Исследовательская работа

Направление (секция) ФИЗИКА

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА (ПРОЕКТ) ПО ТЕМЕ:

« ПЛАСТИКОВАЯ И СТЕКЛЯННАЯ ТАРА КАК ПРИЧИНА ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ»

Подготовил: ученик 9 класса Абдоков Амаль Асланович

Руководитель: учитель физики Ижаева Фатима Асхатовна

Содержание:

1. Введение стр 3

2. Обзор литературы стр 4

3. Определение оптической линзы, ее свойства стр 4

4. Бутылка как пример линзы стр 5

5. Практическая часть стр 6

6. Вывод стр 6

7. Список литературы стр 8

8. Фотографии стр 10

9. Приложение 1 стр 11

10. Приложение 2 стр 12

Введение.

Актуальность моей работы состоит в том, что ежегодно в Карачаево- Черкессии от лесных пожаров гибнут леса, нанося серьезный удар по экологии и экономике республики. В прошлом году в курортном посёлке Домбай возгорелся большой участок леса. Восстановить утраченные лесные массивы - дело трудоемкое, затягивающееся на много лет.Лесные пожары возникают по ряду причин. Наиболее распространенной из них является деятельность человека, не соблюдающего основные меры пожарной безопасности в лесу. Основная часть всех возгораний, констатируют специалисты, происходит в результате выжигания травы, мусора, палов на сельскохозяйственных угодьях. В ясную погоду пожар может спровоцировать обыкновенное стекло, на которое попал солнечный луч. В лесу такое «добро» нередко остается после различных пикников и прогулок. 

Если по поводу первых причин никто не спорит, то последняя причина (стекло) вызывает споры между теми, кто согласен с этим утверждением и теми, кто утверждает, что стекло не может вызвать пожар. Я решил исследовать данную проблему, опытным путём выяснить вероятность возникновения возгорания сухой травы от оставленных бутылок на природе. Тем более, что близится весна, на которую приходится пик пожаров.

Объектом исследования являются стеклянные и пластиковые емкости как пример оптической линзы.

Предмет исследования: способность стеклянных и пластиковых емкостей воспламенять сухую траву и бумагу.

Цель работы: выяснить опытным путем могут ли стеклянные и пластиковые емкости быть причиной лесных пожаров.

Для решения цели поставлены задачи:

• изучить свойства собирающей оптической линзы;

• провести сравнительный анализ стеклянных и пластиковых емкостей с оптическими линзами;

• Исследовать вероятность возгорания сухой травы и бумаги от изучаемых емкостей;

• Проанализировать полученные результаты;

• Сделать вывод по результатам работы.

Гипотеза: стеклянные и пластиковые бутылки, оставленные отдыхающими на природе, могут послужить причиной пожара.

Методы исследования: теоретические (изучение литературы, анализ, обобщение); эмпирические (опыт , сравнение); интерпретационные (обработка результатов).

1. Обзор литературы:

В апреле 2017 г по некоторым российским каналам прозвучало высказывание, что одной из причин пожаров в Хакассии могло быть битое бутылочное стекло. Подобные высказывания регулярно приводятся в правилах противопожарной безопасности в лесу, в памятках «Береги лес от пожара», в объявлениях по радио. (Приложение 1). Или вот выдержка из Лесной газеты (автор статьи Иван КЕФАЛОВ): «Нередко видишь на первый взгляд безобидную небольшую прозрачную пластиковую бутылку, которую остатки воды в ней превращают в великолепную линзу. Точно так же становится опасным небольшой пузырек из-под лекарств, у которого довольно толстые стеклянные стенки. Да мало ли еще современных предметов из пластика и стекла, способны превратиться в линзу, упав соответствующим образом на сухой мох.» (приложение 2). В них предполагается, что бутылки или осколки стекла, фокусируя солнечные лучи, способны сработать как зажигательные линзы. Или вот вопрос жительницы Тюменского района: « За нашим дачным поселком по траве рассыпаны стекла и осколки. Могут ли они стать причиной возгорания, если на них длительное время попадают солнечные лучи?»

Ну что ж, попробуем ответить на этот вопрос с точки зрения законов физики.

В детстве многие из нас играли с лупой. Довольно интересно было наблюдать, как с ее помощью можно прожигать газету, дерево и прочие предметы. В более зрелом возрасте люди часто используют увеличение линзы для того, чтобы рассмотреть подробнее детали изображения или мелкий текст. А вот как, собственно, она работает знают далеко не все. Давайте разберемся, как действует собирающая линза, что означают ее параметры, и какую роль играет расстояние до рассматриваемого предмета.

2. Определение оптической линзы, ее свойства.

Линзой называется прозрачное тело, ограниченное двумя криволинейными (чаще всего сферическими) или криволинейной и плоской поверхностями. Линзы делятся на выпуклые и вогнутые.

Линзы, у которых середина толще, чем края, называются выпуклыми. Линзы, у которых середина тоньше, чем края, называются вогнутыми.

Если показатель преломления линзы больше, чем показатель преломления окружающей среды, то в выпуклой линзе параллельный пучок лучей после преломления преобразуется в сходящий пучок. Такие линзы называются собирающими.

Если в линзе параллельный пучок преобразуется в расходящийся пучок, то эти линзы называются рассеивающими .

Собирающая линза называется так потому, что световой пучок, параллельный главной оптической оси, после прохождения линзы собирается в её главном фокусе. Рассеивающая линза преобразует пучок света, параллельный главной оптической оси, в расходящийся пучок, как бы выходящий из главного фокуса.

3.Бутылка как пример линзы.

Линза с двумя выпуклыми поверхностями толще в центре, чем по краям, и может использоваться в качестве простого увеличительного стекла или лупы.

Рассмотрим обыкновенную бутылку. Её стенки можно представить в виде двух выпуклых поверхностей, однако эти поверхности имеют не сферическую , а цилиндрическую форму. Пустую бутылку можно представить в виде тонкой выпукло-вогнуто-выпуклой линзы. На выходе из неё солнечные лучи рассеиваются.Бутылку, наполненную жидкостью, можно назвать двояковыпуклой линзой, фокус которой находится за её пределами, однако, для фокусировки солнечных лучей в точку нужна сферическая линза, а бутылка с водой - линза цилиндрическая.
Другое дело, что осколок бутылочного горлышка или донышка в принципе может быть более или менее способен сфокусировать лучи.

  Солнечные лучи несут в себе тепловую энергию.    При прохождении через лупу лучи меняют свое направление (преломляются) и пересекаются все в одной точке. Таким образом, в этой точке температура всех лучиков складывается и получается «горячее пятно», которое и является рабочим инструментом, способным зажечь трут. Чем больше диаметр лупы, тем больше солнечных лучей мы захватим, тем выше будет рабочая температура. Чем сильнее увеличивает стекло, тем лучше.

4.Практическая часть:

Рассмотрим, как ведёт себя пучок света, проходящий через пустую бутылку. На фотографии видно, что свет рассеивается. (фото 1)

Если же бутылку наполнить водой, то, поворачивая ее, можно найти такой угол наклона, при котором лучи, преломляясь, собираются в линию. (фото 2) Бутылка с водой является цилиндрической линзой и собрать лучи в одной точке не может. Другое дело дно или горлышко бутылки могут сыграть роль сферической линзы, но мне пришлось постараться, чтобы сфокусировать лучи в одной точке. Так лучи собираются после прохождения сквозь дно бутылки (фото 3).Я попробовал разжечь бумагу при помощи линзы, для этого понадобилось всего несколько секунд.(фото 4). Но, сфокусировав лучи при помощи горлышка бутылки, даже спустя 45 минут возгорания не произошло, т.к. пятно, полученное от бутылки было намного слабее, чем от линзы.(фото 5)

Вывод:

Осколки стекла, бутылки мало годятся для концентрации лучей.
Солнечные лучи, фокусируемые с помощью водяной линзы, за 10-30 минут летом могут нагреть горючий материал до температуры 200-300 градусов. Температура же воспламенения большинства горючих материалов (древесина, бумага, ткань) составляет около 200-250 градусов.

Однако, не всякий осколок стекла способен сконцентрировать световой пучок до такой степени, чтобы обеспечить загорание, ведь в основном бутылки остаются пустыми и лежат на земле горизонтально, т.е. рассеивают лучи. Другое дело отбитое дно бутылки имеет больше шансов собрать лучи, но для этого нужно, чтобы оно лежало определенным образом, чтобы лучи сходились в фокусе, к тому же сухая трава или другой горючий материал должны находиться точно в фокусе собранных преломителем солнечных лучей.

Следовательно, осколок стекла, бутылки, рассыпанные по траве при длительном воздействии на них солнечных лучей, могут стать причиной возгорания, но только при определенных условиях. Но чтобы от этого произошло возгорание, нужно еще, чтобы сфокусированные лучи попали на что-то легко воспламеняющееся, вроде трута. Такое может получиться, если лучи сфокусировались на сухом разогретом торфе. То есть, вероятность того, что возгорание может произойти, от оставленных бутылок очень мала, но она все-таки есть. Поэтому, лучше не рисковать и не оставлять стекло на природе, да и для экологии полезно.

Список литературы:
1. Гальперштейн Л. Забавная физика. М.: Детская литература, 1993.

2. Яковлев И. Материалы по физике 2-е изд. - М.: 2016 - 507 с.

Использованы материалы сайтов:

 https://www.syl.ru/article/110682/sobirayuschaya-linza- И.chto-nam-o-ney-izvestno

http://fb.ru/article/252769/linzyi-vidyi-linz-ika-vidyi-sobirayuschih-opticheskih-rasseivayuschih-linz-kak-opredelit-vid-linzyi

фото 2 фото 1

Фото 3 фото 5

Фото 4

Приложение 1

Приложение 2

ОСКОЛОК БУТЫЛОЧНОГО СТЕКЛА МОЖЕТ СТАТЬ ПРИЧИНОЙ ЛЕСНОГО ПОЖАРА

ЕСТЬ МНЕНИЕ

Теги: Пожарная безопасность

Осколок бутылочного стекла может не только отражать лунный свет, придавая дополнительную романтичность тишине ночи, как заметил Чехов. Он может стать самой настоящей линзой, которая сконцентрирует солнечные лучи в точку прямо на горючей как порох лесной подстилке в жаркий день.

Хорошо известно, что причиной лесного пожара может стать вот такая импровизированная линза. Меня в этом давно убедили коричневые пятна подгоревшей бумаги географической карты, висевшей на стене у окна. А между ними стоял аквариум сферической формы, ставший большой линзой на пути солнечного света. Тогда обошлось без происшествий: вовремя замеченная опасность позволила устранить ее.

Отдельные, а возможно, и многие возгорания в жаркие сухие дни не связаны ли именно с этой причиной?

Основанием для такого предположения послужило наблюдение знакомого охотника, который стал свидетелем возгорания в глубине мохового болота, где в жаркие дни могли проходить лишь волки. Людям там просто нечего делать до созревания клюквы. Зато они могли еще в прошлом году, собирая ягоды, оставить немало «мин» замедленного действия в виде всевозможных бутылок, в том числе пластиковых.

Нередко видишь на первый взгляд безобидную небольшую прозрачную пластиковую бутылку, которую остатки воды в ней превращают в великолепную линзу. Точно так же становится опасным небольшой пузырек из-под лекарств, у которого довольно толстые стеклянные стенки. Да мало ли еще современных предметов из пластика и стекла, способны превратиться в линзу, упав соответствующим образом на сухой мох.

К сожалению, подобные линзы обнаруживаешь в больших количествах везде, а порой и в самых глухих уголках леса и болота, куда, кажется, только твоя нога ступила в первый раз. И человек, оставивший их в дождливый осенний день или зимой, совершенно не задумывался, что таким образом превратился в виновника будущего лесного пожара.

Огромное количество возможных линз позволяет предположить, что, по теории вероятности, немало из них станут «действующими». Наверное, ученые могли бы провести натурный эксперимент, разбросав на контрольном участке множество бытовых предметов, способных послужить линзой, чтобы более точно подсчитать возможные угрозы.

10