря сжатому воздуху – давлению, образовавшемуся в нижней колбе. Этот воздух по тонкой трубке поступает в верхнюю колбу, вытесняя оттуда жидкость, которая изливаясь фонтанчиком, снова попадает в чашу, откуда, опять-таки, стекает в нижнюю колбу.

Фонтан Герона генератор. Фонтан Герона: диковинный декор, работающий без электричества

Вещей, которые способны работать самостоятельно, без внешнего источника энергии, не так уж и много, и особое место среди них занимает фонтан Герона. Его основным достоинством является то, что он работает благодаря естественным законам природы, не затрачивая при этом сторонней энергии.
На самом деле все не совсем так – это не вечный двигатель и уж тем более не источник дармовой энергии. Такому фонтану нужна регулярная «перезарядка» – в зависимости от конструкции, она может потребоваться через каждые 15-50 минут. В принципе, это несложная процедура, которая потребует от человека поменять местами пару емкостей. Именно независимой работой интересен фонтан Герона, о самостоятельном изготовлении которого мы и поговорим в этой статье. Вместе с сайтом Дом Мечты мы разберемся с его конструкцией, изучим принцип работы и ответим на вопрос, как сделать это чудо своими руками?

Как сделать фонтан Герона фото

Фонтан Герона: как он работает

Если бросаться умными терминами, то в основу работы фонтана Герона положен принцип гидропневматики – работу по выталкиванию воды вверх струей производит воздух и сама жидкость. Естественно, дело здесь не обходится без гравитации, благодаря которой в системе фонтана создается необходимое давление. Такой фонтан состоит минимум из трех емкостей.

1. Чаша. Назовем ее точкой отсчета – стартом, с которого жидкость начинает свое движение в системе фонтана Герона. Это обычная открытая емкость, изготовленная по типу миски или тарелки. Из нее по тонкой трубке вода поступает в пустую емкость, расположенную в самом низу фонтана.
2. Нижняя пустая емкость. Она служит для достижения двух целей. Во-первых, стекающая с чаши вода сжимает содержащийся в ней воздух и тем самым создает давление, необходимое для выталкивания воды струей вверх. И, во-вторых, в ней собирается вода, которая создает это давление (то есть та, которая стекает вниз). Здесь она и остается до следующей перезарядки фонтана.
3. Верхняя емкость – в заряженном состоянии она с водой. Именно эта жидкость и выталкивается наружу в виде тонкой струи воды. Выталкивается она благодаря сжатому воздуху – давлению, образовавшемуся в нижней колбе. Этот воздух по тонкой трубке поступает в верхнюю колбу, вытесняя оттуда жидкость, которая изливаясь фонтанчиком, снова попадает в чашу, откуда, опять-таки, стекает в нижнюю колбу.

Источник: https://interior.ru-best.com/idei-dizayna/fontan-gerona-usovershenstvovannyy-fontan-gerona-iz-butylok

Фонтан Герона время работы. Фонтан Герона

Фонтан Герона  — придуманный Героном Александрийским остроумный прибор, служащий одним из образчиков знаний древних (за 200 лет до н.  э.) в области гидростатики и аэростатики .

Прибор состоит из трёх сосудов , помещённых прямо один над другим и сообщающихся между собой: два нижних закрытые, а верхний имеет форму открытой чаши, в которую наливается вода, а также и в средний сосуд, через отверстие в дне чаши, потом закрываемое. По открытой трубке, идущей от дна чаши почти до дна самого нижнего сосуда, вода течёт из чаши вниз и, сжимая находящийся там воздух, увеличивает тем его давление . Нижний сосуд сообщён со средним посредством открытой трубочки, начинающейся в верхнем дне его и идущей до верхнего дна среднего сосуда, так что находящийся здесь над поверхностью воды воздух также сжимается. Производя давление на воду, воздух заставляет её подниматься из среднего сосуда по особой трубке, проведённой почти от его дна в верхнюю чашу, где из конца этой трубки, возвышающейся над поверхностью воды, и бьёт фонтан. Высота фонтана, в идеальных условиях, равна разнице уровней поверхности воды в среднем и нижнем сосудах. Но трение жидкости, движущейся в трубках, и другие причины уменьшают высоту фонтана. Вода фонтана, падающая в чашу, течёт из неё по трубке в нижнее отделение прибора, где уровень воды постепенно повышается, и потому высота давящего столба, измеряемая от названного уровня до уровня воды в чаше, постепенно уменьшается; уровень же воды в среднем сосуде, по мере расходования воды фонтаном, понижается. По этим двум причинам высота фонтана постепенно убывает и, наконец, движение воды прекращается. Фонтан Герона очень прост в изготовлении.

Столб воды в верхнем сосуде до её поверхности в нижнем, создает избыточное давление в нижнем сосуде. Сжатый воздух из нижнего сосуда передает полученное давление в средний сосуд, тем самым оказывая давление на воду. Далее вода поднимается в третий сосуд и вырывается фонтаном вверх.

СПб., 1890—1907.

Источник: https://interior.ru-best.com/idei-dizayna/fontan-gerona-usovershenstvovannyy-fontan-gerona-iz-butylok

Видео ФОНТАН ГЕРОНА ВЕЧНЫЙ ? Как Такое Возможно ?

10 ВЕЩЕЙ, КОТОРЫЕ ВЫ ДОЛЖНЫ ЗНАТЬ О НАРУЖНЫХ ФОНТАНАХ

Открытый фонтан может превратить однообразное жилое пространство на открытом воздухе в уютное и расслабляющее место. Выбор подходящего фонтана для оформления вашего ландшафтного дизайна – это сочетание личных предпочтений и практичности. Знание этих 10 пунктов об уличных фонтанах может помочь вам решить, какой фонтан лучше всего подходит для вашего проекта.

Источник питания

Фонтаны на открытом воздухе имеют различные варианты питания, два из которых наиболее распространены: проводное питание и питание от солнечной батареи. Зашитые фонтаны работают от источника электроэнергии. В большинстве районов только лицензированный электрик может установить проводной уличный фонтан, поскольку он считается дополнением к электрической сети вашего дома. Уличные фонтаны на солнечных батареях довольно популярны, потому что они не требуют жесткого подключения к электросети вашего дома. Солнечные батареи на этих фонтанах обеспечивают достаточную мощность для работы насоса в нормальных условиях.

Большинство уличных фонтанов подключены к домашнему водопроводу. Эти фонтаны имеют непрерывную подачу воды, поэтому, пока вода включена, они не пересохнут. Есть несколько небольших фонтанов, которые можно наполнить водой из шланга без необходимости постоянного подключения. Как правило, в фонтанах, которые можно наполнять из шланга, используется насос, который непрерывно рециркулирует воду через фонтан. Эти фонтаны необходимо периодически проверять, чтобы убедиться, что в них достаточно воды.

Различные варианты отделки

Отделка фонтана существенно влияет на внешний вид фонтана и уход за ним. Бетонные и каменные фонтаны обычно не требуют такого ухода, как некоторые другие. Каменные фонтаны, как правило, выглядят немного более естественно и могут сливаться с окружающей средой. Бронзовые и медные фонтаны приятно контрастируют с природными пейзажами. Они могут потребовать немного больше ухода, чем другие виды отделки. В конечном счете, отделка — это прежде всего эстетическое соображение, которое требует, чтобы вы принимали во внимание окружающее пространство.

Варианты освещения

Вы хотите, чтобы ваш фонтан видели и наслаждались им. Если вы планируете проводить время во дворе, когда на улице темно, варианты освещения помогут вам сфокусировать внимание на фонтане. В то время как некоторые фонтаны имеют встроенную подсветку, также можно разместить подсветку вокруг фонтана. Если вы считаете, что белый свет слишком резкий для расслабляющей атмосферы, которую вы создаете во дворе, выберите цветной свет. Янтарный свет часто считается успокаивающим. Разноцветные огни могут стать забавным элементом.

Местоположение имеет значение

Расположение фонтана — один из самых важных выборов, который вам предстоит сделать. Большие фонтаны не следует ставить ни на что, потому что вам потребуется полный доступ ко всему фонтану. Фонтаны меньшего размера не следует размещать в местах с зеленью или другими объектами, которые могут их загораживать. Если для фонтана требуется постоянная подача воды или проводной источник энергии, крайне важно учитывать расположение водопроводных линий и электрических соединений.

Дополнительный декор

Фонтаны могут стоять отдельно в вашем открытом жилом пространстве; тем не менее, большинство людей предпочитают украшать помещение дополнительным декором. Мощеная дорожка, ведущая к фонтану, или водоем вокруг фонтана — два возможных варианта. Посадка цветов или почвопокровных растений вокруг фонтана помогает добавить красоты отдельно стоящему фонтану.

Эффективность использования воды

Город Сан-Диего разрешает жителям использовать наружные декоративные фонтаны в периоды ограничения подачи воды, если в фонтане есть рециркуляционный насос. Уличные фонтаны с рециркуляционными насосами продолжают использовать одну и ту же воду до тех пор, пока воду не нужно будет слить для очистки или пока она не испарится и ее не потребуется наполнить. Это не только экономит воду, но и может помочь вам контролировать свои счета за воду, поскольку фонтан не использует воду постоянно.

Очистка фонтана

Все фонтаны необходимо периодически очищать. Слой водорослей может испортить внешний вид вашего фонтана. У некоторых фонтанов есть цикл очистки, который помогает поддерживать их чистоту. Даже если есть цикл очистки, вы все равно должны слить воду из фонтана и протереть его. У каждого производителя фонтанов есть рекомендации по очистке производимых ими фонтанов. Следуя этим указаниям, вы сможете поддерживать свой фонтан в отличной форме.

Зимний уход

Людям, проживающим в местах с отрицательными температурами в зимние месяцы, необходимо ухаживать за фонтаном, чтобы он не треснул при замерзании воды. Почти все фонтаны должны быть слиты до первой глубокой заморозки. Если фонтан подключен к водопроводу дома, необходимо установить запорный клапан, чтобы можно было перекрыть воду и предотвратить замерзание труб. Некоторые люди предпочитают накрывать фонтан в зимние месяцы. Если фонтан остроконечный или имеет сложные декоративные акценты, убедитесь, что вес снега и льда не будет давить на эти области, если он будет закрыт.

Особые указания

Если приобретаемый вами уличный фонтан должен быть подключен к водопроводу или проводке, вам может потребоваться разрешение. Обращение в орган по обеспечению соблюдения строительных норм и правил в вашем районе является наиболее эффективным способом определить, требуется ли разрешение. Вы также должны знать о любых местных ограничениях на воду, поскольку они могут повлиять на то, сколько воды вы можете использовать для своего фонтана и как часто вы можете наполнять его или добавлять в него больше воды. Знание того, как любые правила, постановления или ограничения, касающиеся местоположения, повлияют на использование вашего фонтана, может помочь вам спланировать покупку. Источники: http://www.sandiego.gov/water/conservation/drought/prohibitions. shtml http://www.thisoldhouse.com/toh/photos/0,20605450_21175721,00.html http://www.sunset. .com/garden/backyard-projects/great-ideas-fountains http://depositphotos.com/search/outdoor-fountain.html?5o4hoq&qview=2189049

Создание парящего фонтана со стробоскопическим эффектом

Научные проекты

12 отзывов

Аннотация

Можете ли вы заставить воду падать? Или заставить капли воды парить в воздухе? Хотя вы, возможно, не сможете заставить воду бросить вызов гравитации, вы можете создать иллюзию , которую она создает, используя то, что называется стробоскопическим эффектом. В этом проекте вы будете использовать стробоскопический эффект, чтобы построить свой собственный фонтан «левитирующая вода».

Сводка

Физика

Краткосрочная (2–5 дней)

Нет

Требуются материалы из хозяйственного магазина или интернет-магазина.

Низкий (20–50 долларов США)

Для этого проекта необходимо использовать стробоскоп. Мигающие огни могут быть небезопасны для людей с эпилепсией или другими состояниями, чувствительными к свету.

Ben Finio, PhD, Science Buddies

Цель

Разработайте и постройте фонтан с «парящей водой», который будет выглядеть так, будто капли воды застыли в воздухе.

Введение

Деревянная рама поддерживает трубку над емкостью с водой с насосом внутри. На врезке показаны капли воды, которые выглядят так, как будто они застыли в воздухе.

Стробоскопический эффект — это оптическая иллюзия , создаваемая повторяющимися вспышками яркого света. Чтобы понять эффект, представьте, что вы смотрите на часы, у которых есть только секундная стрелка. Стрелка совершает один оборот каждые 60 секунд. Если вы будете держать глаза открытыми и смотреть на часы, то увидите, что секундная стрелка непрерывно движется вперед.

Теперь представьте, что вы закрываете глаза и открываете их очень ненадолго через определенные промежутки времени.

• Если вы будете открывать глаза каждые 60 секунд, каждый раз, когда вы открываете глаза, вы будете видеть секундную стрелку в одном и том же месте, потому что она совершит один полный оборот. Для вас это будет выглядеть так, как будто секундная стрелка вообще не двигалась.
• Если вы будете открывать глаза каждые 59 секунд, секундная стрелка будет совершать меньше одного полного оборота каждый раз, когда вы открываете глаза. Будет казаться, что он движется назад .
• Если вы будете открывать глаза каждые 61 секунду, секундная стрелка совершит чуть более одного полного оборота, и будет казаться, что она снова движется вперед, но гораздо медленнее.

На рис. 1 показаны эти три сценария.

Стробоскопический эффект работает аналогичным образом, за исключением того, что вместо того, чтобы периодически закрывать глаза и открывать их, вы держите глаза открытыми, а объект освещается ярким стробоскопическим светом, который периодически вспыхивает. Число вспышек в секунду называется стробоскопом 9.0100 частота . Частота измеряется в герц (Гц) . Например, частота 10 Гц означает, что стробоскоп вспыхивает 10 раз в секунду.

Период — это количество времени от начала одной вспышки до начала следующей вспышки. Вы можете рассчитать период, используя это уравнение:

Уравнение 1:

[Включите JavaScript для просмотра формулы]

Таким образом, стробоскоп с частотой 10 Гц имеет период 1/(10 Гц) = 0,1 секунды.

Чтобы стробоскопический эффект работал хорошо, частота стробоскопического света должна быть выше порога слияния мерцания . Это означает, что свет будет мигать достаточно быстро, чтобы ваш глаз воспринимал непрерывное освещение, а не мерцающий свет. Иногда этот эффект также называют постоянством зрения . Однако, если свет мигает слишком медленно, вы увидите темные периоды между вспышками, и движение объектов будет выглядеть рывками.

Стробоскопический эффект работает с вращающимися объектами, такими как часы, вентилятор или колесо со спицами, но он также работает с рядом падающих объектов, таких как поток капель воды. В этом проекте вы будете использовать приложение стробоскопа на своем телефоне, чтобы освещать падающие капли воды. Как поясняется в
В этом видео стробоскопический эффект может создать впечатление, что капли воды замерзают в воздухе, движутся вверх или очень медленно падают.

Примечание. Съемка объектов, освещенных стробоскопом, затруднена из-за так называемого эффекта скользящего затвора . Вы увидите этот эффект в виде темных полос, проносящихся по экрану на видео, но лично вы его не увидите.

Чтобы стробоскопический эффект работал хорошо, частота стробоскопического света должна быть очень близка к частоте падающих капель воды (количество капель в секунду). Вспышки света также должны быть очень короткими. Это приведет к яркому и чистому освещению. Если вспышки света будут слишком длинными, капли воды будут казаться размытыми.

Продолжительность каждой вспышки света контролируется частотой стробоскопа и его рабочим циклом . Рабочий цикл — это процент каждого периода, в течение которого горит стробоскоп. На рис. 2 показаны два шаблона мигания, оба с частотой 10 Гц (это означает, что они мигают 10 раз в секунду с периодом 0,1 секунды).

Первый шаблон имеет рабочий цикл 50 %, поэтому стробоскоп включается в течение половины каждого периода и выключается в течение половины каждого периода (0,05 секунды каждый). Второй шаблон имеет рабочий цикл 10 %, поэтому стробоскоп включается только в течение 10 % каждого периода (0,01 секунды) и выключается в течение 90% каждого периода (0,09 секунды).

Для этого проекта важно найти приложение, позволяющее независимо настраивать частоту и рабочий цикл стробоскопа. Некоторые приложения стробоскопа могут позволить вам управлять только частотой.

Теперь, когда вы понимаете стробоскопический эффект, частоту и рабочий цикл, вы готовы построить свой собственный фонтан с «парящей водой»!

Термины и понятия

• стробоскопический эффект
• оптическая иллюзия
• частота
• герц (Гц)
• период
• порог слияния мерцания
• постоянство зрения
• эффект скользящих ворот
• рабочий цикл

Вопросы

• Как работает стробоскопический эффект?
• Какая связь между частотой и периодом?
• Как вы думаете, как частота стробоскопа повлияет на видимое движение падающих капель воды?
• Должен ли рабочий цикл вашей стробоскопической лампы быть высоким или низким, чтобы получить хорошую иллюзию стробоскопического эффекта? Почему вы выбрали этот ответ?

Библиография

• Fritzel Media (18 марта 2020 г. ). Высокоскоростная камера исследует левитирующие капли воды. Проверено 1 июня 2022 г.

.

• isaac879 (17 февраля 2018 г.). Левитирующие капли воды — Мой проект RGB Time Fountain. Проверено 1 июня 2022 г.

.

• ЭлектроБУМ (3 июля 2013 г.). Световой эффект стробоскопа (эксперимент с левитирующей водой). Проверено 1 июня 2022 г.
• Персонал научных друзей (без даты). Процесс инженерного проектирования. Проверено 1 июня 2022 г.

.

Материалы и оборудование

Примечание: это инженерный проект. Как построить свой фонтан «левитирующая вода» решать вам, поэтому в проекте нет точного перечня материалов. Если у вас есть вопрос о материалах для этого проекта, вы можете задать его на наших форумах «Спросите эксперта».

• Небольшой водяной насос со скоростью потока примерно 1 галлон в минуту (GPM) или меньше. Насосы доступны в Интернете, в хозяйственных магазинах и в магазинах товаров для аквариумов.
• Блок питания, совместимый с вашей помпой. Многие небольшие насосы не подключаются напрямую к настенной розетке. Вам нужно будет прочитать инструкцию к вашей помпе, чтобы выяснить необходимое напряжение. Например, для насоса на 12 вольт потребуется
  Адаптер постоянного тока на 12 вольт.
• В зависимости от вашей помпы и источника питания вам могут понадобиться инструменты для зачистки проводов, чтобы обрезать провода источника питания, и зажимы типа «крокодил», чтобы подсоединить их к помпе. Подробнее см. Процедура.
• Гибкая трубка, совместимая с вашей помпой (около 3 футов или 1 метр). Трубка измеряется по внутреннему диаметру (ID) и внешнему диаметру (OD). Внутренний диаметр вашей трубки должен соответствовать соплу вашего насоса. Трубка с внутренним диаметром 1/8 дюйма хорошо подходит для создания капель воды. Если у вашей помпы большое сопло, вам может потребоваться купить дополнительные трубки меньшего диаметра: например, трубка с внутренним диаметром 1/8 дюйма и наружным диаметром 3/16 дюйма подойдет к трубке с внутренним диаметром 3/16 дюйма и дюйма наружного диаметра, так что вы можете соединить две части трубки, чтобы уменьшить диаметр.
• Маленький С-образный зажим
• Лента
• Чаша или другой контейнер
• Вода
• Материалы для изготовления рамы, удерживающей трубку на высоте примерно 1 фута или 30 см над емкостью для воды. Вы можете использовать обрезки дерева или строительные игрушки, такие как LEGO® или K’Nex®, или вы можете просто прикрепить трубку к предмету мебели, например к стулу. Совет: Мы не рекомендуем использовать картон в качестве строительного материала, так как вода может разбрызгиваться, и ваша рама намокнет.
• Телефон или планшет с приложением для стробоскопа. Приложение должно позволять вам регулировать как частоту, так и рабочий цикл стробоскопа. Примечание. Некоторые стробоскопы, предназначенные для танцевальных вечеринок, , а не , хорошо подходят для этого проекта. Они не мигают с достаточно высокой частотой и не позволяют регулировать скважность стробоскопа.
• Дополнительно: штатив для устойчивости телефона
• Доступ в темную комнату, где можно выключить свет и закрыть любые оконные шторы или жалюзи, либо возможность провести эксперимент ночью.

Отказ от ответственности:
Science Buddies участвует в партнерских программах с
Домашние Научные Инструменты,
Amazon.com,
Каролина Биологический и
Джамеко Электроникс.
Доходы от партнерских программ помогают поддерживать

Science Buddies, общественной благотворительной организации 501(c)(3), и пусть наши ресурсы будут бесплатными для всех. Нашим главным приоритетом является обучение студентов. Если у вас есть какие-либо комментарии (положительные или отрицательные), связанные с покупками, которые вы сделали для научных проектов из рекомендаций на нашем сайте, сообщите нам об этом. Напишите нам на
[email protected].

Экспериментальная процедура

Примечание: Этот технический проект лучше всего описывается техническим проектом .
процесс, , в отличие от научного метода . Вы можете спросить
вашему учителю, приемлемо ли следовать процессу инженерного проектирования для
ваш проект, прежде чем вы начнете. Вы можете узнать больше о процессе инженерного проектирования
в друзьях по науке
Руководство по процессу инженерного проектирования.

Проблесковый маячок Предупреждение

Стробоскопы могут быть небезопасны для людей с эпилепсией или другими состояниями, чувствительными к свету.

Соберите свой левитирующий фонтан

Соберите экспериментальную установку, как показано на рис. 3 и описано в следующих шагах. Вы также можете посмотреть это видео, чтобы узнать, как построить фонтан. Однако помните, что это инженерно-конструкторский проект, поэтому ваш фонтан не обязательно должен выглядеть точно так, как показано на видео.

1. Соберите раму, чтобы поддерживать трубку на высоте одного фута над емкостью с водой. Каркас можно сделать из обрезков дерева или других материалов. Совет: не используйте картон, бумагу или другие материалы, которые теряют свою прочность при намокании, так как вода может разбрызгиваться.
2. Наполните емкость водой и поставьте ее на дно рамы.
3. Прочтите инструкцию к помпе. Некоторые насосы являются «погружными», то есть они предназначены для погружения в воду, а другие нет. Некоторые насосы являются «самовсасывающими», что означает, что они могут первоначально всасывать воду через трубу, а другие — нет. Это определит, где вы разместите помпу. Возможно, вам придется поместить насос непосредственно в емкость с водой или рядом с емкостью с трубкой, входящей в воду.
4. При необходимости подсоедините трубку к входному патрубку помпы и опустите ее в емкость с водой.
5. Подсоедините трубку к выходному патрубку помпы, протяните ее вдоль рамы и направьте конец вниз в емкость с водой. Прикрепите трубку к раме с помощью ленты, чтобы зафиксировать ее на месте. Совет. Трубка небольшого диаметра (около 1/8 дюйма) хорошо подходит для создания капель воды. Если ваша помпа имеет насадку большего размера, вы можете перейти на трубки меньшего диаметра, используя переходники или отрезки трубок, которые вставляются друг в друга (рис. 4).
6. Убедитесь, что ваш насос готов к перекачиванию воды. (Он должен быть либо погружен в воду, либо иметь трубку, входящую в воду, в зависимости от типа насоса.) Предостережение: Некоторые насосы могут перегреться и выйти из строя, если они работают без прохождения через них воды.
7. Подключите источник питания к помпе. Способ их подключения будет зависеть от приобретенного насоса и блока питания. На рис. 5 показан один пример. Ваша помпа может иметь красный провод или знак «+», указывающий на положительное соединение. Два провода настенного адаптера зачищаются и соединяются с проводами помпы зажимами типа «крокодил». Будьте осторожны, так как помпа включится, как только вы подключите источник питания. Совет: Если помпа работает в обратном направлении (она не всасывает воду или пускает в воду пузырьки) или вообще не работает, положительный провод помпы может быть соединен с отрицательным проводом. вашего источника питания. Чтобы исправить это, поменяйте местами положительный и отрицательный провода. )
8. Смотрите, как вода вытекает из трубы. Если вода выходит в виде серии быстрых капель, вы готовы перейти к следующему разделу. Если вода кажется струей или сплошным потоком, нужно замедлить течение воды вниз. Поместите С-образный зажим на трубку, как показано на рис. 6. Затяните зажим, чтобы отрегулировать скорость потока воды, пока она не будет падать в виде серии быстрых капель.

Проверка стробоскопического эффекта

Теперь, когда вы закончили строительство фонтана, пришло время протестировать его и настроить для создания иллюзии «парящей воды».

1. Выключите весь свет в комнате и закройте все шторы или жалюзи.
2. Включите помпу.
3. Откройте приложение стробоскопа на телефоне. Установите рабочий цикл на 10 % и частоту примерно на 30 Гц.
4. Направьте телефон на капли воды спереди. Медленно начните увеличивать частоту, по 1 Гц за раз.
5. Внимательно следите за каплями воды. В каком направлении они движутся? Изменяется ли их кажущаяся скорость или направление при изменении частоты строба?
6. Продолжайте увеличивать частоту стробоскопа. Если вы видите иллюзию, исчезает ли она в какой-то момент?
7. Продолжайте регулировку частоты. Можете ли вы найти частоты, на которых появляются капли воды?
   1. Медленно двигаться вверх?
   2. Медленно двигаться вниз?
   3. Парить на месте?
8. При необходимости вы также можете попробовать отрегулировать частоту капель воды, затянув или ослабив С-образный зажим. Затягивание зажима должно снизить частоту (меньше капель в секунду), а ослабление зажима должно увеличить частоту (больше капель в секунду). Если у вас возникли проблемы с иллюзией, просто отрегулировав свет стробоскопа, попробуйте отрегулировать зажим, а затем попробуйте снова протестировать разные частоты стробоскопа.
9. Есть и другие параметры, которые можно изменить, чтобы изменить внешний вид фонтана.
   1. Если в комнате все еще достаточно светло (например, дневной свет просачивается через шторы), попробуйте запустить фонтан ночью.
   2. Попробуйте изменить угол, под которым вы освещаете капли воды. Что произойдет, если вы держите телефон над каплями или сбоку от них, а не перед ними? Только будьте осторожны, не уроните телефон в воду!
   3. Попробуйте изменить цвет фона фонтана, поставив его перед стеной другого цвета или держа за ним кусок картона или другого материала.
10. Продолжайте настраивать свой фонтан, пока не решите, что у вас есть лучшие условия для вашей иллюзии. Тогда вы готовы показать свой фонтан семье, друзьям или на научной ярмарке! Сможете ли вы убедить людей, что капли воды падают вверх или парят в воздухе? Могут ли люди понять, как работает иллюзия?

Задать вопрос эксперту

У вас есть конкретные вопросы по вашему научному проекту? Наша команда ученых-добровольцев может помочь. Наши эксперты не сделают всю работу за вас, но они сделают предложения, дадут рекомендации и помогут устранить неполадки.

Задать вопрос

Варианты

• Можете ли вы сделать видео вашего фонтана? Обратите внимание, что съемка стробоскопического эффекта может быть сложной задачей. Возможно, вам придется вручную настроить параметры камеры вместо того, чтобы оставлять ее в автоматическом режиме. Экспериментируйте, пока не найдете настройки, которые работают лучше всего. Ваш телефон может не позволять запускать приложение стробоскопа и одновременно использовать камеру, поэтому для съемки вам может понадобиться отдельный телефон или камера. Даже в этом случае свет от стробоскопического приложения на вашем телефоне может быть недостаточно ярким для записи хорошего видео. Вы можете использовать отдельный
  стробоскоп, который будет намного ярче. Стробоскопы дорогие, так что поищите, можете ли вы одолжить их у учителя естественных наук в вашей школе. Вы также можете создать свой собственный более яркий стробоскоп (см. следующий пункт).
• Вы можете создать свой собственный более яркий стробоскоп, используя
  светодиодные ленты и
  Ардуино. Вы можете запрограммировать Arduino так, чтобы светодиоды мигали с определенной частотой и рабочим циклом. См. видео Фонтана времени RGB для примера. Этот проект потребует предыдущего опыта работы с Arduino или готовности учиться. Увидеть друзей по науке
  Как использовать ресурс Arduino для помощи.
• Можете ли вы попробовать стробоскопический эффект на вращающемся объекте, таком как вентилятор или колесо?

Вакансии

Если вам нравится этот проект, вы можете изучить следующие родственные профессии:

• Руководство по проекту научной ярмарки
• Другие подобные идеи
• Идеи проекта по физике
• Мои любимые

Лента новостей по этой теме

,
,

Процитировать эту страницу

Общая информация о цитировании представлена ​​здесь. Обязательно проверьте форматирование, включая заглавные буквы, для используемого метода и при необходимости обновите цитату.

MLA Style

Финио, Бен.