Проектно-исследовательская работа: "Равновесие тел. Кукла-неваляшка"

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ- АРДОНСКАЯ СРЕДНЯЯ

ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА им. М.Н. ПЛОТКИНА

243110, Брянская область, г. Клинцы, с.Ардонь, ул. Стахановская д.168, тел. 4-31-19

Направление: физика

Проектно-исследовательская работа

Тема работы: « Равновесие тел. Кукла-неваляшка».

Выполнила ученица 8 класса

Чигиринова Марина Андреевна

Учитель физики

Ардонской СОШ

Чигиринова О.В.

8980 3373841

Клинцы

2017-2018

« Равновесие тел. Кукла-неваляшка».

Краткая аннотация

По теме исследования меня интересовали многие вопросы. Например, почему неваляшка возвращается в исходное состояние? Почему переходит речку по жерди труднее, чем по широкой доске? Изменится ли устойчивость человека, если он будет стоять на одной ноге? Почему не падает Пизанская башня? Все эти вопросы по теме «Равновесие тел».

Игрушки с самого рождения окружают нас, начиная с красочной звонкой погремушки. Позднее нам хочется общаться с другими игрушками. Наверное, каждый из нас задумывался хоть раз, как работает та или иная игрушка. Многие от любопытства даже разбирали их.

Меня заинтересовала тема «Равновесие тел» и я захотела своими руками сделать куклу-неваляшку.

Поэтому целями своей работы я обозначила:

1.Познакомиться с различными видами равновесия.

2.Выяснить условия, при которых тело находится в равновесии.

3.Объяснить принцип действия куклы-неваляшки на основе законов физики.

Задача:

Изготовить наглядное пособие для демонстрации устойчивости твердого тела, т.е куклу –неваляшку.

В процессе работы я узнала много новых интересных фактов и теперь могу ответить на вопросы, которые ставила в начале работы.

Содержание

1.Краткая аннотация 2

2.Введение 4

3. Равновесие тел. Кукла-неваляшка 5

- 3.1. Виды равновесия тел 5

- 3.2. Почему неваляшка поднимается? 6

- 3.3. Происхождение неваляшки 6

- 3.4. Исследование зависимости равновесия тел от высоты и площади тела.

Устойчивость наклонных тел. 6

4.Заключение 7

5.Используемая литература 7

6.Приложения 9

Введение

Всякие конструкции, любые сооружения должны быть достаточно прочными (не разрушаться под действием нагрузки), достаточно жесткими (деформации не должны нарушать нормальную эксплуатацию сооружений) и достаточно устойчивыми (не опрокидываться в самых различных физических ситуациях).

Какие бы сооружения не строились – телевизионные башни, железнодорожные мосты, плотины гидроэлектростанций, своды дворцов спорта, высотные здания, мачты линий электропередач и т. д. – все они рассчитываются на прочность, жесткость и устойчивость.

Мою работу можно использовать для более углубленного изучения понятия центра тяжести и условия равновесия тел качестве демонстрационного эксперимента в классе.

Я считаю свою работу актуальной, так как она повышает интерес к изучению физики и доступна людям разных возрастов, даже не обладающих большими знаниями в области технических наук. Каждый человек должен иметь представление о физических явлениях и законах, с которыми непосредственно сталкивается в повседневной жизни с самого раннего детства.

Изучением равновесия и его видов занимается раздел физики – статика. Но в школьном курсе физики данный раздел рассматривается ограниченно в 7 классе при изучении рычагов и блоков. Видам равновесия, устойчивости конструкций внимание не уделено. В этом состоит научная новизна данной работы.

Методы исследования:

1.Анализ литературы и материалов сайтов Интернета по данной теме.

2.Изготовление наглядного пособия для кабинета физики.

Теория по данной теме основывается на изучении книги «Забавная физика» Л. Гальперштейн, книги по физике Я. И. Перельман «Занимательная физика», а также «Элементарного учебника физики Г.С. Ландсберга, нового учебника физики для 7 класса 2018 года издания, а так же книги Л.Д. Ландау «Физические тела».

« Равновесие тел. Куклы-неваляшки».

« …Мой характер не сломить, вам меня не положить,
      Хоть старайся, расстарайся, никогда тому не быть».

1.Виды равновесия тел

В некоторых случаях равновесие очень трудно поддержать - попробуйте пройтись по натянутому канату. В то же время никто не награждает аплодисментами сидящего в кресле-качалке. А ведь он тоже поддерживает равновесие. В чем разница в этих двух примерах? Если тело в покое, значит оно находится в состоянии равновесия. Существуют три вида равновесия: безразличное равновесие, неустойчивое равновесие, устойчивое равновесие.

Здесь надо пояснить, что такое центр тяжести. Все частички обладают весом. Поэтому твердое тело находится под действием бесчисленного количества сил тяжести. При этом эти силы параллельны, их можно сложить и заменить одной силой, равнодействующей. Точка приложения суммарной силы называется центром тяжести. В этой точке как бы сосредоточен вес тела.

Если выведенное из положения равновесия тело вновь в него возвращается, то равновесие называется устойчивым. При устойчивом равновесии центр тяжести тела расположен ниже оси вращения и находится на вертикальной прямой, проходящей через эту ось. (Приложение1).

Равновесие, при котором выведенное из равновесия тело не возвращается в начальное положение, называется неустойчивым. При неустойчивом равновесии центр тяжести тела расположен выше оси вращения и находится на вертикальной прямой, проходящей через эту ось. (Приложение2.)

Равновесие называется безразличным, если при отклонении или перемещении тела оно остается в равновесии. При безразличном равновесии ось вращения тела проходит через его центр тяжести.(Приложение3).

2. Почему неваляшка поднимается?

Почему так трудно ходить по канату? Потому, что площадь опоры резко уменьшается. Ходить по канату нелегко, и не даром награждают аплодисментами искусного канатоходца. Однако иногда зрители впадают в ошибку и признают за вершину искусства хитрые трюки, облегчающие задачу. Артист берет сильно изогнутое коромысло с двумя ведрами воды; ведра оказываются на уровне каната. С серьезным лицом, при замолкшем оркестре, артист совершает переход по канату. Как усложнен трюк, думает неопытный зритель. На самом деле артист облегчил свою задачу, понизив центр тяжести.

Теперь я могу объяснить почему неваляшка всегда поднимается. При всяком наклоне неваляшки её центр тяжести повышается. Центр тяжести повышается, равновесие перестает быть устойчивым и тело старается центр тяжести понизить, чтобы занять устойчивое равновесие. (Приложение4).

3.Происхождение неваляшки

Происхождению игрушка обязана загадочному Востоку. Легенда утверждает, что прообразом "Ваньки-встаньки" послужил древний буддийский монах, в течение десятилетия соблюдавший обет молчания и неподвижности, вследствие чего лишился рук и ног. Далее кукла-неваляшка, описание которой находят в древних книгах, пришла в Японию, долгое время изолированную от остального мира, получив название "дарум" по имени монаха-отшельника. Игрушке приписывают способности исполнять желания. На лице не прорисовывают глаза. Получивший в подарок «дарума» рисует один глаз, загадывая желание, исполнение его ознаменовывается другим глазом. В противном случае неваляшку сжигают, соблюдая традиции, в канун следующего Нового года. В Европу и Россию привезли путешественники. Неваляшку одели в национальную одежду и она стала любимой игрушкой для многих поколений. Я ее изготовила из круглой коробки от новогоднего подарка и сшила голову и платье. Внизу коробки я укрепила тяжелую железную деталь и прикрепила ее пластилином.

4. Исследование зависимости равновесия тел от высоты и площади тела. Устойчивость наклонных тел.

По теме работы я так же провела некоторые исследования.

1)Возьмем призму на шарнирах. К центру тяжести призмы прикрепим отвес. Будем постепенно менять форму призмы. Равновесие призмы остается устойчивым, пока линия отвеса проходит через площадь опоры. Как только линия отвеса оказывается на границе площади опоры, равновесие становится неустойчивым. При незначительном отклонении призма опрокидывается. (Приложение5).

Вывод: Стоящий предмет (тело на опоре), не опрокидывается, если вертикаль, проведенная через центр тяжести,  пересекает площадь опоры тела.(Приложение 6)

Теперь я могу ответить на вопрос, который меня давно интересовал. Почему не падает Пизанская башня? Вертикаль, проведенная через центр тяжести, все еще пересекает площадь опоры.(Приложение7).

Я провела следующие исследования и выяснила, что высота тела влияет его устойчивость.

Я скрепила 3 бруска вместе скотчем и установила их у упора.

Аккуратно поднимала край наклонной плоскости до тех пор, пока бруски не опрокинулись. Затем соединила скотчем 6 брусков и поднимала край опорной доски пока бруски не опрокинулись. (Приложение 8).

Выяснила, что если предмет выше, то на меньшую высоту можно поднять край опорной доски. Чем ниже было тело, тем более оно было устойчиво. Тело опрокидывается в тот момент, когда точка центра тяжести располагалась не над площадью опоры тела, а выходит за ее пределы. (Приложение 9)

Так же я выяснила, что устойчивость тела зависит от величины площади опоры. Я скрепила 2 столбика по 3 одинаковых бруска скотчем и установила их у упора. Аккуратно поднимала край наклонной плоскости до тех пор, пока бруски не опрокинулись. Сделала вывод: «Чем шире предмет, тем на большую высоту нужно было поднять край опорной доски, т.е. угол наклона плоскости был большим. Чем шире тело, тем оно более устойчиво». (Приложение 10).

Тело опрокидывалось в тот момент, когда точка центра тяжести располагалась не над площадью опоры тела, а выходила за ее пределы. (Приложение 11)

5.Заключение

В своей работе я познакомилась с различными видами равновесия, выяснила условия при которых тело находится в равновесии и изготовила наглядное пособие для демонстрации устойчивости твердого тела в виде куклы-неваляшки. Проделанная мною работа может пригодится при изучении условий равновесия тел.

Список источников и используемой литературы

1.Л. Гальперштейн Забавная физика

Москва «Детская литература», 1993

2.Л.И.Перельман Занимательная физика

Издательство «Римис», 2009

3.Элементарный учебник физики в трех томах под редакцией академика Г.С.Ландсберга, том1

Москва, «Физматлит», 2010

4.Учебник физики 7 класс под редакцией А.В. Перышкина

Москва, «Дрофа» 2018.

5.Л.Д Ландау Физические тела «Наука» ,1978

5.Интернет-ресурсы

1. http://fb.ru/article/233980/kukla-nevalyashka-foto-opisanie-kak-sdelat-kuklu-nevalyashku

2.http://class-fizika.narod.ru/van11.htm

Приложения

Приложение 1.

Приложение2.

Приложение 3.

Приложение 4.

Приложение 5.

Приложение 6.

Приложение 7.

Приложение 8.

Приложение 9.

Приложение 10.

Приложение 11.

Приложение 12.

9