Мост из воды.
Саврасов Алексей
Гимназия №406, 9В
Руководитель: Седова Ирина Игоревна
Научный консультант: Ковтун Владимир Павлович
Нами был получен и исследован «Мост из воды» - перешеек, созданный при помощи дистиллированной воды и создания довольно мощных электрических полей.
Тема создания подобных перешейков вряд ли является особенно актуальной в нашу эпоху. Тем не менее, исследования по созданию таковых периодически проводятся. Не так давно (в 2007 году) явление водного мостика было переоткрыто в Техническом Университете Граца. Историческое же открытие жидкого диэлектрического перешейка совершил английский инженер Уильям Армстронг в 1893 году.
Меня привлекли к этому исследованию возможность поработать с электричеством и сам опыт по созданию жидкого моста. В интернете я натолкнулся на видеозаписи, на которых запечатлено исследование – они выглядят потрясающе.
Итак, мы попробовали самостоятельно создать жидкий диэлектрический перешеек. О возможности его создания мы узнали из одной из задач «Турнира юных физиков» - ежегодного мероприятия, в котором наша гимназия регулярно принимает участие.
Условие задачи с турнира (дословно):
Если подать высокое напряжение к жидкости (напр., к деионизованной воде) в двух касающихся друг друга стаканах, может образоваться жидкий перешеек. Исследуйте это явление. (Работать с высокими напряжениями можно только под надлежащим контролем. Уточните действующие у вас правила).
Несколько изменив условия, мы воссоздали этот опыт.
Практически всё оборудование для опытов нашлось в кабинете физики, а именно:
Трансформатор напряжения (до 25кВ на выходе)
Различные стаканы из стекла и пластмассы
Дистиллированная вода (1-3 литра)
Перчатки резиновые, диэлектрические
Поднос
Пара шприцов: 30мл и 10мл
Линейка с делениями.
Нами был проведён ряд опытов с различными по материалу (пластмассовыми и стеклянными) стаканами. Результаты исследований представлены в нашей работе в таблице №1.
Мы выяснили:
1) В результате установки стаканов на расстояния от 0,5см до 3см появляются разряды электрического тока (между бортиками стаканов)
2) При установке стаканов на малые расстояния (0,7см и менее) максимальное напряжение, выдаваемое трансформатором, самопроизвольно уменьшается.
3) Разницы между материалом стаканов (пластмасса или стекло) практически нет.
4) Перешеек появляется в среднем при расстоянии между стаканами 0,2см.
Далее я выдвинул свою гипотезу происхождения данного явления, она заключается в следующем.
В данном опыте происходит поляризация диэлектриков (воды и воздуха).
1) Молекулы дистиллированной воды, являясь полярными диполями, при попадании в электрическое поле выстраиваются по его линиям. И пропускают заряд электрического тока.
2) Воздух, являясь неполярным диэлектриком, пропускает заряд тока вследствие смещения положительных и отрицательных зарядов молекул.
Уменьшение напряжения, выдаваемого генератором высокого напряжения на малых расстояниях, происходит вследствие уменьшения сопротивления воздуха между стаканами с уменьшением расстояния между ними. Уменьшается и напряжение, выдаваемое генератором.
Итак, в результате исследований нами был получен жидкий мост и сделаны следующие выводы:
1) Создание жидкого моста возможно при наличии воздуха и дистиллированной воды.
2) Создание жидкого перешейка вполне возможно в комнатных условиях.
Узоры на песчаном дне
Савушкин Станислав
ГБОУ Гимназия № 406, 9 класс
Руководитель: Седова Ирина Игоревна
Известно, что в солнечный день на небольшой глубине в море или бассейне можно наблюдать узоры из чередующихся светлых и темных полос на дне. В своей работе я попытался объяснить это явление теоретически и провел ряд экспериментов для детального изучения этого явления.
Цель работы:
- Выяснить происхождение узоров на дне;
- Исследовать связь между волнами на воде и узором на дне;
- Выявить параметры, влияющие на этот узор.
Появление световых волн на дне емкости объясняется следующим. Поверхность воды в момент волнения можно рассмотреть как систему линз. Тогда какие – то из них будут рассеивающими, а какие – то собирающими, и на дне емкости в конкретный момент времени будет следующая ситуация (см. рисунок № 1):
Рисунок № 1
Для изучения этого явления я провел серию экспериментов и сделал следующие выводы:
а) Эксперимент с изменением высоты поверхности воды;
Оборудование: емкость с водой, линейка на дне емкости, источник света, фотоаппарат.
Ход эксперимента: В круглую емкость, освещённую одним источником света, налит слой воды разной высоты. Волны создаются ударом о боковые стенки емкости.
Результаты эксперимента представлены в нашей работе в таблице №1.
Вывод: Если высота поверхности воды над дном емкости будет совпадать с фокусным расстоянием линзы, образованной гребнем волны, то картинка на дне будет четкой, а если она будет больше или меньше фокуса, то картинка будет размытой.
Так же мною были проведены следующие эксперименты:
б) Эксперимент с изменением типа жидкости;
С изменением типа жидкости меняется ее плотность, и волны на ее поверхности будут затухать с разной скоростью.
в) Эксперимент с изменением количества источников света;
При одном источнике света картинка на дне будет гораздо более четкой и ясной, нежели чем с двумя и более источниками. При увеличении количества источников света четкость картинки будет уменьшаться. Я попытался объяснить это следующим образом. При увеличении количества источников света один и тот же гребень волны будет освещаться несколькими пучками света. Соответственно, если при одном источнике света на дне будет одно изображение, то при двух и более источниках этот показатель увеличится, и соответственно изображения будут накладываться друг на друга, и четкость картинки будет уменьшаться.
г) Эксперимент с изменением типа волн;
д) Эксперимент с изменением формы емкости;
От изменения формы емкости зависит то, как часто будут отражаться волны от краев.
Существование золотого сечения вокруг нас
Славгородская Екатерина, Палагина Виктория
ГБОУ СОШ №354, 6«а» класс
Руководитель: Громова Татьяна Николаевна
На уроках математики мы познакомились с пропорциями. Поняли, что хотим знать больше о «золотом сечении». Внимание к нему исторически проходило ступенчато: интерес то возникал, то угасал вновь. Противники выдвигали аргументы, что проводимые измерения подгонялись к желаемым результатам. Поэтому при написании работы мы поставили перед собой следующие цели:
1.используя различные источники понять для себя, что такое «золотое сечение» и как о нем рассказать одноклассникам;
2.найти примеры в жизни, подтверждающие выводы о золотом сечении;
3.выяснить применение в разных областях;
4.создать презентацию и кроссворд для одноклассников по золотому сечению.
5. найти практическое применение для себя этих знаний.
Первым интерес проявил Пифагор (древнегреч. философ и математик (VI в. До н. э.)). Существует предположение о том, что он позаимствовал знание об этой пропорции у более древних египтян и вавилонян. Доказательством этого могут служить храмы, предметы быта, пирамида Хеопса, гробница Тутанхамона, украшения и барельефы.
Следующее упоминание о золотом сечении можно найти в трудах Евклида, в его «Началах».
Что же такое золотое сечение?
Мы провели социологический опрос среди одноклассников и учителей. Результаты показали, что наши одноклассники не знают, что такое золотое сечение.
Золотое сечение - деление непрерывной величины на две части в таком отношении, при котором меньшая часть так относится к большей, как большая ко всей величине.
Цейзинг проделал колоссальную работу. Он измерил около 2000 человеческих тел и пришел к выводу, что золотое сечение выражает среднестатистический закон. Деление тела точкой пупа — важнейший показатель золотого сечения.
Наши исследования
Сначала мы провели исследования на своих одноклассниках и выяснили, что в человеке могут присутствовать золотые пропорции.
Затем мы нашли золотые пропорции в обычной хризантеме и поняли, что у растений тоже имеется золотое сечение.
Вокруг нас существует много привычных для нас вещей. Но не все знают, что и в них присутствует золотое сечение. Давайте рассмотрим их поближе. Например, у моей собаки. В кинологии применяется понятие экстерьера собаки, который у каждой породы оценивается по специальным стандартам. Но вот интересно, что в Стандарте породы FCI для восточно-европейской и немецкой овчарок прописано: «Голова клинообразная, соответствующей величины (длина примерно 40% от высоты в холке), не должна быть грубой или излишне легкой». Это и есть правило золотой пропорции.
Заключение:
Принцип золотого сечения - высшее проявление структурного совершенства целого и его частей в природе, науке, архитектуре, человеке, фотографиях.
«Знание золотой пропорции мне пригодится в жизни для правильного построения кадра и получения красивых фотографий, как для своих альбомов, так и в профессии журналиста». (Катя)
«А я для профессии дизайнера взяла для себя применения золотого сечения в оформлении интерьеров комнаты и архитектуре». (Вика)
Обе мы получили прекрасный навык проектной и исследовательской деятельности, и расширили для себя горизонты гармонии.
Бутыль-качель
Сторожилова Вероника
Гимназия №406, 8 класс
Руководитель: Коронатова Нина Николаевна
Цель: исследовать движение бутылки в зависимости от существенных параметров.
Задачи: выяснить зависят ли количество и период колебаний от:
1) объема жидкости; 2) объема бутылки; 3) массы жидкости; 4) плотности жидкости.
Если налить в бутылку некоторое количество жидкости, положить её на горизонтальную поверхность и толкнуть, то бутылка может вначале двигаться вперёд, а затем совершать колебания, прежде чем остановиться. Пронаблюдав движение этой бутылки, мы решили исследовать это явление.
В современном мире существует множество технологий, направленных на перевозку жидкостей. Например, танкеры для перевозки нефти по воде, автоцистерны – для перевозки нефти и нефтепродуктов, сжиженного бытового газа, жидких пищевых продуктов, аммиака под давлением, низкотемпературной окиси углерода, дегтя и разогретого битума сухопутным путем.
В данной работе представлена модель: бутылка, заполненная жидкостью, и исследовано движение этой бутылки в зависимости от существенных параметров.
В теоретической части графически показано изменение положения центра тяжести исследуемого объекта при вращении относительно оси вращения и в зависимости от заполнения объема тела жидкостью.
В ходе исследовательской работы мы провели следующие эксперименты.
Опыт № 1. Наполняя бутылку емкостью 1 л водой полностью, наполовину, на четверть и на одну восьмую, мы исследовали зависимость количества колебаний от объема жидкости.
По результатам эксперимента мы сделали вывод, что качение бутылки зависит от объема жидкости в бутылке. Чем меньше жидкости, тем бутылка катится меньше и происходит меньше колебаний. Если постоянно уменьшать объем жидкости в бутылке и воздействовать на бутылку с равной силой, то при определённом объеме жидкости она не покатится, а будет просто колебаться.
Опыт № 2. Теперь катим бутылки разных объёмов 1,8 л, 1 л и 0,5л, а также заполненные полностью, наполовину и на четверть водой, сосчитаем количество и время колебаний. Высчитаем период колебаний по формуле  , (где T – период колебаний, t – промежуток времени, n – количество колебаний), и исследуем, зависят ли период и количество колебаний от объема жидкости и объема бутылки.
Исследования показали, что период колебаний зависит от объема бутылки. Чем больше по объему бутылка, тем больше период колебаний. Количество колебаний зависит от объема жидкости и объема бутылки. Чем больше объем жидкости относительно бутылки, тем больше бутылка совершает колебаний. И чем меньше объем бутылки, тем больше совершается колебаний.
Опыт №3. В данном эксперименте мы поменяли пластиковую бутылку на стеклянную и исследовали зависимость периода и количества колебаний от массы бутылки. На рис.1 в нашей работе показан график зависимости периода колебаний от наполненности бутылки (пластиковая и стеклянная).
На рис.2 в нашей работе представлен график зависимости количества колебаний от наполненности бутылки (пластиковая и стеклянная).
По результатам эксперимента мы сделали следующие выводы, что период и количество колебаний зависят от массы бутылки. Чем больше масса бутылки, тем меньше период колебаний и количество колебаний бутылки. Период колебаний зависит от объема жидкости относительно бутылки. Чем больше объем жидкости относительно бутылки, тем больше период колебаний.
Опыт №4. Заполняя бутылку емкостью 1л различными жидкостями: водой, маслом и киселем, определяем, как зависит период и количество колебаний от плотности жидкости.
Экспериментально мы получили следующие результаты, что период колебаний от плотности жидкости не зависит и что от плотности жидкости зависит количество колебаний.
Заключение.
В данной работе мы исследовали движение модели – бутылки с жидкостью - в зависимости от 4 существенных параметров: плотности жидкости, массы бутылки, количества жидкости относительно бутылки и объема бутылки. Надеюсь, что исследования и их результаты будут полезны учащимся, интересующимся колебательными движениями жидкости, а знания о поведении жидкости в различных емкостях помогут предотвратить нежелательные эффекты при перевозке жидкостей.
Парадоксы, связанные с бесконечностью.
Терская Анна
Школа № 232, 7 класс
Руководитель: Никулина Юлия Сергеевна
Наша исследовательская работа посвящена парадоксам теории множеств, связанным с бесконечностью и мощностью множеств. Нас заинтересовала эта тема, потому что мы всегда хотели узнать о теории множеств, о причине возникновения такого явления, как парадокс, как можно больше.
Целью нашей работы является выявление основных причин возникновения парадоксов, связанных с бесконечностью, и того вклада, который они привнесли в науку.
Наша работа состоит из вступления, двух глав и заключения.
Первая глава разделена на две части: первая часть – это основные справочные сведения, важные понятия, которые встретятся в нашей работе; вторая часть - это история теории множеств, как она развивалась, какие люди совершили важные шаги на пути её развития как полноценного раздела математики.
Во второй главе разбираются основные и самые известные парадоксы, причины их возникновения и то, что они дали науке.
В нашей работе мы выяснили, что основные причины возникновения парадоксов такие:
-
Свойства бесконечных множеств и их мощности.
Ошибка (приводит к возникновению лже-парадокса).
Нетривиальные следствия аксиом.
-
Несовершенность наивной теории множеств.
Какую ценность имеют парадоксы:
Наглядную: демонстрируют свойства бесконечных множеств, их мощности, аксиом связанных с теорией множеств.
Учебную: выступают в качестве задач.
Опровержения: выявляют несоответствия.
Парадоксы принесли большую пользу и имеют огромное значение в развитии Теории множеств и математики. Без существования парадоксов, математики не получили бы подтверждение несовершенности наивной теории множеств и аксиоматическая теория множеств не смогла бы существовать. То есть, на наивной теории множеств остановилось бы развитие науки о множествах. Парадоксы Теории множеств побудили подвергнуть более обстоятельному и систематическому изучению основ математики и логики. Цель всех этих исследований заключалась в том, чтобы избавить от всех противоречий логическую базу математики и заодно иметь достаточно обширный материал для выведения из него путем дедукции всего, что в математике признавалось бы существенным. Достигнуть этого не удавалось, и математическая логика привлекала все больше и больше исследователей.
|
