Исследовательский проект "Воздушные шарики помогают изучать физику".

Информационно – исследовательский проект

Номинация: «Наука и жизнь»

Тема:

«Воздушные шары помогают изучать физику»

Работу подготовили:

Барышева Виктория,

Васильева Анастасия

учащиеся 8 «Б» класса

МБОУ Сычёвская СОШ №1

Руководитель: Гулакова Ирина Александровна

2015г

Содержание

Введение…………………………………………………….....3

Глава I

История создания воздушных шариков…………………….......................................................4

Глава II

Практическая часть……………………………………………………….…...7

Вывод………………………………………………….….…..11

Библиография…………………………………………...…....12

Приложение………………………………………………..…13

Введение

Нас окружает мир — прекрасный и таинственный. Человекначинаетпознавать этот мир с самого рождения, но не все тайны удаётся раскрыть.Дети очень любопытны и любят всё яркое и красивое.  Внимание малышей легко привлечь игрушкой, например, воздушным шариком. Оказывается, с шарикамиможно не только играть, но и проводить интересные опыты. Воздушные шарики бесценный подручный материал для наблюдения физических явлений и постановки различных физических экспериментов. Мы наблюдали за воздушными шарами и попробовала  объяснить ихповедение с точки зрения физики. Эту науку мы  изучаем уже два года.  Все говорили, что физика  это очень сложная наука, но оказалось, что она очень интересная. Мы увлекались физическими опытами и узнали много нового. Нам  хочется поделиться своими знаниями со всеми.

Цель нашей работы: объяснить поведение воздушных шаров в физических экспериментах с точки зрения физических законов.

Для достижения этой цели мы ставим следующие задачи:

1.Поставить опыты с использованием воздушных шариков.

2.Зафиксировать наблюдаемые явления.

3.Найти в различных источниках информацию, позволяющую объяснить наблюдаемые явления.

4.Создать мультимедийную презентацию

Методы: наблюдение, постановка эксперимента, описание, поиск информации в разных источника

Глава I

История создания воздушных шариков

Глядя на современные воздушные шары, многие люди думают, что эта яркая, приятная игрушка стала доступной только недавно. Некоторые, более осведомленные, считают, что воздушные шары появились где-то в середине прошлого века, одновременно с началом технической революции.
    На самом деле это не так. История шаров, наполненных воздухом, началась гораздо раньше. Только выглядели предки наших шариков совсем не так, как сейчас. 
    Первые, дошедшие до нас, упоминания об изготовлении летящих в воздухе шаров встречаются в карельских рукописях. В них описывается создание такого шара, сделанного из кожи кита и быка. А летописи XII века рассказывают нам о том, что в карельских поселках воздушный шар имела практически каждая семья. Причем именно с помощью таких шаров древние карелы частично решали проблему бездорожья - шары помогали людям преодолевать расстояния между населенными пунктами. Но такие путешествия были достаточно опасными: оболочка из шкур животных не могла выдерживать давление воздуха долгое время – то есть, говоря другими словами, эти воздушные шары были взрывоопасными. И вот, в итоге, от них остались только легенды.
    Но не прошло и 7 столетий с той полумифической эпохи, как в Лондоне профессором Майклом Фарадеем были изобретены резиновые воздушные шары. Ученый изучил эластические свойства каучука – и соорудил из этого материала две «лепешки». Для того чтобы «лепешки» не слипались, Фарадей обработал их внутренние стороны мукой. И после этого пальцами склеил их необработанные, оставшиеся липкими края. В итоге получилось нечто вроде мешочка, который можно было использовать для опытов с водородом. 
    Лет через 80 после этого научный мешочек для водорода превратился в популярную забаву: каучуковые шары широко использовались в Европе во время городских праздников. За счет наполнявшего их газа они могли подниматься вверх – и это очень нравилось публике, еще не избалованной ни воздушными полетами, ни другими чудесами техники. 

    Но эти воздушные шарики чем-то походили на своих легендарных предшественников: в них применялся водород (а он, как известно, газ взрывоопасный). Но, тем не менее, к водороду все привыкли – благо, что особых бед от шариков с этим газом не было вплоть до 1922 года. Тогда в США на одном из городских праздников некий шутник ради забавы взорвал художественное оформление праздника – то есть воздушные шарики. В результате этого взрыва пострадал чиновник, и поэтому органы правопорядка отреагировали достаточно оперативно. Забаву, оказавшуюся достаточно опасной, наконец-то прекратили, запретив наполнять воздушные шарики водородом. От этого решения никто не пострадал – место водорода в шариках моментально занял гораздо более безопасный гелий. Этот новый газ поднимал шарики вверх ничуть не хуже, чем это делал водород.
    В 1931 году Нейлом Тайлотсоном был выпущен первый современный, латексный воздушный шарик (полимер латекс получают из водных дисперсий каучуков). И с тех пор воздушные шарики наконец-то смогли измениться! До этого они могли быть только круглыми – а с приходом латекса впервые появилась возможность создавать длинные, узкие шарики. Это новшество немедленно нашло применение: дизайнеры, оформляющие праздники, стали создавать из шаров композиции в виде собак, жирафов, самолетов, шляп… Компания Нейла Тайлотсона продавала через почту миллионы комплектов шаров, предназначенных для создания смешных фигурок. 
    Качество воздушных шариков в то время было далеко не таким, как сейчас: при надувании шарики теряли часть своей яркости, они были непрочными и быстро лопалось. Поэтому воздушные шарики медленно утрачивали свою популярность – то, что они могут летать в воздухе, в двадцатом веке уже не казалось таким чудесным и интересным.
Поэтому, еще задолго до конца 20 века, воздушные шарики стали раскупаться только для городских и детских праздников.
    Но изобретатели не забывали о воздушных шариках, работали над их улучшением. И ситуация изменилась. Сейчас промышленность выпускает такие шарики, которые не теряют цвет при своем надувании – и вдобавок стали гораздо более прочными, долговечными.

Поэтому сейчас воздушные шарики вновь стали очень популярны – дизайнеры охотно используют их при оформлении разнообразных праздников, концертов, презентаций. Свадьбы, дни рождения, общегородские праздники, компании, яркие шары везде на месте. Вот такая интересная, давняя история у простой, с детства знакомой нам забавы.

Глава II

Практическая часть

Прочный шарик.

Мы надули шарик и проткнули его иголкой он лопнул с громким 

треском. В другой шарик нам удалось воткнуть иглу и даже не одну — шарик остался цел!

Это можно сделать тремя способами:

1.С боков, где резина сильно растянута, приклеить скотч и проколоть шарик в этом месте.

2.   Там, где резина наиболее толстая, то есть «на макушке».

3.   Там, где резина не натянута – где нитка.

Объяснение: в этих местах резина не натянута, нарушение целостности оболочки не сопровождается разрывам.  С боков удержать оболочку от разрыва помогает скотч.  Отверстие от иголки маленькое и шарик сдувается незаметно (слайд 4)

Фокус с несгорающим шариком.

Оболочка шарика изготовлена из резины.  Интересно, горит ли она?

Наблюдение: При внесении шарика в пламя спиртовки, оболочка загорается и покрывается копотью.  Налью в шарик воды и повторю опыт.  Шарик с водой не горит.

Объяснение: Вода обладает плохой теплопроводностью и всё тепло, получаемое от пламени, идёт на нагревание воды.  Температура оболочки, пока в ней есть вода, не будет подниматься выше 100С, что ниже температуры возгорания резины [слайд 5].

Шарик в банке.

В стеклянную трёхлитровую банку бросим горящею бумагу.  Через некоторое кладу на горловину банки шарик с водой.

Наблюдение:

шарик втягивается в горловину и оказывается на дне банки.

Объяснение: Огонь нагревает банку, а банка нагревает воздух.  Плотность горячего воздуха меньше плотности холодного.  Когда на горловине оказывается шарик, банка и воздух в ней начинают остывать.  Воздух в банке быстро остывает, его плотность увеличивается, объём уменьшается — шарик втягивается в банку [слайд 6].

Шарик расширяется.

Надуваем шарик до среднего размера и завязываю горловину узлом

Измеряем шарик мерной лентой и делаю метку.  Кладем шарик в миску и обливаем горячей водой.

Наблюдение: шарик увеличился в размерах, это заметно глазу и подтверждается показаниями мерной ленты.

Объяснение: воздух внутри шарика под воздействием горячей воды нагревается и при этом расширяется, растягивая оболочку [слайд 7].

Поцелуй шариков.

Берем два шарика, надуваем и подвешиваем так, чтобы были на небольшом расстоянии друг от друга.  Нужно соединить их, не касаясь руками.

Наблюдение: если подуть на висящие шарики сбоку, сверху или снизу так, чтобы струя воздуха проходила между ними, то они сами сближаются.

Объяснение: Один из основных законов гидра-  и аэродинамики — закон Бернулли: чем выше скорость воздушного потока, тем меньше в нём давление.  Из закона Бернулли следует, что давление в струе воздуха ниже, чем атмосферное.  Сила атмосферного давления с боков сблизит шарики [слайд 8].

В потоке воздуха.

Надуваем шарик, включаем фен, подводим под шарик струю воздуха и опускаем шарик.

Наблюдение: Струя воздуха поднимает шарик вверх, но он не улетает, а устойчиво держится в струе.

Объяснение: давление воздуха в струе из фена ниже атмосферного, поэтому шарик находится в своеобразном воздушном коридоре, стены которого состоят из воздуха с атмосферным давлением.  Это заставляет шарик держаться в области пониженного давления [слайд 9].

Шарик - магнит.

Надуваем шарик и завязываем его.  Электризуем шарик, потерев его о волосы.  Поднимаем шарик над бумажками.

Наблюдение: за шариком тянутся бумажки.

Объяснение:При натирании шарика о голову электроны переходят с волос на резиновую оболочку шарика.  Шарик заряжается отрицательно, волосы — положительно.  Разноименно заряженные тела притягиваются, поэтому бумажки тянутся к шарику [слайд 9].

Прилипание шариков

Надуваем один шарик среднего размера.  Электризуем шарики о волосы.  Берем шарик за нитки в одну руку. И прислоняем к шкафу

Наблюдение: шарик прилипает к шкафу.

Объяснение: Шарики, потёртые о лоскуток или голову, заряжаются зарядом одного знака.  И поэтому прилипают к поверхности.

Наэлектризованный шарик.

На бумагу высыпаем соль, надуваем и электризуем шарик.  Подносим шарик к соли.

Наблюдение:

Маленькие кристаллики соли выстраиваются в вертикальные столбики, тянутся «ниточками» к шарику.

Объяснение: Поваренная соль — полярный диэлектрик.  Под действием электрического поля наэлектризованного шарика происходит смещение положительных и отрицательных связанных зарядов молекулы в противоположные стороны.  Со стороны заряженного шарика в кристаллике соли всегда образуется противоположный по знаку заряд.  Кристаллики соли притягиваются к шарику, пристраиваясь один к другому [слайд 11].

Вывод:

На воздушных шариках можно изучать законы давления тел и газов, тепловое расширение (сжатие), давление газов, плотность жидкостей и газов, закон Архимеда; можно даже сконструировать приборы для измерения и исследования физических процессов.Опыты, проведенные нами, доказывают, что шарик  отличное пособие для изучения физических явлений и законов. Использовать мою работу можно  в школе, в 7 классе,при изучении разделов «Первоначальные сведения о строении вещества», «Давление твердых тел, жидкостей и газов», в 8 классе — раздела «Электризация» и «Тепловые явления».

Созданная на основе практической части компьютерная презентация поможет школьникам быстрее понять сущность изучаемых физических явлений, вызовет большое желание проводить эксперименты с помощью простейшего оборудования. Очевидно,что наша работа способствует формированию неподдельного интереса к изучению физики.

Библиография:

1. Александрова З.В.  Физика на воздушных шариках// [Электронный ресурс] — Режим доступа.  — URL: http://edu-teacherzv.ucoz.ru/index/zanimatelnye_opyty/0-41 (дата обращения 15.01.2013).

2. Очаковский В.А.  Урок «Физика на воздушных шариках» // [Электронный ресурс] — Режим доступа.  — URLhttp://1874.my1.ru/news/urok_fizika_na_vozdushnykh_sharikakh/2013-03-02-55 (дата обращения 15.01.2013).

3. Туркина Г.  Физика на воздушных шариках.  //Журнал «Физика» — 2008.  —  № 16.  [Электронный ресурс] — Режим доступа.  — URL: http://fiz.1september.ru/view_article.php?ID=200801607 (дата обращения 15.01.2013).

4. Физика на воздушных шариках.  Видео [Электронный ресурс] — Режим доступа — URL: http://moikompas.ru/compas/eksperimenty.moikompas.rucompas (дата обращения 15.01.2013).

Приложение:

13