ДОНЕЦКАЯ НАРОДНАЯ РЕСПУБЛИКА АДМИНИСТРАЦИЯ КИРОВСКОГО РАЙОНА ГОРОДА ДОНЕЦКА ОТДЕЛ ОБРАЗОВАНИЯ РМО УЧИТЕЛЕЙ ФИЗИКИ РАЙОННАЯ УЧЕНИЧЕСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «НАША НАУКА – 2023» НАША НАУКА 2023 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» СОДЕРЖАНИЕ СБОРНИКА Автор статьи Научный руководитель Название статьи Страницы сборника Разработка простого демонстрационного стенда «перевод десятичного кода в двоичный с помощью шифратора» Новые знания в процессе самостоятельной проектноисследовательской деятельности Воздействие радиации (ионизирующих излучений) на живые организмы и способы защиты от неё. Воздействие радиации (ионизирующих излучений) на живые организмы и способы защиты от неё Исследование поверхностного натяжения жидкостей 3-7 12-15 Шелемех Роман Евгеньевич Носач В.Ю. Логинова Ксения Николаевна Курбан Т.Д. Хара Дмитрий Сергеевич Тарасенко И.Г. Сотникова Вероника Алексеевна Борисенко М.А Андреенкова Наталья Викторовна Ряшко С.В Охтень Лера Алексеевна Решетина О.Г. Физические явления: важно VS вредно. 24-28 Пяста Тимур Сергеевич Антоненко Н.В Биотопливная энергетика – перспективная отрасль мировой экономики 29-31 Запорожец Виктор Павлович ПриходькоПетровская Н.Е 34-37 Мушта Александр Вадимович Сухобоченкова Е.Н Беспроводная передача электрического тока с использованием явления электромагнитной индукции Наиболее важные открытия в физике в 2022 году 2 8-11 16-19 20-24 38-41 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» РАЗРАБОТКА ПРОСТОГО ДЕМОНСТРАЦИОННОГО СТЕНДА «ПЕРЕВОД ДЕСЯТИЧНОГО КОДА В ДВОИЧНЫЙ С ПОМОЩЬЮ ШИФРАТОРА» Шелемех Роман Евгеньевич, учащийся 10 класса МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «ШКОЛА №30 ГОРОДА ДОНЕЦКА», Донецкая Народная Республика, г. Донецк Научный руководитель: Носач Валерия Юрьевна, учитель физики МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «ШКОЛА №30 ГОРОДА ДОНЕЦКА, Донецкая Народная Республика, г. Донецк Тот, кто не обновляется разрушается, так как неуловимое течение времени всё изменяет. Фрэнсис Бэкон Аннотация. В статье представлено краткое описание работы шифратора на полупроводниковых диодах, демонстрирующего перевод десятичного кода в двоичный. Демонстрационный стенд выполнен автором. Ключевые слова: цифровой сигнал, простой преобразователь десятичного кода в двоичный, микросхема. Мир постепенно переходит от аналогового телевидения (ATV) к цифровому (DTV). Начиная с 50-х годов прошлого века телевидение было исключительно аналоговым, т.е. яркость, цвет и звук были представлены быстрыми изменениями амплитуды, частоты и фазы потока. Сигнал можно передавать тремя способами:1) от станции к антенне радиоприёмника (эфирное вещание), 2) посредством спутника связи (спутниковое телевидение), 3) через проложенный кабель от станции к потребителю (кабельное телевидение). Но, на пути электромагнитных волн всегда попадаются преграды и помехи в виде промышленных электромагнитных 3 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» излучений, другие радиосигналы, рельеф местности, магнитные бури на солнце, а также естественное затухание сигнала. Поэтому на приёмники аналоговая информация зачастую поступает в искаженном виде. [1] Цифровое вещание происходит с использованием шифрования. В цепи поток имеет два возможных значения: «0»-заземление или нулевое напряжение и «1»-питание, напряжение. Аналоговые изображения и звук сначала кодируются и только потом передаются в виде цифровых данных, которые невозможно исказить. Следовательно, цифровой сигнал имеет высокую помехоустойчивость. Цифровой сигнал — сигнал, который можно представить в виде последовательности дискретных (цифровых) значений. В наше время наиболее распространены двоичные цифровые сигналы - система обозначений из двух элементов, различные комбинации которых служат для представления (кодировки) информации. В качестве элементов системы наиболее часто выступают цифры «0» и «1». С помощью двух символов можно закодировать практически любую информацию. Доказательством тому служат современные компьютеры, работа которых невозможна без такой кодировки. Характерная особенность систем счисления, использующих разрядный двоичный код, заключается в возможности обозначения одного и того же числа различной комбинацией символов, отличающихся между собой по разрядности. Например, в двоичной системе счисления единицу можно представить по-разному: 1, 01, 001, 0001 и т.д. Нумерация двоичных разрядов осуществляется справа налево. Если взять двоичный код 01011, то первый разряд будет иметь значение 1, второй разряд – 1, третий разряд – 0, четвертый – 1 и пятый разряд – 0. Аналогичным способом кодируются буквы. [2,3] Рассмотрим примеры кодирования цифр: 0 = 0000 1 = 0001 4 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» 2 = 0010 3 = 0011 4 = 0100 Быстрое развитие цифровой техники вызывает необходимость увеличения числа людей способных её обслуживать. Итак, попробуем разобраться в принципах работы шифратора информации на примере простого преобразователя десятичного кода в двоичный. Для этого нам понадобится: полупроводниковые диоды Д223 (17 шт.), светодиоды АЛ307 (4 шт.), резисторы на 30 Ом, ограничивающие ток, проходящий через светодиоды (4 шт.), штекер для имитации выключателя (1 шт.), элемент питания на 4,5 В (1 шт.), соединительные провода, фанера или плотный картон для основы. Смонтируем устройство по схеме, предложенной на рисунке 1. Вместо светодиодов можно применить низковольтные лампочки. Мощность диодов зависит от типа применяемых светодиодов или ламп, напряжения питания. Данный стенд (рисунок2) позволяет более ясно представить «внутренности» цифровой техники, компьютеров, смартфонов и т.д., может быть полезен на уроках физики (раздел электричество), информатики. 5 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» Рис.1 принципиальная электрическая Рис.2 Демонстрационный стенд шифратора в готовом виде Если светодиод горит – это «1», не горит –«0». Прямое включение диода равносильно замкнутому контакту, обратное включение – разомкнутому. Шифратор собран по принципу диодной матрицы, имеющей горизонтальные и вертикальные столбцы-шины. Особо следует обратить внимание на то, что к горизонтальной шине подключены катоды диодов, а к вертикальной – аноды. Вспомним, что для протекания тока в цепи необходима замкнутая цепь. Проследим прохождение тока в цепи при замыкании любого «десятичного» выключателя, т. е. продвижение отрицательного потенциала от минуса батареи по созданной цепи. Замкнём «десятичный» выключатель 6 (рисунок3). Рис.3 Демонстрация двоичного кода числа 6. Минус от батареи попадает на соответствующую горизонтальную шину. Диоды подключены к этой шине катодами, т.е. в прямом направлении, контакт замкнут, минус через эти диоды попадает на соответствующие вертикальные шины. Особо следует обратить внимание, что другие диоды подключены к вертикальным шинам анодами, т.е. в 6 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» обратном включении и заперты (контакты разомкнуты). Кроме данных вертикальных шин минус больше никуда не пройдет. Минус по «включенным» вертикальным шинам подходит к катодам светодиодов, к их анодам по цепи подходит плюс они горят (единица). На рисунке 3 видно, как при замыкании соответствующего контакта загорелись 2 и 3 диоды, а 1 и 4 нет. Значит двоичный код числа 6 – 0110. Горизонтальной шине присваивается десятичное число. Подключая через диоды, включенные в прямом направлении, необходимые вертикальные шины, получаем десятичное число в двоичном коде. После детального разбора принципа работы схемы, можно задать вопрос: «Какое максимальное число и какие еще числа можно закодировать на данном устройстве?». Наибольшее число – это 15 (1111 – на всех вертикальных шинах единица). Еще числа: 11- 1011, 12- 1100, 13- 1101, 14-1110. Можно попросить учеников дорисовать схему, чтобы можно было кодировать числа до 15. Для этого продлеваются вертикальные шины, добавляются горизонтальные и соответственно коду включаются диоды. Как на данном устройстве закодировать числа больше 15? Например, 16- 10000. Для этого добавляется еще одна вертикальная шина, и делается соответствующая кодировка: 17- 10001, 18- 10010 и т.д. Что нужно сделать, чтобы кодировать числа с помощью двоичнодесятичного кода? Например, число 23. Необходимо добавить еще одну такую схему на которой будут кодироваться десятки, а на другой единицы. 23 - 0010.0011. (0010- десятки, 0011-единицы). При двоично-десятичном кодировании каждая десятичная цифра заменяется соответствующим четырех разрядным двоичным числом. Таким образом мы подошли к образованию целой матрицы, которая обрабатывает информацию, выраженную в единицах и нулях. Это и есть основа микросхемы. В одной микросхеме умещается до миллиарда 7 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» транзисторов, и это дает большие вычислительные мощности. На базе микросхем созданы современные компьютеры и умная электроника [4]. Список использованной литературы 1.Е.Айсберг «Радио? Это очень просто!» Москва «Энергия» 1972 2.Е.Айсберг «Транзистор? Это очень просто!» Москва «Энергия» 1984 3.Жан М. Рабаи, Ананта Чандракасан, Боривож Николич Цифровые интегральные схемы. Методология проектирования = Digital Integrat ed Circuits. — 2-ое изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 912. — ISBN 013-090996-3 4.Я.Войцеховский «Радиоэлектронные игрушки» Москва «Советское радио» 1979 НОВЫЕ ЗНАНИЯ В ПРОЦЕССЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПРОЕКТНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Логинова Ксения Николаевна, учащаяся 10 класса МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧЕРЕЖДЕНИЯ «ШКОЛА №69 ГОРОДА ДОНЕЦКА» Донецкая Народная Республика, г. Донецк Научный Руководитель: Курбан Татьяна Дмитриевна, учитель физики МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧЕРЕЖДЕНИЯ « ШКОЛА № 69 ГОРОДА ДОНЕЦКА» Аннотация. Анализ и оценка полученных знаний в процессе проектноисследовательской работы. 8 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» Ключевые слова: проектно-исследовательская работа, новые знания, Максвелл оставлял выбор темы, обработка информации, раскрытие потенциала. Развитие и образование ни одному человеку не могут быть даны или сообщены. Всякий, кто желает к нам приобщиться, должен достигнуть этого собственной деятельностью, собственными силами, собственным напряжением Адольф Вильгельм Дистервег. Проектно-исследовательская деятельность – это поисковая работа, направленная на решение экспериментальной задачи. Для любого ученика, проект – это замечательная возможность раскрыть свой творческий потенциал, попробовать свои силы в решении интересной проблемы или в раскрытии гипотезы, поставленной самим учеником. Индивидуальный проект – достаточно интересный опыт для каждого учащегося. Он дает возможность реализовать себя, научится чему-то новому. Эта деятельность, которая позволяет попробовать свои силы, показать достигнутый результат. Учебный проект – это самостоятельно разработанный и изготовленный продукт (материальный или интеллектуальный) от идеи до её воплощения, обладающий новизной, выполненный под контролем и при консультации учителя [3]. Проектноисследовательская работа включает в себя несколько элементов, а именно: постановка проблемы (её актуальность), выведение целей и задач проекта, выработка гипотез и сам сбор и фильтрование информации. Основной целью проекта является повышение уровня научной подготовки обучающихся, а так же формирование умения самостоятельного поиска и отбора информации. Один из основных этапов проекта – построение его задач. Задачи проекта – это цель, которую учащийся планирует достигнуть по окончанию работы. Не менее 9 важным этапом в проектно- Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» исследовательской работе является подведение итогов всей проведенной деятельности – защита проекта, отраженная в публичной презентации. В этом учебном году я работала над проектом «Физики, изменившие ход истории». Меня заинтересовала деятельность ученого шотландского происхождения Джеймса Клерка Максвелла (1831-1879). Он специализировался в области математической физики, внес весомый вклад в историю развития этого раздела науки. Когда Максвелл возглавлял в должности профессора экспериментальной физики физическую лабораторию Кембриджского университета, у него появились первые ученики. Как правило, Максвелл оставлял выбор темы исследований на усмотрение учеников, но при необходимости был готов дать полезный совет, что позволило ему вырастить хороших ученых, таких как Ричард Глейзбрук, Артур Шустер, Джон Генри Пойнтинг [1] «Тартановая лента» — первая в мире цветная фотография 24-летний Максвелл с цветовым волчком в руках Мой выбор пал на него, так как я увлекаюсь фотографией, а он, как известно, в 1861 году, во время лекции в Королевском институте по теории цвета представил первую в мире демонстрацию об использовании цвета в фотографии. Он использовал результаты этого анализа, чтобы доказать свои научные открытия. И хотя на тот момент это действительно был 10 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» научный прорыв, компания «Кодак» спустя сто лет доказала, что выбранный способ не действенен. А цвета, образовавшиеся на изображении, были лишь случайностью, хоть и счастливой. В тоже время принципы, которые обосновал ученый были верными, просто нуждались в небольших доработках. Тем не менее, в опыте Максвелла содержался верный принцип получения цветной фотографии, использованный спустя многие годы, когда были открыты светочувствительные красители. [2] Благодаря этому проекту, я узнала много нового и интересного из жизни и деятельности ученого. А главное я проникла в истоки зарождения цветной фотографии. Еще хотелось бы отметить, что мы стоим на пороге новых технологических открытий, поэтому умение свободно пользоваться текстовым редактором Microsoft Word, в котором пишется текст проектной работы, и программой презентаций Microsoft PowerPoint, на платформе которой создается презентация для защиты индивидуального проекта, никогда не будет лишним. В заключение можно сказать, что проектная деятельность помогает учащимся ставить и решать проблемы, которые требуют не только имеющихся знаний, но и приобретение новых, развивает нестандартное мышление, умение обобщать, анализировать и делать выводы из полученной информации. А в условиях современной жизни приветствуется способность к самообразованию, раскрытию потенциала, поэтому, я считаю, что индивидуальный учебный проект - это очень интересный способ открыть для себя что-то новое. Список используемой литературы 1. Кляус Е.М. Джемс Клерк Максвелл. — С. 361—362 2. Эванс Р.М. Цветная фотография Максвелла // Дж. К. Максвелл. Статьи и речи. — М.: Наука, 1968. — С. 318—327. 11 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» 3. «Что такое учебный проект» [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://resh.edu.ru/subject/lesson/7553/conspect/256215/ ВОЗДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ (ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ) НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ И СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ОТ НЕЁ Хара Дмитрий Сергеевич, учащийся 9 класса МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «ШКОЛА №80 ГОРОДА ДОНЕЦКА», Донецкая Народная Республика, г. Донецк Научный руководитель: Тарасенко Ирина Григорьевна, учитель физики МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «ШКОЛА №80 ГОРОДА ДОНЕЦКА», Донецкая Народная Республика, г. Донецк Ключевые слова: ионизирующие излучения, радиация, живые организмы, человек, исследование, способы защиты, урановые наконечники, высокие дозы, облучение. Жизнь на Земле возникла и продолжает развиваться в условиях постоянного облучения. В XXII веке вряд ли найдется человек, который хотя бы раз в своей жизни не делал рентгеновский снимок. Сейчас рентген применяется повсеместно, однако приблизиться к такой возможности человечеству удалось целых 127 лет назад, когда в 1895 году немецкий физик, руководитель Физического института Вюрцбургского университета, Вильгельм Конрад Рёнтген открыл икс-излучение [1]. Изображение кисти человека с видимой структурой костей обошло полосы газет всего мира и стало настоящей сенсацией для физиков. 12 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» С открытия рентгеновских лучей началась история открытия в 1896 г. радиоактивности французским физиком А. Беккерелем, который обнаружил, что соли урана испускают неизвестное излучение, способное проникать через непрозрачные для света преграды и вызывать почернение фотоэмульсии. В последующие годы исследованием природы радиоактивных излучений занимались многие физики. Было выяснено, что радиоактивные ядра могут испускать частицы трёх видов: положительно и отрицательно заряженные, а также нейтральные. Эти три вида излучений были соответственно названы α –, β – и γ – излучениями. Спустя время, учёные пришли к выводу, что радиоактивность – это самопроизвольное превращение нестабильного ядра некоторых химических элементов в другие ядра, при котором возникают излучения. Люди научились применять радиацию в мирных целях, с высоким уровнем безопасности, что позволило поднять практически все отрасли на новый уровень [2]. Изучая различные качества этого явления, у меня всегда возникал вопрос: «Как же влияет радиоактивное излучение на организм человека и каковы способы защиты от него?» Поэтому я решил провести исследование по этому вопросу, а также проанализировать информацию из научной литературы и интернет ресурсов. Радиация играет огромную роль в развитии цивилизации на данном историческом этапе. Выяснилось, что воздействие радиационного излучения на организм может иметь трагические последствия. Подобный факт не мог пройти мимо внимания общественности. И чем больше становилось известно о действии радиации на человеческий организм и окружающую среду, тем противоречивее становились мнения о том, насколько большую роль должна играть радиация в различных сферах человеческой деятельности. К сожалению, отсутствие достоверной информации вызывает неадекватное восприятие данной проблемы. Газетные истории о шестиногих ягнятах и двухголовых младенцах сеют панику в широких кругах. Проблема 13 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» радиационного загрязнения стала одной из наиболее актуальных. Поэтому необходимо прояснить обстановку и найти верный подход [3]. Высокие дозы радиации, полученные за короткий промежуток времени от контакта с радиоактивными материалами, приводят к серьезным последствиям — ожоги, острая лучевая болезнь (ОЛБ), многочисленные патологии, которые могут проявиться в течение длительного времени, и даже смерти. После аварии на Чернобыльской АЭС только от последствий ОЛБ погибли 44 человека. Однако радиация влияет на нас не только во время таких масштабных трагедий и их последствий. Например, в помещениях на почвах с высоким содержанием радионуклидов может накапливаться радиоактивный газ радон. Небольшие дозы облучения в течение длительного времени также вредят клеткам организма. Как правило, это влияние настолько мало, что клетки успевают восстанавливаться. И чем выше доза облучения, тем выше риск появления болезней — некоторых видов рака, генетических мутаций, проблем с репродуктивной системой [4]. В столь злободневное военное время нельзя не затронуть вопрос об использовании снарядов с урановыми наконечниками. Любое оружие, конструкция которого предполагает наличие уранового стержня или радиоактивных компонентов, конечно, наносит большой вред здоровью человека и всему обществу. Сердечник для таких снарядов делают из материала повышенной плотности, к примеру, из карбида вольфрама, а также используют обедненный уран. Урановые сердечники снарядов остаются радиоактивными в течение длительного времени, срок их службы очень велик. Окружающая среда подвергается воздействию не только непосредственно во время атак, но и много лет спустя. И это, безусловно, может приводить к увеличению числа случаев рака. В 1999 году, в войне против Югославии, силы НАТО применили около 30 тыс. снарядов и бомб с обедненным ураном, что вызвало большой процент онкологических заболеваний среди населения. 14 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» Как ни странно, но убийственное влияние радиации на живые ткани может приносить и пользу. Облучения небольшими дозами в медицинских целях — так называемая лучевая или радиотерапия — используется в лечении онкологических заболеваний. Ее используют и в сочетании с химиотерапией или хирургическим удалением опухолей [4]. Также известен эффект стимулирующего действия малых доз ионизирующего излучения, называемое явлением радиационного гормезиса. При этом ускоряется заживление ран, возрастает сопротивляемость организма инфекциям. На этом явлении основано применение радоновых ванн в санаториях [5]. Основными способами защиты от ионизирующих излучений являются: защита расстоянием; защита экранированием (использование преграды из поглощающих излучение материалов, специальная одежда); защита временем; химическая защита. Проведя исследование по данному вопросу, я пришел к выводу, что допустимая радиация для большинства стала нормой жизни. Некоторые специалисты считают, что она не всегда приводит к опасным болезням и последующему вымиранию. Действие радиации пока не изучено до конца и продолжает будоражить лучшие умы. Ученым всего мира еще предстоит подвести итог исследований в этой области. Список литературы 1. Гончаренко Е.Н., Кудряшов Ю.Б. Химическая защита от лучевого поражения. – М.: Изд-во МГУ, 1985 2. https://regionlab.pro/kak-radiaciya-vliyaet-na-zdorove/ 3. Ивановский Ю.А. Радиационный гормезис. Благоприятны ли малые дозы ионизирующей радиации//Наука – медицине. 2006. №6. 15 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМОПАРЫ Сотникова Вероника Алексеевна, учащаяся 11 класса МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «ШКОЛА №82 ГОРОДА ДОНЕЦКА», Донецкая Народная Республика, г. Донецк Научный руководитель: Борисенко Марина Алексеевна, учитель физики МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «ШКОЛА №82 ГОРОДА ДОНЕЦКА, Донецкая Народная Республика, г. Донецк Аннотация. В термоэлектрического статье явления представлены и краткое история описание открытия проведения экспериментальной работы по изучению характеристики термопары. Ключевые слова: термоэлектричество, термопара, термоЭДС, холодный спай,горячий спай. Термоэлектричество берет свое начало от открытия Зеебеком в 1821 году термоэлектродвижущих сил. Поэтому в настоящее время этот эффект носит его имя. Опыты Зеебека сводились к следующему. Он использовал два разнородных материала в виде проволоки или стержней из висмута или сурьмы и меди, приводил их в контакт и нагревал с одной стороны ( рис.1) [2]. Рисунок 1. Опыт Зеебека. 16 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» В результате Зеебек наблюдал возникновение магнитного поля, которое фиксировалось по отклонению магнитной стрелки. Из этого опыта Зеебек сделал вывод, что «разность температур в местах соприкосновения металлической цепи является источником освобождающегося магнетизма. Однако Эрстед еще в 1820 году обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку и положил начало новому разделу физики – электромагнетизму. Поэтому он сразу же показал, что явление, обнаруженное Зеебеком, имеет не магнитную, а электрическую природу, и заключается в возникновении электрического тока в замкнутом контуре из неоднородных проводящих материалов, когда места контактов имеют разные температуры. Отсюда следовало предложенное Эрстедом другое, более точное название эффекта – термоэлектричество, которое и закрепилось в физике. Эрстед создал первый термоэлемент и изобрел первую термоэлектрическую батарею (генератор) на основе пары металлов свинец-висмут, всего 6 термопар, «горячие» спаи которых нагревались, а «холодные» спаи охлаждались в стаканах водой ( рис.2) [3]. Рисунок 2. Термоэлемент Эрстеда Термопара конструктивно состоит из двух проволок, каждая из которых изготовлена из разных сплавов. Концы этих проводников образуют контакт (горячий спай) выполненный путём скручивания, с помощью узкого сварочного шва либо сваркой встык. В точках соединения образуется другой, так называемый, холодный спай. Слева выделена зона горячего 17 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» спая, справа – холодного спая. Схематически устройство изображено на рисунке 3. Рисунок 3. Схема термопары Принцип действия основан на термоэлектрическом эффекте. При замыкании цепи, например милливольтметром (рис. 4) в точках спаек возникает термо-ЭДС. Но если контакты электродов находятся при одинаковой температуре, то эти ЭДС компенсируют друг друга и ток не возникает. Однако, стоит нагреть место горячей спайки горелкой, то согласно эффекту Зеебека возникнет разница потенциалов, поддерживающая существование электрического тока в цепи ( рис.4) [1]. Рисунок 4. Схема установки В своей работе я использовала лабораторную термопару. В качестве нагревателя взяла колбу с водой, размещенной на электроплите. Для измерения температуры использовала спиртовой термометр. Концы термопары подключила к милливольтметру. Экспериментальная установка показана на рисунке 5. 18 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» Рисунок 5. Лабораторная установка Наблюдала за показаниями термометра и милливольтметра. Результаты эксперимента представлены в таблице 1. Разница температур 0 10 20 30 40 50 между холодным и горячим спаем , оС Величина 0 0,52 1,03 1,47 1,84 2,02 термоЭДС, мВ. Напряжение на холодных концах электродов пропорционально зависит от температуры в области горячей спайки. Наблюдается линейная термоэлектрическая характеристика, отображающая зависимость напряжения (термоЭДС) от величины разности температур между точками горячей и холодной спайки. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. О термопарах: что это такое, принцип действия, подключение, применение– URL: //https://www.asutpp.ru/termopary.html (дата обращения: 12.04.2023). 2. Термоэлектричество и термоэлектрические генераторы: история, развитие, примеры и перспективы 19 применения – URL: // Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» https://electricalschool.info/spravochnik/eltehustr/2763-termoelektrichestvo-itermoelektricheskie-generatory.html (дата обращения: 12.04.2023). 3. Электрознаток. ОН-лайн журнал – URL: // https://elektroznatok.ru/info/people/hans-christian-oersted (дата обращения: 12.04.2023). ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ Андреенкова Наталья Викторовна, учащаяся 11 класса МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «ШКОЛА №85 ГОРОДА ДОНЕЦКА», Донецкая Народная Республика, г. Донецк Научный руководитель: Ряшко Светлана Васильевна, учитель физики МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «ШКОЛА №85 ГОРОДА ДОНЕЦКА, Донецкая Народная Республика, г. Донецк Аннотация. В статье представлены результаты исследований зависимости коэффициента поверхностного натяжения жидкости от температуры, концентрации и наличия примесей. Ключевые слова: поверхностное натяжение, сила поверхностного натяжения, примесь, концентрация. Последние годы поверхностное свойства жидкости не изучаются на уроках физики, а явление это очень интересное и имеет практическое значение. Гипотеза моего исследования: коэффициент поверхностного натяжения жидкости зависит от ее температуры и наличия в ней примесей. 20 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» Цель исследования: доказать опытным путем зависимости коэффициента поверхностного натяжения жидкости от концентрации раствора, наличия примесей и температуры Поверхностный слой жидкости обладает особыми свойствами. Молекулы жидкости в этом слое находятся в непосредственной близости от другой фазы – газа. Молекула, расположенная вблизи границы раздела жидкость – газ, имеет ближайших соседей только с одной стороны, поэтому сложение всех сил, действующих на эту молекулу, дает равнодействующую, направленную внутрь жидкости. Следовательно, любая молекула жидкости, находящаяся вблизи свободной поверхности, имеет избыток потенциальной энергии, по сравнению с молекулами, находящимися внутри. Рис. 1. Молекулярный механизм поверхностного натяжения жидкостей. Для различных веществ поверхностная энергия принимает разные значения. Энергия поверхностного слоя жидкости пропорциональна его площади Ѕ: Е= σ ·Ѕ, где σ – коэффициент пропорциональности, называемый поверхностным натяжением, имеющий размерность Дж/м 2 (или Н/м). S - площадь поверхности. Сила поверхностного натяжения прямо пропорциональна длине l границы поверхностного слоя: Fпов= σ l, где σ-поверхностное натяжение, характеризующие силу поверхностного натяжения, действующую на единицу длины границы поверхности. Методов определения поверхностного натяжения существует достаточно много: метод капель, метод проволочной рамки, метод кольца, метод капиллярных волн, метод капли и пузырька и др. Метод проволочной рамки и метод кольца применяются для грубых измерений поверхностного натяжения. 21 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» Мы использовали метод проволочной рамки, так как в нашей лаборатории есть оборудование для данного исследования. Возьмите проволочный четырехугольный каркас и соедините его противоположные вершины тонкой ненатянутой нитью. Опустив каркас в мыльную воду, вы заметите, что вытянутый из воды каркас затянут мыльной пленкой. Проколов пленку по одну сторону нити, вы увидите, что нить примет форму дуги. Опыт свидетельствует о том, что поверхность мыльной пленки сокращается. Свойство поверхности жидкости сокращается можно истолковать как существование сил, стремящихся сократить эту поверхность. Эти силы называют силами поверхностного натяжения. С помощью описанного ниже опыта можно найти способ измерения сил поверхностного натяжения. Если опустить в мыльную воду проволочный каркас, вынув его из воды, легко заметить, что верхняя часть каркаса (до упора) затянута мыльной пленкой. Если потянуть за подвижную сторону этой рамки вниз, то пленка растянется, а если подвижную сторону отпустить, то пленка сократится. Пленка, образовавшаяся на рамке, представляет собой тонкий слой жидкости и имеет две свободные поверхности. Далее приведены табличные данные моих исследований. № Опыта Таблица1. l,м F,Н σ= F/2l, Н/м σ ср., Н/м 4.5*10ˉ³ 37.5*10ˉ³ 34.4*10ˉ³ 4*10ˉ³ 33.3*10ˉ³ 3.9*10ˉ³ 32.5*10ˉ³ Результаты опытного определения коэффициента поверхностного натяжения воды при увеличении концентрации моющего средства 22 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» Вывод: При сравнении полученных значений коэффициента поверхностного натяжения с табличными данными для чистой воды σ = 0,0728 н/м, можно сделать вывод, что примесь в воде снижает ее коэффициент поверхностного натяжения. № Опыт а М1, кг М2, кг М, кг м σ=Мg/ nπD, Н/м σср. Н/м 0,037 0,031 Таблица 2. Результаты опытного определения коэффициента поверхностного натяжения воды при увеличении концентрации моющего средства Вывод: Наблюдается зависимость между концентрацией раствора и коэффициентом поверхностного натяжения, чем меньше концентрация, тем больше коэффициент поверхностного натяжения. № Масса Температура опыта М, кг. °C 1. 0,0015 25 2. t, Коэффициент поверхностного натяжения мН/м 37,2 35 35,3 55 34,1 0,0047 3. 0,0042 Таблица 3. Результаты зависимости коэффициента поверхностного натяжения от температуры. В ходе выполненных мною исследования, я подтвердила гипотезу о зависимости коэффициента поверхностного натяжения от концентрации примесей. Значительное влияние на поверхностное натяжение воды оказывают концентрация примеси растворенных в ней веществ. Наличие 23 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» примесей приводит к уменьшению поверхностного натяжения. При сравнении полученных значений коэффициента поверхностного натяжения с табличными данными для чистой воды σ = 0,0728 н/м, можно сделать вывод, что примесь в воде снижает ее коэффициент поверхностного натяжения. Список литературы 1. Агапов, Б.Т. Лабораторный практикум по физике [Текст: пособие для учителя/ Б.Т Агапов., Г.В, Максютин., П.И. Островерхов – М.: Высшая школа, 2004. - 389с. 2. Ахматов, А.С. Молекулярная физика [Текст]: пособие /А.С. Ахматов.– М.: Знание, 2001. – 432с. 3.Хайдаров, Г.Г. Физическая природа поверхностного натяжения жидкости[Текст]: статья/Г.Г. Хайдаров.,-журнал., «Диалоги о науке» №1, 2010.-с.111-113 4.Орехов, А. В. Основы молекулярной физики и термодинамики[Текст] : пособие / А. В. ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ: ВАЖНО VS ВРЕДНО. Охтень Валерия Алексеевна, учащаяся 8 класса МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «ГИМНАЗИЯ №92 ГОРОДА ДОНЕЦКА», Донецкая Народная Республика, г. Донецк Научный руководитель: Решетина Оксана Григорьевна, учитель физики МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «ГИМНАЗИЯ №92 ГОРОДА ДОНЕЦКА, Донецкая Народная Республика, г. Донецк Аннотация. В статье представлено краткое описание физических явлений и результаты социологического опроса, целью которого было 24 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» выяснить наиболее важные и наиболее вредные физические явления, по мнению респондентов. Ключевые слова: физические явления, важность, вред, бесполезность, механические, тепловые, оптические, звуковые, электромагнитные, атомные явления. В 21 веке большинство людей живет в комфортных условиях, полученных благодаря многим достижениям, открытиям и изобретениям человечества. Мы уже не можем представить повседневную жизнь без этих благ. Но в связи с тем, что в последнее время все чаще и чаще звучит предупреждение человечеству об обратной стороне всех этих достижений, приходится задуматься: а действительно ли так опасны эти достижения человечества, или это всего лишь надуманная угроза. Мы знаем шесть физических явлений. Каждое из них невероятно важно и полезно, но есть и отрицательные стороны. Вкратце расскажу о каждом из них с разных сторон. Механические явления. К ним относят различные движения и взаимодействия тел. К примеру, перемещение на любом транспорте, движение планет по орбитам вокруг звезд, поднятие и опускание лифта, столкновение мяча с поверхностью, применение рычага, опадание листьев, бег волны. Несмотря на то, что транспорт позволяет ускорить время всех передвижений людей не только по поверхности земли, но по воздуху и воде, он оказывают воздействие на окружающую среду, загрязняя её. Тепловые явления. Это явления, связанные с изменением температуры тел и возникающим вследствие изменений их физического состояния. Таяние снега, кипение и замерзание воды, туман, работа нагревательных приборов, извержение вулкана, работа двигателя, плавление свечи, появление росы. Извержение вулкана, тепловая электростанция, работа двигателя вредны для окружающей среды и могут даже привести к катастрофе. 25 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» Оптические явления. Они связаны со светом. Это явления, возникающие при распространении, преломлении и отражении света. Радуга, миражи, отражение света от зеркала, появление тени, закат, солнечное затмение, зеркальное отображение. А такой атрибут как линзы помогает человечеству и является очень распространенным, но их производство загрязняет окружающую среду. Звуковые явления. К ним относят явления, связанные с распространением звука в различных средах, поведением звуковых волн. Благодаря этим явлениям мы может слышать чудесное звучание музыкальных инструментов, церковных колоколов и других вещей, радующих нас. Но в это же время они часто отвлекают нас и даже вредят здоровью. Например, постоянный шум мегаполиса и неизбежный шум бытовых предметов. Из-за шума ухудшается слух, состояние нервной системы. Электромагнитные явления. Они включают в себя связанные друг с другом электрические и магнитные, потому изучаются совместно. К таким явлениям относятся мобильный телефон, пылесос, микроволновая печь и другие. Многие не представляют свой день без этих приборов, помогающих в быту. Но они также вредят здоровью человека: облучение от таких девайсов пагубно влияет на организм. Атомные явления. Они возникают при изменении внутреннего строения вещества физических тел, свечение Солнца помогает нашей планете жить, рентгеновское излучение играет большую полезную роль в медицине. Но взрывы атомных станций несут большую опасность. Каждое явление имеет свои плюсы и минусы. В связи с этим было решено провести опрос, состоящий из трех пунктов. В нем приняло участие 20 семей, возраст членов семей варьируется от 14 до 70 лет. 26 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» более значимы: механич. Теплов. звуков. электромаг. оптич. атомн. Вопрос 1. Какие явления из перечисленных, на ваш взгляд, более значимы в вашей жизни (механические, тепловые, оптические, звуковые, электромагнитные, атомные). Исходя из результатов опроса, можно сделать вывод, что для большинства опрошенных электромагнитное и механическое явления — самые важные. А атомное заняло в этом рейтинге последнее место. Вопрос 2. Какие из перечисленных явлений, на ваш взгляд, несут вред как вам, так и окружающей среде (механические, тепловые, оптические, звуковые, электромагнитные, атомные)? несут вред: механич. теплов. звков. электромагн. оптич. атомн. 27 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» Мы можем увидеть, что большая часть респондентов считают самым вредным явлением атомное, а самым безопасным-звуковое. Вопрос 3. От какого из перечисленных явлений вы смогли бы отказаться (механические, тепловые, оптические звуковые, электромагнитные, атомные)? отказаться могу от: механич. теплов. электром. звуков. оптич. атомное По результатам опроса можно понять, что половина опрошенных с легкостью отказалась бы от атомной промышленности, в то время как от электромагнитного и оптического явлений смогло бы отказаться лишь по пять процентов. Таким образом, можно сделать вывод, что каждый человек имеет разные взгляды на вред и пользу данных физических явлений. Полученные в ходе моего небольшого исследования результаты дают возможность еще раз убедиться в том, что открытия и изобретения в различных сферах жизни человека, делают ее более комфортной, удобной, интересной, но есть и обратная сторона этих изобретений со знаком «минус». Как быть? Отказаться? Смириться? Скорее всего просто необходимо понять, что при использовании с умом и в разумных границах полезны любые изобретения. Список литературы: 28 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» 1. «Справочный материал "Физические явления""» [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://infourok.ru/spravochnyj-material-fizicheskie- yavleniya-5526220.html (дата обращения 15.04.2023) 2. «Л.В. Тарасов "Физика в природе""» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: (дата https://sheba.spb.ru/shkola/fizika-priroda-1988.htm обращения 18.04.2023) БИОТОПЛИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА – ПЕРСПЕКТИВНАЯ ОТРАСЛЬ МИРОВОЙ ЭКОНОМИКИ Пяста Тимур Сергеевич, учащийся МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «ШКОЛА № 93 ИМЕНИ Н.П.ЖЕРДЕВА ГОРОДА ДОНЕЦКА», Донецкая Народная Республика, г. Донецк Научный руководитель: Антоненко Наталья Валерьевна, учитель физики МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «ШКОЛА № 93 ИМЕНИ Н.П.ЖЕРДЕВА ГОРОДА ДОНЕЦКА», Донецкая Народная Республика, г. Донецк Аннотация. В докладе представлена систематизация сведений о биотопливе, показана его классификация, перечислены источники биомассы. Проанализированы достоинства и недостатки биотоплива по сравнению с традиционными видами топлива. Указаны проблемы, решаемые с помощью биоэнергетики как перспективной отрасли. Ключевые слова: биоэнергетика, биомасса, виды биотоплива, поколения биотоплива, источники биомассы, преимущества и недостатки биотоплива. 29 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» Наиболее перспективным направлением в энергетике являются технологии, предусматривающие использование возобновляемых ресурсов, к числу которых относится и биологическое топливо. По способу добычи/ производства топливо (в т.ч. биотопливо) делится на: 1) естественное – используется в том виде, в каком добывается: а) твердое (дрова, уголь, торф); б) жидкое (нефть); в) газообразное (природный газ); 2) искусственное – получаемое из природного сырья в процессе переработки: а) твердое (древесный уголь, кокс); б) жидкое (бензин, керосин, мазут); в) газообразное (генераторный газ) Виды искусственного топлива: * композиционное - смешивание топлива, в т.ч. с добавлением изначально негорючих компонентов (эмульсии, суспензии, гранулы, брикеты); * синтетическое - природные ископаемые, в частности, уголь, после химической или термохимической обработки; * горючие отходы - отходы от деятельности промышленных предприятий, мусор, органика, оставшаяся после уборки урожая или расчистки территорий для посева; отработанные масла, обмывочные жидкости. Энергию биомассы используют путем непосредственного сжигания или путем переработки в топливо (спирт или биогаз). Классификация биотоплива: По агрегатному состоянию: 1) твердое (дрова, пеллеты, брикеты, солома, шелуха, щепа, опилки, кора, навоз, торф, твердые бытовые отходы); 2) жидкое (биоэтанол, биометанол, биодизель, биобутанол и др.); 3) газообразное: а) биогаз – разжижением любой биомассы бактериями-метаногенами; 30 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» б) синтез-газ - процесс использования теплового давления и частичного сжигания для преобразования исходного сырья в горючую газовую смесь; в) биоводород – биологическим фотолизом воды с помощью бактерий; или из биомассы биохимическим или термохимическим способом г) биометан – из древесных отходов; д) диметиловый эфир – из природного газа, угля, или биомассы. По поколениям (способу получения): - 1- е поколение – из сельскохозяйственных культур: кукурузы, рапса и др. (вероятность возникновения продовольственных проблем); - 2-е поколение – не из пищевого сырья (целлюлоза, лигнин, отработанные масла); - 3-е поколение – из водорослей. Основные направления получения топлива из биомассы: - с помощью термохимических процессов; - путем биотехнологической переработки. Наиболее эффективно производство биогаза из навоза. Биотопливо получают сырья – сельскохозяйственных из культур двух основных (качественное и видов дорогое биотопливо – биодизель и биоэтанол) и отходов (биогаз) - в странах с мощным сельскохозяйственным потенциалом (США, Бразилия, Индия, Китай). Основное сырье для производства биотоплива: Европа – рапс; США соя; Индонезия - пальмовое масло; Филиппины - пальмовое масло, кокосовое масло; Бразилия - костровое масло. Для получения газа используют: кукурузу, рапс, сахарную свеклу, сахарный тростник, соя, сорго, подсолнечник, хлопок, арахис, ячмень, ятрофу, зеленые водоросли, кофейную пульпу, дрова, стружку, щепки, опилки, древесный уголь, солому, навоз, птичий помет, продукты жизнедеятельности человека (стоки), пищевые отходы и др. 31 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» Обработка таких веществ производится термохимическим или биологическим методом, при помощи различных видов микроорганизмов. Получение биотоплива из отходов более целесообразно по сравнению с выращиванием растений для производства топлива при нехватке и дороговизне продовольствия. Виды биотоплива: дрова, пеллеты (топливные гранулы), биодизель, биобутанол (бутиловый спирт), биоэтанол, биогаз, диметиловый эфир. Преимущества биотоплива: 1) экологичность; 2) возобновляемость; 3) снижение выбросов парниковых газов; 4) малая зольность; 5) отсутствие риска для здоровья людей при использовании культур, полученных с использованием технологий генной инженерии; 6) минимальная дополнительная инфраструктура для производства; 7) оптимизация работы мотора в связи с малым количеством сажи; 8) потребление оксида углерода биотопливными культурами (очистка воздуха); 9) экономическая безопасность: различные виды биотоплива можно получать в любом регионе; 10) создание новых предприятий и рабочих мест; 11) утилизация отходов; 12) производство в промышленных и домашних условиях; 13) эффективное сгорание; 14) хорошие смазочные характеристики; 15) высокое цетановое число; 16) отсутствие запаха выхлопных газов; 17) удобство транспортировки; 18) достаточная теплотворная способность. Недостатки биотоплива: 1) низкая теплоемкость; 2) высокая себестоимость производства; 3) коррозийные свойства; 4) вероятность продовольственных проблем; 5) необходимость адаптации двигателей; 6) использование пестицидов и удобрений при выращивании энергетических культур; 7) вероятность увеличения объема выбросов углекислого газа при сжигании биотоплива; 8) снижение биоразнообразия (вырубка лесов); 9) истощение плодородных 32 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» земель; 10) потребление растениями воды в засушливых районах; 11) необходимость подогрева в холодное время года; 12) сроки хранения (около 3-х месяцев). Производство и использование биотоплива может способствовать решению энергетических, экологических, агрохимических, экономических задач. Список источников: 1. Виды биотоплива и его экологические характеристики. [Электронный ресурс] – URL: https://ac-bastion.ru/plumbing/vidy-biotopliva-sravnenie- tverdogo-zidkogo-gazoobraznogo.html (дата обращения 01.04.2023) 2. Виды топлива. [Электронный ресурс] – URL: http://uusb.ru/product/coal/fuels.html (дата обращения 03.04.2023) 3. Как устроено производство биотоплива и какие проблемы оно решает. [Электронный ресурс] – URL: https://trends.rbc.ru/trends/green/610a89709a7947d644d231bb (дата обращения 09.04.2023); БЕСПРОВОДНАЯ ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ Запорожец Виктор Павлович, учащийся МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «ШКОЛА №98 ГОРОДА ДОНЕЦКА», Донецкая Народная Республика, г. Донецк Научный руководитель: Приходько-Петровская Наталья Евгеньевна учитель физики МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «ШКОЛА №98 ГОРОДА ДОНЕЦКА», Донецкая Народная Республика, г. Донецк 33 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» Аннотация: В данной электромагнитной статье индукции, с автор проводит целью исследование повышения информированности слушателей и повышения их уровня интереса к научной сфере, занимающейся исследованием электромагнитной индукции. Ключевые слова: электромагнитная индукция, магнетизм, гальванометр, гальванический элемент, поляризация волн, проводящий контур. В 21 веке жизнь без электричества невозможна, но иногда крайне неудобным в использовании его делают провода. Кроме того, в рамках научных исследований и проектов также есть необходимость в освобождении пространства от проводов и передаче тока иными способами. Актуальность проекта лежит на поверхности: в современном мире растёт потребность в использовании устройств с принципом действия, основанном на электромагнитной индукции, которые способны заменить проводные конструкции, но наука не уделяет этому явлению должного внимания. Решением проблемы может стать повышение спроса на альтернативные источники энергии, что приведёт к конкуренции в данной сфере, а значит, заставит производителей искать более экономичные материалы и методы изготовления продукции, что невозможно без финансирования и поддержки научной сферы. Проблема: Отсутствие широкодоступной альтернативы проводным конструкциям вследствие недостаточного уровня развития технологий в сфере электромагнитной индукции. Гипотеза: Уровень информирования людей о беспроводной передаче электрического тока (о беспроводных зарядных устройствах) недостаточен. В 1822 году в лабораторном дневнике английского физикаэкспериментатора Майкла Фарадея появилась запись: «Превратить магнетизм в электричество». На рассуждения его сподвиг опыт Эрстеда, суть которого заключалась в том, 34 что при пропускании через Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» прямолинейный металлический проводник электрического тока магнитная стрелка, расположенная под ним, поворачивалась почти перпендикулярно проводнику. При изменении направления тока стрелка разворачивалась на 180°. Физик считал, что если в этом опыте электрический ток обладает магнитной силой, а, по его же убеждению, все силы взаимопревращаемы, то и движение магнита также должно создавать электрический ток. Следующий похожий опыт датирован 28 ноября 1825 г.: батарея гальванических элементов соединялась проводом; параллельно этому проводу, отделённому двойным слоем бумаги, располагался другой, концы которого присоединялись к гальванометру. Фарадей рассуждал: если ток движение некой электрической жидкости, и это движение действует на постоянный магнит, то движущаяся жидкость в одном проводнике должна заставить двигаться неподвижную жидкость в другом, вследствие чего гальванометр должен зафиксировать ток. Эксперимент также дал отрицательный результат. Десять лет спустя, в 1831 году Фарадей предположил, что индукция должна возникнуть не только при стационарном процессе. Данная мысль оказалась ключевой, потому что главной причиной неудач предыдущих опытов являлось незнание того факта, что электрический ток порождается только переменным магнитным полем, причём достаточно сильным. В результате был сделан долгожданный прорыв – открыто явление электромагнитной индукции (ЭМИ). Для усиления данного эффекта следовало быстро передвигать магнит, а проводник свернуть в катушку. С этого открытия начался самый плодотворный период исследований Фарадея (1831—1840). Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока, электрического поля или электрической поляризации при изменении во времени магнитного поля или при движении 35 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» материальной среды в магнитном поле. Появление электрического тока в замкнутом контуре при изменениях магнитного поля, пронизывающего контур, свидетельствует о действии в контуре сторонних сил неэлектростатической природы или о возникновении электродвижущей силы индукции. Подобный механизм используется в современных беспроводных зарядках. Но передающее устройство нужно подключать к розетке сетевого напряжения, так что совсем избавиться от проводов не получится. Связь между катушками осуществляется посредством электромагнитного поля, которое проходит через воздушный зазор, так же может проходить и через пластик, дерево и другие не металлические поверхности. Почему же беспроводные зарядные устройства не так актуальны, а лаборатории всё ещё окутаны проводами? Для какого-либо ответа на этот вопрос я решил провести анкетирование среди своих ровесников и их родителей. Всего в опросе приняло участие 50 подростков в возрасте 16-17 лет и 75 взрослых людей (родителей). Целью анкетирования было выявить, что люди знают о современных технологиях и велика ли актуальность устройств, использующих ЭМИ. По результатам опроса 80% школьников знает, что такое электромагнитная индукция, но большинство из них совершенно не догадываются, где она применяется. Их родители обладают подобной информацией в меньших масштабах – всего 65%. Знающих, что ЭМИ применяется именно в беспроводных зарядных устройствах, среди школьников оказалось всего 7%, среди взрослых - 13%. На вопрос о том, почему в их жизни не используются подобные устройства, большинство школьников ответили, что велика цена, а некоторые из меньшинства заявили: нет потребности. Гипотеза подтвердилась: уровень информирования людей о беспроводной передаче электрического тока недостаточен. 36 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» Любые выводы всегда нужно подтверждать. Воспользовавшись сервисом для поиска и подбора товаров «Яндекс Маркет», я провёл анализ рынка продукции беспроводных устройств. По запросу «беспроводная зарядка» нашлось четыре страницы товаров, самый популярный из которых - XiaomiMiWirelessChargingPad средней стоимостью в магазинах 1290 рублей. Отметим, что средняя стоимость любой проводной зарядки – 200300 рублей, из чего можно сделать вывод, что беспроводное устройство для среднестатистического покупателя не представляет интереса, так как, скорее всего, для него такая высокая стоимость является переплатой за не столь большие изменения в бытовой жизни и заявленные преимущества. Недостаточный уровень развития технологий в сфере электромагнитной индукции подтверждается малым количеством и высокой стоимостью устройств, использующих вышеуказанное явление. Также с помощью анкетирования подтвердилась выдвинутая гипотеза: уровень информирования людей о беспроводной передаче электрического тока недостаточен. Список литературы 1. Веденеев Б.Е., «Электричество», «ГОСЭНЕРГОИЗДАТ», 1945, №5, 72 с. 2. Семенов О. Ю., «Молодой ученый», «Издательство молодой ученый», 2016, №10, 74 с. 3. М. И. Радовский, «Фарадей», «Журнально-газетное объединение», 1936, серия «Жизнь замечательных людей» в. 19-20, 162 с. 4. Гл. ред. А.М. Прохоров «Физическая энциклопедия», «Большая Российская энциклопедия», 1998, Т.5, 692 с. 5. Интернет-ресурсы 37 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЕ ОТКРЫТИЯ В ФИЗИКЕ В 2022 ГОДУ Мушта Александр Вадимович, учащийся 10 класса МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ШКОЛА №115 ГОРОДА ДОНЕЦКА», Донецкая Народная Республика, г. Донецк Научный руководитель: Сухобоченкова Елена Николаевна, учитель физики МУНИЦИПАЛЬНОГО БЮДЖЕТНОГО ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ «СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ШКОЛА №115 ГОРОДА ДОНЕЦКА», Донецкая Народная Республика, г. Донецк Аннотация. В статье представлено краткое описание наиболее важных открытий в 2022 году и их влиянии на развитие человечества Ключевые слова: Большой адроидный коллайдер (далее БАК), квантовая механика, экзопланета, квантовая телепортация, квантовая сверхпроводимость. Физика — это одна из наиболее увлекательных и быстроразвивающихся наук, которая изучает природу и ее законы. Ежегодно, ученые делают множество новых открытий в области физики, которые дают нам возможность глубже понять Вселенную и ее устройства. Давайте рассмотрим пять самых интересных открытий в области физики в 2022 году. Актуальность темы: значимость физики в современном мире трудно переоценить. Физика является источником знаний об окружающем мире; обеспечивает развитие человека в процессе технического прогресса; формирует его мировоззрение. Поэтому, очень важно, привлечь внимание к проблеме неосведомленности человека о роли физики в его жизни. Цель работы – исследование открытий 2022 года и их влияния на человечество. Задачи исследования: 38 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» 1. Изучить информацию по затронутой проблеме. 2. Выяснить, какие физические открытия являются наиболее интересными в 2022году. 3. Описать важность открытий для развития человечества. Методы исследования: теоретический: систематизация и обобщение теоретического материала [1]. 1. Открытие новой частицы в Большом андроидном коллайдере БАК– разгоняет протоны почти до скорости света и сталкивает их друг с другом. После чего, они распадаются на более мелкие элементы. В местах пересечения протонов находятся детекторы, которые делают десятки миллионов снимков в секунду. Среди этих снимков ученые ищут следы бозона Хиггса. Важность изучения бозона Хиггса можно сравнить с великим открытием и исследованием атома [2]. 2. Обнаружение планеты-Суперземли в зоне обитаемости В 2022 году была выявлена новая суперземля, находящаяся в зоне обитаемости своей звезды. Экзопланета GJ 273с почти втрое тяжелее нашей и получает на шесть процентов больше энергии от своей звезды, чем Земля от Солнца.GJ 273с — вторая среди известных по удалённости от Земли экзопланета в зоне обитаемости. Однако астрономы предполагают, что такие планеты есть и у других близлежащих звёзд. Их непросто обнаружить: не хватает чувствительности современных приборов [3]. 3. Развитие квантовой телепортации Квантовая телепортация – это процесс передачи информации о квантовом состоянии одной частицы на другую, расположенную на большом расстоянии. Физики научились телепортировать информацию. В новом эксперименте, поставленном физиком из Университета 39 Стони Брук удалось Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» телепортировать энергию, пока на небольшое расстояние, размером с компьютерный чип. Сегодня квантовая телепортация широко используется в квантовых оптических устройствах и стала основополагающей технологией постепенно развивающегося квантового интернета [4]. 4. Квантовая сверхпроводимость при комнатной температуре В январе 2022 года ученые из Университета Рочестера объявили о создании материала, который является сверхпроводником при комнатной температуре. В сверхпроводящих проводах энергия не теряется. Компонентами для сверхпроводника стали самые простые и дешевые вещества: сера и углерод в виде очень мелкого порошка, а также газообразный водород. Эта смесь была сжата между алмазными наковальнями и подвергнута колоссальному давлению в 2,6 млн атмосфер. Вещество оставалось сверхпроводящим при 15°С. Современный рынок сверхпроводниковых технологий стремительно растет. Самый длинный в мире сверхпроводящий силовой кабель с азотным охлаждением сейчас прокладывается в Китае и имеет длину всего 1,2 километра [5]. 5. Предсказывание будущего с помощью физики Предсказывать будущее - одно из главных грёз человечества. И в 2022 году физики смогли приблизиться к реализации этой мечты. Алгоритм называется «нео-Эйнштейновским предиктором» и основывается на физическом законе сохранения энергии. Согласно теории Гейзенберга, невозможно одинаково точно предсказать положение и скорость элементарной частицы. Но детерминизм был восстановлен и модифицирован квантовой механикой с использованием уравнение Шредингера. [3]. Но, Стивен Хокинг открыл, что черные дыры на самом деле не вполне черные. Излучение черной дыры уносит энергию и, с течением времени, 40 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» масса уменьшится до нуля, и черная дыра полностью исчезнет. В этом случае, часть волновой функции будет утеряна. Ввиду этой потери информации, невозможно использовать уравнение Шредингера. Следовательно, наша способность делать такие предсказания падает до нуля [6]. ВЫВОДЫ Цель работы достигнута: определены 5 самых интересных и захватывающих открытий в физике 2022 года. Рассмотрена важность этих открытий и их дальнейшее влияние на развитие научно – технического прогресса. Список использованных источников 1. 5 самых интересных открытий в физике 2022 года, URL: https://dzen.ru/a/Y_NsljLFuBlNv9qQ (дата обращения: 13.04.2023) 2. Обнаружены новые элементарные частицы. Почему это важно?, URL: https://hi-news.ru/research-development/obnaruzheny-novye-elementarnyechasticy-pochemu-eto-vazhno.html (дата обращения: 15.04.2023) 3. В двенадцати световых годах от Земли обнаружили планету в зоне обитаемости, URL: https://life.ru/p/986462 (дата обращения: 16.04.2023) 4. Нобелевская премия по физике 2022: квантовая запутанность и телепортация, URL: https://hi-news.ru/eto-interesno/nobelevskaya-premiya-pofizike-2022-kvantovaya-zaputannost-i-teleportaciya.html (дата обращения: 17.04.2023) 5. Достигнута сверхпроводимость при комнатной температуре: скоро ли человечеству ждать летающие поезда, URL: https://www.forbes.ru/tehnologii/411679-dostignuta-sverhprovodimost-prikomnatnoy-temperature-skoro-li-chelovechestvu (дата обращения: 18.04.2023) 6. Детерминизм vs. квантовая механика, или можно ли предсказывать будущее, URL: https://habr.com/ru/articles/558082/ (дата обращения: 20.04.2023) 41 Районная научно-практическая конференция «НАША НАУКА-2023» ДОНЕЦКАЯ НАРОДНАЯ РЕСПУБЛИКА АДМИНИСТРАЦИЯ КИРОВСКОГО РАЙОНА ГОРОДА ДОНЕЦКА ОТДЕЛ ОБРАЗОВАНИЯ РАЙОННАЯ УЧЕНИЧЕСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «НАША НАУКА - 2023» РМО учителей физики 42
