Исследовательский проект "Тайна каменных грибов"

Городская эколого-биологическая научно-практическая

конференция учащихся 1-11 классов

Исследовательская работа

Тайны каменных грибов

Выполнила: Тяпкина Алиса,

ученица 2 класса

МБОУ «СОШ № 91»,

Научные руководители:

Коляко Светлана Ивановна,

учитель начальных классов

МБОУ «СОШ №91»,

Гундарева Анна Викторовна,

педагог дополнительного образования МБУ ДО СЮН

Новокузнецкий городской округ, 2022г

Оглавление:

Введение

В природе встречаются каменные грибы — висячие огроиные камни, напоминающие по форме огромные шляпочные грибы. Такие грибы есть и у нас в России на Алтае. Откуда взялись эти грибы? Как они появились?Как такие огромные, созданные природой конструкции, удеживают равновесие и не падают?

Мне стало интересно, почему каменные грибы не падают и как сохраняют свое равновесие?

Цель работы: выяснить, как образовались каменные грибы Алтая и определить возможные условия, при которы.х может существовать устойчиво равновесная конструкция каменных грибов.

Гипотеза: даже самая на первый взгляд немыслимая конструкция может находиться в равновесии, если правильно установить центр её тяжести.

Задачи:

• изучить происхождение каменных грибов в природе;

• установить условия, необходимые для равновесия тел;

• провести опыты по исследованию факторов, влияющих на равновесие тела;

• сделать выводы.

Методы исследования: наблюдения, сравнение, анализ, обобщение, эксперимент.

I.Основная часть

1.1 Каменные грибы Алтая

Урочище Аккурум с каменными грибами — одно из чудес России, находится которое на склоне горы в ущелье Карусу Алтайского заповедника. Каменные грибы урочища Аккурум — это один из видов курумов, так называемых скоплений каменных глыб, образовавшихся в результате выветривания и вымывания в месте выхода на поверхность скальных пород.

Сходство Алтайских курумов с грибами придают каменные плиты, лежащие на каменных столбах в виде шляпок. Объясняется это просто — горная порода каменных шляпок намного прочнее, чем материал «ножки» и меньше подвержена выветриванию.

На крутом склоне урочища Аккурум находится 2 скопления грибов. В этих грибницах «растут» как маленькие, так и большие грибы. Высота каменных грибочков немаленькая — от 1 до 7 метров, их диаметр достигает 2 метров, а толщина «ножек» — до 1,5 метров.[2] (Приложение, фото 1)

1.2 Что такое равновесие?

Равновесие – это такое состояние природы, которое характеризуется тем, что одни силы, факторы, компенсируются, уравновешиваются другими, и это приводит кого-либо или что-либо в состояние относительного покоя.  

В физике равновесием называется состояние неподвижности, покоя, в котором пребывает какое-либо тело под воздействием противоположно направленных сил.

Равновесие может быть различным в зависимости от расположения тела по отношению к окружающим телам. Выделяют три вида равновесия:

1. Устойчивое — тело при малом отклонении от положения равновесия возвращается в это положение.

Например, в Италии есть одно из 7-ми чудес света: Пизанская («Падающая») башня. Она устойчива в наклонном положении, так как её центр тяжести проецируется на площадь опоры –– загадка и искусство зодчего.

Падающая башня в итальянском городе Пиза не падает, несмотря на свой наклон.

В положении устойчивого равновесия находятся и, так называемые, висящие камни. (Приложение, фото 1-2)

Пример устойчивого равновесия - кукла неваляшка или Ванька-встанька. В какую сторону ее не толкни, она чрез некоторое время, покачавшись, снова вернется в исходное положение.

1. Неустойчивое — тело при малом отклонении от положения равновесия уходит от этого положения.

В неустойчивом равновесии, например, находится сноубордист на склоне горы.

1. Безразличное — тело при малом отклонении от положения равновесия оказывается в новом положении равновесия

В безразличном равновесии находятся колеса автомобиля, велосипеда и другие вращающиеся части машин, у которых ось вращения проходит через их центр тяжести.

2.3. Что такое Центр тяжести

Каждое тело обладает массой и имеет центр тяжести. У всех предметов есть центр тяжести, на который действует сила тяжести - сила, с которой Земля притягивает к себе любое тело. Как можно найти центр тяжести в различных телах? Если тело однородно и имеет правильную форму, то всё просто. У однородных тел правильной формы центр тяжести совпадает с его геометрическим центром.

А если тело имеет неправильную форму? В таком случае центр тяжести можно найти только опытным путём.[3]

2.4. Как уравновесить сложную конструкцию

Отвесная линия, проходящая через центр тяжести (линия тяжести), всегда падает на опору, на которой находится тело. Чем ниже центр тяжести и чем шире опора, тем устойчивее равновесие. (Приложени, рис 1)

Если проекция центра тяжести тела выйдет за пределы площади опоры, произойдет падение тела. Но можно сделать противовес и уравновесить тело на точке опры, которая станет центром тяжести.. Линия центра тяжести остается внутри площади опоры и тело уравновесится.

Например, в равновесии могут находиться весы, равновесие может держать едущий велосипедист или бегущий человек. [1]

II. Практическая часть

2.1. Эксперименты «Уравновешивание сложных конструкций»

2.1.1 Равновесие

Цель эксперимента: найти положение центра тяжести.

Материалы: пластелин, две металлические вилки, зубочистка, высокий стакан.

Алгоритм действий

1. Скатали из пластилина шарик, диаметром -4 см;

2. воткнули в шарик вилки под углом 45 градусов;

3. между шариками воткнули зубочистку;

4. зубочистку пометили концом ан край стакана и двигали к центру стакана, пока не наступило равновесие.(Приложение, фото 3-4)

Вывод: вилки расположены под углом другк другу, поэтому центр тяжести сосрежоточенв определенной точкезубочистки, находящейся между ними. Эта точка называется центром тяжести, который мы определили опытным путем.

2.1.2 На краю

Цель эксперимента: показать, что центр тяжести — это точка, определяющая равновесие.

Материалы: веревка, рейка — 1м, молоток с деревянной ручкой.

Алгоритм действий

1. Связали концы веревки узлами;

2. просунули сквозь петлю рейку и молоток;

3. положили рейку свободным концом на край стульчика, ручка молотка упирается в рейку, головка-свисает под стульчиком;

4. нашли такое положение молотка, при котором молоток и рейка будут уравновешены. (Приложение, фото 5)

Вывод: все уравновешивается, если меньше половины рейки будет находиться на столе. Рейка, веревка и молоток-единая конструкция с общим центром тяжести. Ценр тяжести-это точка, которой приложен весь вес конструкции. На фотографии 6 (Приложение) показано, где находится центр тяжести. Тяжелый конец молотка уравновешивает рейку, свисающую на стульчике с другого конца.

2.1.3. Мои наблюдения в природе

На экологичекой тропе в городе Новокузнецке встречаются небольшие скалы около небольшого водопада под «Чертовым мостом». Горная порода этих скал постоянно разрушаетс под действием ветра и воды, так как она непрочная. Возможно, аналгично, под воздействием ветра и воды образовывались каменные грибы Алтая.

Заключение

В результате проведенной исследовательской работы я узнала тайны каменных грибов: каменные грибы урочища Аккурум — это один из видов курумов, так называемых скоплений каменных глыб, образовавшихся в результате выветривания и вымывания в месте выхода на поверхность скальных пород; сходство Алтайских курумов с грибами придают каменные плиты, лежащие на каменных столбах в виде шляпок. Объясняется это просто — горная порода каменных шляпок намного прочнее, чем материал «ножки» и меньше подвержена воздействия ветра и воды. Каменные грибы удерживают свои шляпы в равновесии потму, что центр тяжести их шляп приходится на опору - их ножку.

Таким образом, получается, что любая конструкция будет стоять устойчиво до тех пор, пока центр тяжести находится внутри площади его опоры, т.е. грибы будут держать шляпы до того момента, пока центр тяжести будет находиться в пределах площади их основания-ножки или при существования противовеса.

Экспериментальным путём мы научились находить центр тяжести у различных конструкции и уравновешивать сложные конструкции, доказав это экспериментально.

Моя гипотеза подтвердилась.

Список литературы

1. Ван Клив Дж. «200 экспериментов»/Пер. С англ. - М.,1995,256с.

1. Равновесие • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания», 2010г.

Приложение

Фото 1. Каменные грибы Алтая

Фото 2. Каменные грибы

Рис 1. Пизанская башня и её центр тяжести

Фото 3-4. Эксперимент «Равновесие»

Фото 5-6. Эксперимент «На краю»

Ф ото 7. Каменный гриб, «соданный» нами

15