Колиниченко Егор. Необычные вещи из обычных вещейx

Районный креатив-фестиваль исследовательских работ
дошкольников и младших школьников «Надежда»
Направление
Мир увлечений
Исследовательская работа
Тема: Необычные вещи из обычных вещей
Автор:
ученик 4 «В» класса
МАОУ «Туртасская СОШ» Уватского района
Колиниченко Егор Евгеньевич,
10 лет
Руководитель:
Учитель начальных классов
МАОУ «Туртасская СОШ» Уватского района
Екатерина Николаевна Сенцова
Туртас, 2015
АННОТАЦИЯ
1
Исследовательская работа ученика 4 «В» класса МАОУ «Туртасская
СОШ» Колиниченко Егора выполнена в рамках направления «Мир
увлечений». Продолжив изучение робототехники, начатое в прошлом году,
Егор пытается разрабатывать и собирать механизмы из подручных
материалов. Данная работа позволила ученику познакомиться с основами
физики, узнать, какие необычные механизмы можно сконструировать из
самых простых материалов, проявить творчество и выдумку.
Представленная исследовательская работа состоит из:
Изложения основных положений, описания проделанной работы, выводов –
10 страниц
Приложения (папка с фотографиями)
Презентации – 8 слайдов.
2
СОДЕРЖАНИЕ
Актуальность исследования…………………………………………………….4
Стеноп – чудо в обыкновенной коробке..............................................................5
Двигатель Стирлинга в домашних условиях........................................................7
Заключение……………………………………………………………………….8
Источники информации…………………………………………………….......9
Об авторе………………………………………………………………………..10
3
Актуальность исследования
Современную жизнь очень трудно представить себе без мощных
многофункциональных электронных устройств, которые окружают нас
повсюду, делают нашу жизнь удобнее, проще и интереснее. Когда мы
изучаем историю на уроках окружающего мира или смотрим старые фильмы,
то удивляемся, как же раньше люди жили без телевизоров, стиральных
машин, микроволновок, сотовых телефонов, планшетов и компьютеров.
Одни приборы облегчают повседневный труд, другие помогают быстро
находить и обрабатывать новую информацию, третьи – служат для
развлечения. И развитие «интеллектуальной» техники ни на минуту не
останавливается. Человечество постоянно находится в поисках новых
технических «открытий».
Очень часто на новые открытия человека вдохновляют самые привычные
и обычные вещи. Можно ли из простых подручных вещей создать
необычные механизмы, которые могли бы заменить многие бытовые
интеллектуальные приборы?
Однажды учительница предложила нам такое задание:
Это навело меня на мысль, что многие современные сложные механизмы
созданы благодаря более простым предметам.
Гипотеза:
Я предполагаю, что можно из простых подручных вещей создать аналоги
известных электронных бытовых приборов без особых затрат.
Цель исследования:
Создать стеноп и двигатель Стирлинга своими руками
Задачи исследования:
Изучить информацию о выбранных приборах
Подобрать необходимые материалы для воплощения проектов
Создать стеноп и двигатель Стирлинга.
Методы исследования
Поиск информации в различных источниках
Моделирование и конструирование
4
В результате этого исследования я научусь
собирать стеноп и двигатель Стирлинга из простых подручных вещей
Я получу возможность научиться
• определять цель работы самостоятельно, соотносить свои действия с
поставленной целью;
• составлять план выполнения работы с помощью учителя;
• делать коленчатый вал с помощью папы;
• пользоваться паяльником и плоскогубцами под присмотром папы;
• оценивать собственную успешность в выполнения заданий;
• извлекать информацию, представленную в разных формах (текст,
иллюстрация, видео) ;
• предъявлять результаты работы, в том числе с помощью компьютера и
продукта своего исследования;
• использовать свои знания о известных технических приборах при
создании своих универсальных прототипов.
Стеноп – чудо в обыкновенной коробке
Трудно найти человека, который бы не знал, что такое фотоаппарат и не
умел бы им пользоваться. Современная наука позволяет вмонтировать фотовидеокамеру с вспышкой и разрешением в 5 Мп даже в сотовый телефон. Но
мало кому известно, что самые первые в мире фотокамеры появились еще до
нашей эры и занимали собой целую комнату!
Слово «камера» происходит от латинского слова «camera» (комната),
так как первые простейшие устройства, позволяющие получать оптическое
изображение объектов представляли собой затемненные комнаты. Точное
название такого устройства – камера-обскура. Латинское слово obscura как
раз и означает – «затемненный».
Давным-давно было замечено: если днем находиться в очень темной
комнате с закрытыми ставнями, то можно увидеть, как лучи солнца
просвечивают сквозь мелкие щели в ставнях и попадают на
противоположную стену, образуя световое пятно. Люди заметили еще одну
примечательную вещь: если дырка в ставнях очень маленькая, а солнце
светит не прямо на ставни, то пятно на стене будет не просто пятном, а
маленьким изображением того, что находится за ставнями снаружи. Первые
упоминания о камере-обскура относятся к IV веку до нашей эры – ее
описывали китайские мудрецы. Однако долгое время камеры-обскура
оставались лишь научной диковинкой, потому что получавшаяся картинка
получалась расплывчатой и темной.
Примерно 400-500 лет назад, кто-то догадался сделать отверстие в камере
немного больше и вставить в него стеклянную линзу-объектив. Линза
фокусирует световые лучи так же, как это делает отверстие, но изображение
получается намного более ярким и четким. Так появились маленькие камерыобскуры – не затемненные помещения, а просто деревянные ящики.
Маленькими камерами-обскурами начали пользоваться художники, чтобы
более точно изображать на своих картинах пейзажи и здания. Ведь
5
художнику достаточно было перенести на холст то, что он видел на стекле.
Такой способ помог итальянскому художнику Каналетто (1697-1768 гг)
написать много прекрасных видов Венеции.
В начале XIX века начали зарождаться принципы фотографии:
изобретатели нашли способ сохранить изображение, полученное с помощью
объектива. Некоторые химические вещества реагируют на свет, темнеют,
когда он на них попадает. Таким образом, свет и тень, проходя через
объектив, создают определенный рисунок на бумаге или стекле (позже на
пленке), покрытых этими «фотографическими» химикатами. В современных
цифровых камерах используются фотоэлементы. Реагируя на свет, они
создают электрические сигналы.
Чтобы понять, как работает камера-обскура, сделаем прибор под
названием стеноп.
Стеноп своими руками из простых вещей
Что потребуется:
1.Накрой стол газетой, чтобы не испачкать
1.
Газета
его. Затем покрась коробку изнутри черной
2.
Коробка из-под обуви
краской, крышку тоже надо покрасить.
3.
Кисть
4.
Черная краска
5.
Ножницы
6.
Липкая лента
7.
Плотная алюминиевая фольга
8.
Калька
9.
Булавка
2. Прорежь в двух противоположных стенках коробки два небольших квадратных
отверстия.
3. Закрой одно из отверстий в коробке алюминиевой фольгой. Плотно
прижми фольгу и залепи скотчем края, чтобы внутрь не проникал свет.
4. Накрой отверстие на другом конце калькой. Точно так же плотно прикрепи
ее скотчем.
5. Положи на коробку крышку. Убедись, что все щели закрыты.
6.Аккуратно проделай отверстие в середине куска фольги булавкой.
Постарайся, чтобы оно было как можно более маленьким. Вот теперь стеноп
или камера-обскура готов.
7.Направь «камеру» той стороной, где прикреплена фольга, на какой-нибудь
объект. Посмотри на изображение, получившееся на бумажном экране.
6
Вывод:
В реальной жизни мы видим вещь, потому что свет светит на них и отражается в наших
глазах. Но обычно, отражаясь, свет рассеивается во всех направлениях. Узкое отверстие
камеры-обскуры пропускает только один луч света от каждой детали пейзажа или сцены и
блокирует все остальные лучи. Если увеличить отверстие камеры-обскуры, изображение
станет ярче, но оно будет более размытым. Если же вставить в него линзу, то можно
увидеть четкие изображения тех объектов, которые находятся на довольно далеком
расстоянии.
Двигатель Стирлинга в домашних условиях
Нынешняя зима в нашей стране выдалась холодной, а значит, возникла
проблема обогрева жилища. Одним из способов является применение
электрических обогревателей. Недостатком их применения является высокое
потребление электроэнергии, из-за чего людям приходится переплачивать за
электричество. А еще им невозможно пользоваться, если у вас отключилось
электричество. Но существует простой альтернативный способ.
Дви́гатель
Сти́рлинга — тепловая
машина,
основанная
на
периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела с извлечением энергии
из возникающего при этом изменения объёма рабочего тела. Может работать
не только от сжигания топлива, но и от любого источника тепла.
Впервые эту машину запатентовал шотландский священник Роберт
Стирлинг 27 сентября 1816 г. Однако первые простейшие «двигатели
горячего воздуха» были известны ещё в конце 17 века, задолго до Стирлинга.
Достижением Стирлинга является добавление очистителя, который он назвал
«эконом».
Основной принцип работы двигателя Стирлинга заключается в постоянно
чередуемых нагревании и охлаждении рабочего тела в закрытом цилиндре.
Обычно в роли рабочего тела выступает воздух, но также можно
применять недорогие водород и гелий и совсем уж бесплатную воду в виде
пара и льда. Особенностями «стирлинга» с жидким рабочим телом являются
малые размеры, высокая удельная мощность и большие рабочие давления. А
значит, получается дешевый, компактный и в тоже время мощный
обогреватель.
Как же собрать двигатель Стирлинга своими руками? Для этого вам
понадобится помощь взрослых, т.к. придется работать с паяльником,
плоскогубцами и ножом, а это небезопасно.
1. Банку нужно вымыть, аккуратно срезать
ножом крышку (или купить банку с безопасными
Что понадобится:
- консервная банка и жесть
крышками, открывающими, если потянуть за
- поролон или губка
кольцо).
- скрепки
- старый диск
- пакет и резинка
- проволока
- ненужные детали от металлического
конструктора
- паяльник и плоскогубцы
- канцелярский нож
7
2.Срезанную крышку не выбрасывать, распрямить и проделать в центре
отверстие.
3.Медную скрепку распрямить и сделать на конце петлю.
Намотать на нее 4 витка проволоки.
4.Вставим скрепку в отверстие и чуть-чуть припаяем к крышке.
5.В центре дна банки проделываем точно такое же отверстие.
6. Нужно сделать вытеснитель из поролона. Диаметр его должен быть таким,
чтобы он ходил свободно, но не было большого зазора, высотой чуть больше
половины внутренней высоты банки.
7. Дальше прорезаем в центре вытеснителя отверстие под втулку из резинки,
дальше вставляем во втулку проволоку, всё спаиваем.
8. Закрываем банку и запаиваем края.
9.Чтобы сделать рабочий цилиндр вырезаем из жести полоску длиной 6 см.
Загибаем 2 мм края плоскогубцами. Скручиваем в трубочку и запаиваем
края. Цилиндр припаиваем над отверстием в крышке.
10. Вместо мембраны можно использовать обыкновенный пакет. Отрезаем
кусок. Продавливая пакет пальцем внутрь, прижмите края резинкой.
11. Припаиваем детали конструктора к крышке и закрепляем CD-диск. Наш
двигатель может работать от температуры кипятка с кусочком льда на
верхней крышке или от двух свечек.
Вывод:
Двигатель Стирлинга я смог собрать с помощью папы. Этот маленький прибор оказался
эффективен потому, что от 2 свечек и кусочка льда он нагрелся до t 85° С. Это значит, что
его можно легко использовать для нагрева воздуха в небольших помещениях без затрат
электричества. Все гениальное дешево и просто!
Заключение
Работая над этим исследованием, я убедился, что техническим
прогрессом двигает простота и вдохновение. Из обычных подручных вещей
можно сделать необычные и полезные вещи. У меня получилось
сконструировать два простых прибора – аналога камеры и электрического
обогревателя. Моя гипотеза подтвердилась, цель достигнута.
Источники информации
1.Интернет – сайт:
http://galileo-tv.ru/node/2513
2.Журнал:
//Галилео. Наука опытным путем. № 38 2012год
8
Об авторе
Меня зовут Егор. Мне 10 лет.
Я люблю играть в компьютерные игры,
разгадывать головоломки и проводить
разные эксперименты. Мне нравится
изучать мир природы, проникать в тайны
физики и химии. Это сложно, но очень
интересно. Хорошо, что мой папа
помогает
мне
во
всех
моих
исследованиях!
9
10
11