Проект по физике "Поющие пески"

МКОУ Сергиевская СШ

Даниловского района Волгоградской области

научно – исследовательская работа

по физике

«ПОЮЩИЕ ПЕСКИ»

Автор работы: Лагутин Егор 8 класс

Руководитель: Шеломанова Ольга Ивановна

ст. Сергиевская 2018г.

Содержание:

1. Актуальность

2. Теоретическая часть

3. Практическая часть

4. Выводы

5. Заключение

6. Библиография

Актуальность.

В повседневной жизни мы постоянно встречаемся с разнообразными сыпучими материалами - от мельчайшей пудры и муки до песка и крупного гравия. Они привычны и обыденны, и мало кто задумывается, какими удивительными свойствами обладают все эти разнообразные порошки. Казалось бы, большинство сыпучих материалов уже давно описано и изучено. Однако в последние годы "текучие твердые тела", и даже заурядный их представитель - песок, все сильнее привлекают к себе внимание исследователей. Как выяснилось, процессы, происходящие в песчаной куче, имеют непосредственное отношение к самому широкому кругу физических проблем, а загадочное поведение песка и схожих с ним веществ, бросает серьезный вызов науке.

Удивительное природное явление — «Поющие пески».

 Кочевники, которым приходилось слышать эти таинственные звуки, считали их голосами призраков и демонов, обитающих в песчаных дюнах.

Меня очень заинтересовало это явление, и я решил во всем разобраться сам.

Цель исследования:

Изучить механизм получения звуковых колебаний с помощью необычных колебательных систем.

Задачи:

• Выяснить, причину возникновения таинственных звуков «поющих песков».

• Установить соответствие между частотой и длительностью испускаемого звука, а также условиями, необходимыми для его возникновения.

• Доказать, что музыкальные способности песков служат естественным индикатором экологического состояния Земли.

Объект исследования: звуковые волны.

Предмет исследования: звук «поющего песка».

Методы исследования: изучение теоретического материала,

проведение опытов.

Гипотеза:

В «поющих песках» акустические колебания возникают в результате движения слоев песка.

Теоретическая часть:

Поющие пески распространены по всему миру,

но ландшафт, где они встречаются, бывает только двух типов: пески пустынь и прибрежные пески.

Звук песков пустыни соответствует малой октаве рояля (от 13.6 до 261.1Гц.), длится обычно от нескольких секунд до 15 минут и может достигать такой силы, что разносится на 10 километров. Звук прибрежных песков — высокой частоты — между 2-йи 3-й октавами (от 500 до 2500 Гц.), длится менее четверти секунды. Тем не менее, несмотря на такое различие в звуке, диаметр частиц в обоих случая примерно одинаков от 0.2 до 0.35мм.

Изучение зерна «поющего песка».

Зерна имеют примерно одинаковый размер, хорошо отполированную не нарушенную поверхность, не содержит органических примесей. Сила звука зависит от отсутствия тонкозернистого материала глинистых частиц. Форма песчинок большей частью шарообразная или яйцевидная. Обычно поющие пески имеют светлую окраску.

На глаз отличить участок с поющим песком от «немого» невозможно. И форму такие участки могут иметь самую неожиданную. Они — то вдаются узкой звучащей косой в пляж, то располагаются грядой гигантских бархан. Единственное внешнее отличие этого участка от «немых» песков в том, что на нем нет мелкой ряби.

Все исследователи отмечают, что поет только сухой песок. Утром, когда воздух холоден и песок влажен, нельзя добиться звучания.

Ветер долго перекатывает песчинки по пустыне, окатывает их и собирает песок в длинные гряды. Дождь вымывает из песка загрязнения и примеси, а солнце высушивает его. Чистый сухой песок образует склон с углом откоса. Песок по склону осыпается слоями, которые скользят с разной скоростью. Отдельные песчинки при движении вращаются, периодически проваливаются в лежащий ниже слой и возвращаются обратно. Поверхность слоя как бы вибрирует, порождая звук.

Объяснение явления изучаемого мной базируется на разделах физики колебания и деформация сдвига.

В настоящее время количество звучащих песков на нашей планете стремительно сокращается. Это связано с интенсивным движением транспорта на побережьях и в пустынях, с развитием массового туризма, загрязнением воздуха и воды. Можно сказать, что музыкальные способности песков служат естественным индикатором экологического состояния Земли. Защита уникального природного явления от полного уничтожения требует специальных мер.

С этой целью 17 ноября 1994 года в японском городе Нима был созван Всемирный симпозиум по "поющим" пескам. На нем обсуждались задачи сохранения и возрождения звучащих песков на основе международного сотрудничества и научного подхода к проблеме. Центром движения в защиту поющих песков от уничтожения стал японский город Нима.

3 марта 1991 года там открылся Музей песка, где собраны уникальные коллекции песков со всего мира. Знаменит этот музей и тем, что в нем находятся самые большие в мире песочные часы: пять метров в высоту и метр в диаметре. В течение целого года тонна песка пересыпается из верхнего резервуара часов в нижний. В последний день каждого года, ровно в полночь, местные жители аккуратно переворачивают этот гигантский песочный календарь - и все начинается сначала.

Выводы:

1. Поющие пески есть там, где есть взаимодействие песка и паров воды, а вернее передача кинетической энергии атомов кислорода молекулам воды, из потока воздуха, кислороду кристаллов кремния песка.

2. Сухой песок позволяет производить резонансную накачку энергии в ФХС Si — O.

3. Отсутствие мелкой ряби на поющих песках обеспечивает хорошее взаимодействие на молекулярном уровне поверхности песка с потоком воздуха, пары воды, а так же создаёт условия для возникновения резонанса ФХС Si O. (Диоксид кремния SiO₂ — кислотный оксид, не реагирующий с водой.)

4. Воздействующая на «накачанный» таким образом энергией песок упругая акустическая волна, усиливается за счёт накопленной в ФХС Si — O энергии. В зависимости от воздействующей на песок упругой акустической волны получаются различные звуки.

Практическая значимость моей работы:

Мою работу можно использовать, как своего рода наглядное методическое пособие :

1. На уроках физики,

2. На факультативных и элективных занятиях по физике,

3. Для внеклассной работы по физике.

4. «Виртуальная экскурсия в музей песка» так называется альбом, созданный мною в процессе работы.

Используемые источники:

• Журнал "Наука и жизнь" № 6, 1965 г.

• Журнал "Наука и жизнь" № 9, 1978 г.

• Журнал "Наука и жизнь" № 6, 1984 г.

• Журнал "Наука и жизнь" № 10, 1996 г.

• http://www.yo.rim.or.jp/~smiwa/sound/badaja.html

• http://www.wao.or.jp/swima/what/e_frogtoy.html

6

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение Сергиевская средняя школа

Даниловского района Волгоградской области

____________________________________________________________

Поющие пески

Научно – исследовательская работа по физике

Автор: Лагутин Егор – 8кл.

Руководитель: Шеломанова О.И.

учитель физики

ст. Сергиевская 2018г.

«Песня песков, песня сирен,

заманивающих путешественников на верную гибель в безводной пустыне, колокольный звон монастырей, погребенных в пучине песков…»

Р. А. Бэгноулд

Актуальность

Кто может вычислить путь молекулы?

Как знать: быть может, создание миров  определяется падающими песчинками? Виктор Гюго

Удивительное природное явление —  «Поющие пески».

  Кочевники, которым приходилось слышать эти таинственные звуки, считали их голосами призраков и демонов, обитающих в песчаных дюнах.

Меня очень заинтересовало это явление и я решил во всем разобраться сам.

Давайте послушаем этот удивительный звук.

Цель исследования:

Изучить механизм получения звуковых колебаний с помощью необычных колебательных систем.

Задачи:

• Выяснить, причину возникновения таинственных звуков «поющих песков».
• Установить соответствие между частотой и длительностью испускаемого звука, а также условиями, необходимыми для его возникновения.
• Доказать, что музыкальные способности песков служат естественным индикатором экологического состояния Земли.

Объект исследования: звуковые волны.

Предмет исследования: звук «поющего песка».

Методы исследования: изучение теоретического материала, проведение опытов в домашних условиях.

Гипотеза:

В «поющих песках» акустические колебания возникают в результате движения слоев песка .

Теоретическая часть

Поющие пески распространены по всему миру,

но ландшафт, где они встречаются, бывает только двух типов: пески пустынь и прибрежные пески.

Анализа данного явления

Звук песков пустыни соответствует малой октаве рояля (от 13.6 до 261.1Гц.), длится обычно от нескольких секунд до 15 минут и может достигать такой силы, что разносится на 10 километров. Звук прибрежных песков — высокой частоты — между 2-йи 3-й октавами (от 500 до 2500 Гц.), длится менее четверти секунды. Тем не менее, несмотря на такое различие в звуке, диаметр частиц в обоих случая примерно одинаков от 0.2 до 0.35мм.

Изучение зерна поющего песка

Зерна имеют примерно одинаковый размер, хорошо отполированную не нарушенную поверхность, не содержит органических примесей. Сила звука зависит от отсутствия тонкозернистого материала глинистых частиц. Форма песчинок большей частью шарообразная или яйцевидная. Обычно поющие пески имеют светлую окраску.

Следующий довольно важный момент — чем отличаются поющие пески от немых:

На глаз отличить участок с поющим песком от «немого» невозможно. И форму такие участки могут иметь самую неожиданную. Они — то вдаются узкой звучащей косой в пляж, то располагаются грядой гигантских бархан. Единственное внешнее отличие этого участка от «немых» песков в том, что на нем нет мелкой ряби.

Поет только сухой песок

Все исследователи отмечают, что поет только сухой песок. Утром, когда воздух холоден и песок влажен, нельзя добиться звучания.

Практическая часть

Я решил в домашних условиях провести несколько экспериментов

Эксперимент №1 «Состав песка»

Эксперимент №2 «Растворимость пород»

Эксперимент №3

«Что может издавать звуки»

Выводы из полученных результатов:

Песчинки состоят из очень твердых и разных горных пород. В жарких странах песок может потрескивать от нагревания. А когда песка очень много, то звук кажется поющим. А вот, например, на побережье озера Байкал песок поет из-за трения песчинок друг об друга.

Песок - естественный индикатор экологического состояния Земли.

В настоящее время количество звучащих песков на нашей планете стремительно сокращается. Это связано с интенсивным движением транспорта на побережьях и в пустынях, с развитием массового туризма, загрязнением воздуха и воды. Можно сказать, что музыкальные способности песков служат естественным индикатором экологического состояния Земли. Защита уникального природного явления от полного уничтожения требует специальных мер.

17 ноября 1994 года в японском городе Нима был созван Всемирный симпозиум по "поющим" пескам.

3 марта 1991 года там открылся Музей песка, где собраны уникальные коллекции песков со всего мира.

Моя гипотеза подтвердилась:

Ветер долго перекатывает песчинки по пустыне, окатывает их и собирает песок в длинные гряды. Дождь вымывает из песка загрязнения и примеси, а солнце высушивает его. Чистый сухой песок образует склон с углом откоса. Песок по склону осыпается слоями, которые скользят с разной скоростью. Отдельные песчинки при движении вращаются, периодически проваливаются в лежащий ниже слой и возвращаются обратно. Поверхность слоя как бы вибрирует, порождая звук.

Становиться понятно, что:

1. Поющие пески есть там, где есть взаимодействие песка и паров воды, а вернее передача кинетической энергии атомов кислорода молекулам воды, из потока воздуха, кислороду кристаллов кремния песка.

2. Сухой песок позволяет производить резонансную накачку энергии в ФХС Si — O.

3. Отсутствие мелкой ряби на поющих песках обеспечивает хорошее взаимодействие на молекулярном уровне поверхности песка с потоком воздуха, пары воды, а так же создаёт условия для возникновения резонанса ФХС Si O. (Диоксид кремния SiO 2  — кислотный оксид, не реагирующий с водой.)

4. Воздействующая на «накачанный» таким образом энергией песок упругая акустическая волна, усиливается за счёт накопленной в ФХС Si — O энергии. В зависимости от воздействующей на песок упругой акустической волны получаются различные звуки.

Практическая значимость моего проекта:

Мою работу можно использовать, как своего рода наглядное методическое пособие :

• На уроках физики,
• На факультативных и элективных занятиях по физике,
• Для внеклассной работы по физике.
• «Виртуальная экскурсия в музей песка» так называется альбом созданный мною, в процессе работы.

Используемые источники:

• Журнал "Наука и жизнь" № 6, 1965 г.
• Журнал "Наука и жизнь" № 9, 1978 г.
• Журнал "Наука и жизнь" № 6, 1984 г.
• Журнал "Наука и жизнь" № 10, 1996 г.
• http://www.yo.rim.or.jp/~smiwa/sound/badaja.html
• http://www.wao.or.jp/swima/what/e_frogtoy.html

Спасибо

за внимание!