Исследовательская работа "Секреты невесомости"

Управление образования Красносулинского района

МБОУ школа № 2 г. Красный Сулин

Медико-биологическая секция

ПРОБЛЕМНО-РЕФЕРАТИВНАЯ РАБОТА

Тема: «Секреты невесомости»

Автор работы:

Храпач Дарья,

обучающаяся 3 а класса

МБОУ Лиховской СОШ

Руководитель:

Журавлёва И. В.,

учитель начальных классов

МБОУ Лиховской СОШ

х. Лихой Красносулинского р-на

2015 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

Глава I. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕВЕСОМОСТИ 5

1.1.Что такое невесомость? 5

1.2.Опрос учеников начальных классов 6

1.3.Как невесомость воздействует на человека 6

1.4.Возможно ли вырастить растения в невесомости? 7

1.5.Вода в невесомости 7

Выводы по первой главе 8

ГлаваII.ОПЫТЫ С НЕВЕСОМОСТЬЮ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ 9

2.1.Невесомость на Земле 9

2.2.Как почувствовать невесомость в домашних условиях? 9

2.3.«Видимая» невесомость 9

2.4.Жидкость в состоянии невесомости 10

Выводы по второй главе 10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 11

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 12

ПРИЛОЖЕНИЯ 13

Приложение 1. Анкета для обучающихся начальных классов 14

Приложение 2. Результаты опроса.

«Что такое невесомость?» 15

Приложение 3. Результаты опроса.

«Можно ли наблюдать состояние невесомости на Земле?» 15

Приложение 4. Результаты опроса.

«Испытывали вы состояние невесомости на Земле?» 16

Приложение 5. Результаты опроса.

«Хотите получить интересную информацию о невесомости?» 16

Приложение 6. Фото. Невесомость на Земле 17

Приложение 7. Фото. Как почувствовать невесомость в домашних условиях? 17

Приложение 8. Фото. «Видимая» невесомость 18

Приложение 9. Фото. «Видимая» невесомость 18

Приложение 10. Фото.Жидкость в состоянии невесомости 19

ВВЕДЕНИЕ

Мы живём в век освоения космоса, в век полётов космических кораблей в межзвёздное пространство. И, конечно, все мы слышали о невесомости.

Начало космической эры поставило перед учеными задачу изучения проблемы невесомости, в частности влияния невесомости на человеческий организм. Для этого необходимо было разработать систему исследований и специальное оборудование. Говоря о невесомости, мы представляем себе космонавтов, свободно плавающих внутри космической станции, как рыбы в аквариуме.

Невесомость – главное отличие космической жизни от земной. Но в начале 20 века это слово К. Э. Циолковскому пришлось «придумать» для обозначения совершенно необычного состояния, которое наступает в ракете, когда она, отключив двигатели, вращается вокруг Земли или движется к другим планетам.

Что такое невесомость? Когда наступает невесомость? В чем она проявляется? Бывает ли человек в состоянии невесомости в обыденной жизни? А можно ли получить невесомость на Земле? Чтобы найти ответы на эти вопросы, я решила провести исследование.

Тема моей работы: «Секреты невесомости».

Актуальностьработы в том, что полет в космическое пространство 50 лет тому назад был чудом. А сегодня это реальность. В космосе невесомость – постоянное условие жизни и деятельности. Это резко отличает космос от среды, в которой обитает человечество. Чтобы дальнейшее освоение космоса было возможно, нужно изучить его воздействие на человека.

Цель исследования:

Выяснить, что такое невесомость, провести в домашних условиях опыты с невесомостью.

Задачи проекта:

1. Используя различные источники литературы и ресурсы интернет, познакомиться с понятием «невесомость».

2. Провести опрос среди ребят начальных классов, знают ли они, что такое невесомость.

3. Узнать, как влияет невесомость на человека.

4. Провести опыты с невесомостью в домашних условиях.

5. Обработать материал, отобрать информацию, необходимую для презентации.

6. Поделиться с ребятами наиболее интересной информацией.

Объект исследования: невесомость.

Предмет исследования: невесомость, созданная в домашних условиях.

Гипотеза:космические исследования помогают нам смотреть на привычные земные явления по-новому: невесомость, открытую в космосе, можно наблюдать в домашних условиях.

Новизна моей работы в том,что изучение данной темы не входит в школьную программу.

Методы исследования:

1. изучение теоретического материала о невесомости;

2. анкетирование;

3. сравнение;

4. наблюдение;

5. анализ полученных результатов.

В своём исследовании я использовала различные источники литературы, а такжеинтернет-ресурсы. В первую очередь это Школьная энциклопедия, Детская энциклопедия «Космос». Интересную информацию я нашла на различных сайтах в интернет.

Результат работы над проектом: презентация «Секреты невесомости».

Практическая значимость:

Данный материал можно использовать:

1. на занятиях по внеурочной деятельности в начальной школе с целью расширения кругозора обучающихся;

2. на уроках окружающего мира при изучении тем, связанных с космосом, с целью повышения интереса к изучаемому предмету.

Глава I. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕВЕСОМОСТИ

1.1. Что такое невесомость?

Невесомость – состояние, при котором сила взаимодействия тела с опорой, возникающая в связи с гравитационным притяжением, действием других массовых сил, в частности силы инерции, возникающей при ускоренном движении тела, отсутствует. [5]

Для понимания сути невесомости можно рассмотреть летящий по траектории свободно брошенного тела самолёт. Такие методы применяются для тренировки космонавтов в России и США. В кабине пилота на нитке подвешен грузик, который обычно натягивает нитку вниз, если самолет покоится либо движется равномерно и прямолинейно. Когда нить, на которой висит шарик, не натянута, имеет место состояние невесомости. Таким образом, пилот должен управлять самолётом так, чтобы шарик висел в воздухе, а нить не была натянута. Для достижения этого эффекта самолёт должен иметь постоянное ускорение, направленное вниз. Этот эффект можно создать (до 40 секунд), если выполнить специальную фигуру пилотажа, которая у пилотов имеет название«провал в воздухе». Пилоты резко подают на снижение высоты при стандартной высоте полета 11 000 метров –это и дает требуемые 40 секунд «невесомости»; внутри фюзеляжа имеется камера, в которой тренируются будущие космонавты, она имеет специальное мягкое покрытие на стенах, чтобы избежать травм при наборе и сбросе высоты.

Подобное невесомости чувство человек испытывает при полетах рейсами гражданской авиации при посадке. Однако в целях безопасности полета и большой нагрузки на конструкцию самолета, гражданская авиация сбрасывает высоту совершая несколько протяженных спиральных витков. То есть спуск производится в несколько заходов, во время которых пассажир на несколько секунд ощущает, что его отрывает от кресла вверх. Такое же чувство знакомо и автомобилистам, знакомыми с трассами, проходящими по крутым холмам, когда машина начинает съезжать с верхушки вниз.

Невесомость на космическом корабле возникает не из-за того, что он летит высоко, и сила притяжения Земли, действующая на него, мала. А из-за того, что космический корабль двигаясь по орбите как будто постоянно падает на Землю. Он все время летит вниз, поэтому и не имеет веса. А сила гравитации на космический корабль действует почти так же, как на Земле (всего на 10% меньше). Если бы мы могли построить башню высотой 350 км (именно такая высота орбиты МКС), то никакой невесомости мы бы там не почувствовали. [9]

1. Опрос учеников начальных классов

Узнав, что такое невесомость и как она возникает, я решила выяснить, что знают о невесомости мои одноклассники. Я провела опрос (Приложение 1).

На вопрос, что такое невесомость, ни один ученик не дал точного ответа. 3 человека (11%) были близки к правильному ответу, 11 человек (42%) ответили неправильно (Приложение 2).

Из 26 человек 6 человек (23%) считают, что невесомость можно наблюдать в домашних условиях (Приложение 3).

5человек (19%) испытывали состояние невесомости, но аргументировали свой ответ только 2 ученика: «прыгала на батуте», «плавал» (Приложение 4).

Все хотят узнать интересные факты о невесомости (Приложение 5).

1. Как невесомость воздействует на человека

При переходе из условий земной гравитации к условиям невесомости у большинства космонавтов наблюдается реакция организма, называемаясиндромом космической адаптации. По симптомам это состояние похоже на морскую болезнь: снижение аппетита, головокружение, головная боль, усиление слюноотделения, тошнота, иногда встречается рвота, пространственные иллюзии. Все эти эффекты обычно проходят после 3 – 6 суток полёта. При длительном (несколько недель и более) пребывании человека в космосе отсутствие гравитации начинает вызывать в организме определённые изменения, носящие негативный характер: быстрое атрофирование мышц – мускулатура фактически выключается из деятельности человека, в результате понижаются все физические характеристики организма; следствием резкого уменьшения активности мышечных тканей является сокращение потребления организмом кислорода; из-за возникающего избытка гемоглобина может понизиться деятельность костного мозга, синтезирующего гемоглобин; ограничение подвижности нарушает фосфорный обмен в костях, что приводит к снижению их прочности.

Человеческий организм, попав в условия невесомости, начинает перестраиваться. Человек худеет. Всё тело становится дряблым, как при долгом лежании в постели. Кости становятся хрупкими - они здесь не испытывают нагрузки. Мышцы работают мало. А от бездействия все органы слабеют. Похоже на то, как пролежавший в постели несколько месяцев человек заново учится ходить. В отдельных случаях после длительного пребывания в невесомости космонавты вообще первое время не могут встать на ноги.

Чтобы уменьшить вредное действие невесомости, учёные придумали разные средства: они рекомендуют космонавтам побольше заниматься в космосе физкультурой, в основном с эспандерами. Создали для космонавтов особые нагрузочные костюмы «пингвин». В эти плотно облегающие костюмы вшиты резинки, стягивающие тело в клубочек. Чтобы в таком костюме держаться прямо, приходится всё время слегка напрягать мышцы. А это как раз и нужно, чтобы они не слабели.

Делают на орбитальных станциях и «бегущую дорожку». Чтобы не уплыть, космонавт пристёгивается эластичными тяжами. Они заменяют космонавту его вес, тянут за пояс и за плечи вниз к полу, прижимают к «дорожке». Она под космонавтом бежит назад. А он по ней бежит вперёд. Не все легко переносят невесомость, особенно в первый момент. Многим кажется, что их подвесили вниз головой. У некоторых наступает тошнота. Первые день-два космонавты обычно привыкают к невесомости. [2]

1. Возможно ли вырастить растения в невесомости?

Ученые считают, что растения выращивать в невесомости стало возможным.

Российский космонавт Михаил Тюрин в 2007 году выращивал на Международной космической станции горох. По его наблюдениям, горох в невесомости растёт так же быстро, как и на Земле. Семена были посажены в специальной бортовой оранжерее, и уже через две недели были хорошо видны зелёные ростки. А через месяц после посева началось цветение растения. Плоды гороха были достаточно крупные. Тюрин признался, что ему не удалось попробовать из нового урожая ни одной горошины, так как все собранные бобовые представляют важную научную ценность.[6]

1. Вода в невесомости

Естественная форма всякой жидкости – шар. В космосе вода принимает именно такую форму. А на Земле сила тяжести мешает жидкости образовывать шар, и жидкость либо растекается тонким слоем, если разлита без сосуда, либо же принимает форму сосуда, если налита в него.

На Земле, чтобы налить воду в бутылку, подставляют горлышко под струю. В космосе в условиях невесомости жидкость не накапливается на дне сосуда, она «плавает» внутри него в виде шаровых капель разного размера. Заполнение сосуда водой вызовет вытеснение из него воздуха и вместе с воздухом будут «выплывать» взвешенные в нем капли воды. Если струю с маленькой скоростью направить сразу на стенку сосуда, то вода, смачивая стенку, будет прилипать к ней и взвешенных капель не будет до тех пор, пока сосуд не встряхивают. Чтобы достать воду, бутылку необходимо либо встряхивать, либо раскрутить так, чтобы жидкость прижалась к ее стенкам, либо использовать шприц.

А. Серебров применил свой способ, помещая внутрь сосуда длинный и узкий предмет, например, черенок ложки, к которому капли прилипают. За счет сил поверхностного натяжения жидкость «расползается» по черенку и подходит к краю горловины сосуда.

В космосе невозможно заплакать. Слезы не только не польются ручьем, они даже не покинут глаз. Шарики из слез останутся внутри и будут не только затруднять зрение, но и ухудшать его, вызывая жжение. Для того, чтобы удалять из глаз лишнюю влагу, космонавты используют специальные «совочки».[2, 8]

Выводы по первой главе

Я узнала, что невесомость в космосе возникает не из-за силы притяжения Земли, а из-за того, что космический корабль, двигаясь по орбите, как будто постоянно летит вниз.

Многие ребята начальных классов не имеют представления о невесомости и её влиянии на организм человека.

В космосе для привыкания человека к невесомости требуется время. В космическом корабле созданы специальные условия для занятий космонавтов физическими упражнениями, чтобы мышцы за время полёта не ослабевали.

В космосе возможно выращивать растения.

Глава II. ОПЫТЫ С НЕВЕСОМОСТЬЮ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

2.1. Невесомость на Земле

Все мы на Земле чувствуем силу тяжести – силу притяжения Земли. Каждый предмет на Земле имеет вес. «Вес» предмета – это то, как мы ощущаем давление этого предмета на опору, которая не дает предмету падать под действием силы тяжести к центру Земли. [7]

Я провела такой опыт. Положила на руку голыш. Он кажется тяжелым, «у него большой вес». Вес – это то давление, которое чувствует моя рука, преграждая голышу путь к Земле. Я убираю руку – голыш падает на землю. Пока он будет падать, веса у него не будет, ведь он не давит ни на какую опору.А когда камень упадет на землю, он опять станет весить. Потому что опорой, преграждающей путь к центру Земли, будет служить почва под моими ногами (Приложение 6).

В тот момент, когда камень падал, он был в невесомости.

Оказывается, казалось бы, чисто космическое понятие «невесомость», на самом деле нам хорошо знакомо.

2.2. Как почувствовать невесомость в домашних условиях?

Мы испытываем невесомость каждый раз, просто подпрыгнув – в момент, когда летим вниз. Во время прыжка вверх состояние невесомости длится один короткий миг. Мы испытываем невесомость, качаясь на качелях, – в тот момент, когда они на секунду застыли перед тем как поменять направление движения и опуститься вниз.

Парашютисты ощущают состояние невесомости, но испытывают они его только в начале падения, когда скорость растёт. Как только скорость становится постоянной, состояние невесомости прекращается. Я подумала о том, что прыжок с парашютом в земных условиях можно попробовать заменить спуском на лифте. Я живу в частном доме, лифт – непривычное для меня сооружение, но мы с родителями нашли возможность провести этот опыт. Действительно, в начале спуска я испытала необычное ощущение легкости в организме (Приложение 7).

2.3. «Видимая» невесомость

Невесомость можно даже зафиксировать в домашних условиях при помощи обычных пружинных весов.

Я провела два опыта, мне помогал папа.

Опыт 1. На весы мы подвесили мой школьный рюкзак. Папа поднял весы на вытянутой руке вверх. Весы показали 4 кг. Папа резко опустил руку вниз. Я заметила, что стрелочка на весах поднялась вверх, к нулю, показав, что вес рюкзака при падении уменьшился (Приложение 8).

Опыт 2. Я стала на напольные пружинные весы. Мой вес – 26 кг. Затем я резко присела, стрелка приблизилась к нулю, показав, что я стала невесомой (Приложение 9).

Также невесомость можно «увидеть», проделав опыт с водой, налитой в пластиковую бутылку.

В бутылке проделали отверстие и налили воду. Я подняла бутылку вверх, вода лилась струйкой из отверстия. Я бросила бутылку с небольшой высоты. Пока бутылка падала, струйка не текла. Вода при падении бутылки стала невесомой.

2.4. Жидкость в состоянии невесомости

Я продолжила опыты с жидкостью и невесомостью и попробовала придать жидкости форму шара. Если мне это удастся, значит, для жидкости можно создать на Земле состояние невесомости.

В прозрачный стакан с небольшим количеством воды я добавила такое же количество спирта. Шприцем ввела растительное масло. Масло расположилось в середине сосуда красивым желтым шаром. Значит, для масла созданы условия невесомости (Приложение 10).

Выводы по второй главе

Я на собственных опытах убедилась в том, что на Земле можно испытать состояние невесомости, причем, не только в специально созданных условиях, но и в домашних.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате работы над проектом я узнала, что такое невесомость, при каких условиях она возникает, и могу рассказать об этом своим одноклассникам.

Длительное пребывание в невесомости отрицательно влияет на организм человека, так как она вызывает изменение различных функций организма.Несмотря на это, люди продолжают совершать космические полёты, проводить в космосе опыты.

Как сказал Джон Кеннеди, «конечно, люди будут жить в космосе – и не потому,что это просто, а потому, что это сложно».

Понятие «невесомость», которое было открыто в космосе, помогло мне объяснить некоторые привычные явления на Земле.Теперь я знаю и могу рассказать с точки зрения науки, почему, например, при качании на качелях возникает ощущение легкости в организме.

Таким образом, моя гипотеза полностью подтвердилась.

Я думаю, что если с таким интересным и необычным явлением, как невесомость, можно проводить опыты, значит, в космосе будет сделано еще немало открытий, важных для науки, в том числе, для медицины, и учёные постараются сделать невесомость безопасной для человека.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Большая детская энциклопедия: Вселенная // сост. К. Люцис. - М.: Русское энциклопедическое товарищество, 2003.- 608 с.

2. Гонтарук Т. И. Я познаю мир, Детская энциклопедия, Космос, М.: ООО «Издательство АСТ - ЛТД», 1998. – 448 с.

3. Порцевский К. А. Моя первая книга о космосе: Науч.-поп. Изд. для детей. – М.: ООО «Издательство РОСМЭН-ПРЕСС», 2004. – 96 с.

4. Школьная энциклопедия

5. https://ru.wikipedia.org/

6. http://space.rin.ru/news.html?5021

7. http://communityofmoms.ru/2013/01/11/chto-takoe-nevesomost/

8. http://russian7.ru/2014/08/kak-nevesomost-vliyaet-na-cheloveka/

9. http://ency.info/earth/vstrecha/76-eta-tyazhelaya-nevesomost

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Анкета для учеников начальных классов

1. Что такое невесомость?

2. Можно ли наблюдать состояние невесомости на Земле?

3. Испытывали вы когда-либо невесомость?

4. Хотите получить интересную информацию о невесомости?

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Невесомость на Земле

Приложение 7

Как почувствовать невесомость в домашних условиях?

Приложение 8

«Видимая» невесомость

Приложение 9

«Видимая» невесомость

Приложение 10

Жидкость в состоянии невесомости