Тезисы:

  1. Анализ точности применения потенциала Леннарда-Джонса;

  2. Понкратов Данил Сергеевич; 

  3. МБОУ СОШ №41, класс 11^А;

 4. Сабылинский Александр Владимирович, к.ф.-м.н., доцент кафедры физики Белгородского Государственного Технологического университета им. В. Г. Шухова.

  5. Делая эту работу, я поставил себе следующую цель: провести количественный анализ точности применения потенциала Леннарда-Джонса (далее ПЛД) при нахождении некоторых физических величин (сжимаемость, равновесная когезионная энергия {энергия связи между молекулами в пределах одной фазы внутри тела} и др., о которых подробнее можно будет узнать в тексте самой работы) в инертных газах (аргон, криптон, ксенон), используя модель реального газа (т.е. учитывая энергию потенциального взаимодействия между частицами), по сравнению с достаточно точными практическими исследованиями, как, например, рентгеноструктурный анализ и микроскопия. 

 Показать то, что теоретический метод, пусть и вполне пригодный в данной физической модели, не всегда более точен чем практические исследования - является одной из задачей моей работы. "Теория, мой друг, суха,  Но зеленеет жизни древо"(Гёте И.В., трагедия "Фауст").

  6. В начале приведем немного теории. ПЛД - потенциал парного взаимодействия сферических неполярных молекул, описывающий зависимость энергии взаимодействия двух частиц от расстояния между ними. ПЛД обычно записывается в следующем виде

$U\left(r\right) = 4\epsilon \left(\right(Q/r)^12-(Q/r)^6 )$ ,

где r - расстояние между центрами частиц, ɛ - глубина потенциальной ямы, Q - расстояние, на котором энергия взаимодействия становится равна нулю.  Параметры ɛ и Q являются характеристиками данного вещества. ПЛД позволяет хорошо воспроизводить термодинамические свойства таких инертных газов, как аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) при низких плотностях (во много раз меньше  плотности воды при н.у. без примесей).

 Основной для решения всех выше поставленных задач является нахождение энергии связи кристалла инертного газа с применением для этого ПЛД (смотр. в текст основной работы). Далее из этой величины следуют, с использованием соответствующего математического аппарата и законов общей физики, остальные написанные выше физические величины для каждого из инертных газов. Также в работе анализируют силы потенциального взаимодействия, потенциальную энергию (которую описывает ПЛД), а также некоторые другие физические характеристики данных веществ с помощью так называемого языка физики - математики (переформулированные слова  Галилео Галилея). В конце проводится анализ полученного результата по сравнению с имеющимися значениями для соответствующих величин, выявленных с помощью точных практических исследований.

  7. Хоть ПЛД был предложен Джоном Эдвардом Леннард-Джонсом в 1924 году и сейчас есть уже более точные теоритические методы нахождения тех же физических величин (например, с использованием потенциала Букингема—Корнера  или модифицированного потенциала Букингема), о которых можно узнать в работе, тем не менее,  это не отвергает ценность данного исследования, оставляя работу актуальной по сей день (насколько точна та или иная теория - очень важный вопрос в физике, на который я попытался ответить в своей работе, анализируя в качестве наглядного  и не очень сложного примера ПЛД).

  8. Подобных исследований в свободном доступе найдено не было; в работе использовались и, на мой взгляд, неплохо описывались некоторые темы общей физики и высшей математики, в которых без особых усилий может разобраться школьник средней школы старших классов (не вдаваясь в подробности, конечно); анализ проведен достаточно глубоко и наглядно; полученные мною значения могут использоваться для решения разнообразных физических задач, но стоит помнить про погрешности, связанные с относительной точностью ПЛД и моими расчетами, конечно, - вот в чем состоит значимость и новизна исследования.

   9.  В целом, итоги можно подвести так: из найденных значений для среднестатистических отклонений (подробности в тексте основной работы) для минимального расстояния между атомами в кристалле (0.497%) (под отклонением принимается безразмерная величина, выраженная в процентах, которая сравнивает значение исследуемой величины I  по сравнению с эталонной (более точной) Im по формуле: $100*|I/Im -1|$), объемного модуля упругости (6.23%) и равновесной когезионной энергии на один атом (4.995%), а также среднестатистического отклонения для найденных трех величин (3.907%) (под среднестатистическим отклонением понимается средне арифметическое из всех отклонений) в сравнении с практикой, можно умозаключить, что ПЛД можно использовать для нахождения  физических величин в реальных газах (особенно в инертных), но с определенной достаточно большой погрешностью (примерно в 4%). 

  10. Использованная литература: 1) Ашкрофт Н., Мермин Н. «Физика твердого тела» т.2, изд. Мир, 1979г.; 2) Гиршфельдер Дж. , Кертисс Ч., Берд Р. «Молекулярная теория газов и жидкостей», Москва, 1961г.; 3) И.К. Кикоин «Таблицы физических величин», Москва, 1976; 4) А.К.Кикоин, И.К.Кикоин "Молекулярная физика", изд. Лань, 2008; 5) Фихтенгольц Г.М. «Основы математического анализа» в т.1, изд. Наука, 1968; 6) Фихтенгольц Г.М. «Курс дифференциального и интегрального исчисления» т.1, изд. Физматлит, 2003.

Нейро - компьютерные интерфейсы это относительно молодое направление, которое начало активно развиваться в девяностых годах прошлого столетия. Несмотря на то, что прошло совсем немного времени в нашем мире уже имеются некоторые феноменальные достижения. Например, антропоморфные манипуляторы - протезы, построенные на принципе нейро управления.   Первая глава данной работы посвящена анкетированию школьников старших классов. В итоге этого анкетирования  выяснилось, что учащиеся старших классов не знают что такое нейро интерфейс и методы нейро управления. Кроме того, опрошенные считают, что управление какими либо объектами, работа с приложениями и др. невозможно по средством "силы мысли".   Вторая глава работы посвящена краткому историческому обзору создания нейро компьютерных интерфейсов и принципам работы нейрогаджета. Первая электроэнцефалограмма была снята всего лишь менее 100 лет назад. Для науки это небольшой срок, с тех пор неврологи всего мира стали изучать всевозможные частоты мозговой активности. Нейрогарнитура отслеживает состояние мозга и даёт пользователю возможность следить за своей активностью и повышать способность к концентрации внимания (5).    В третьей главе работы рассматривается непосредственно процесс создания и описание строения собственного нейро компьютерного интерфейса типа "мозг - компьютер".    Преимущества нашего исследования состояли в том, что был создан бюджетный вариант, более доступный по стоимости в сравнении с аналогами.               В четвертой главе рассматриваются основные результаты собственного исследования активности различных биоритмов у взрослых и школьников. Приводятся также таблицы с итоговыми результатами проделанной работы.

            В пятой главе мы подводим итоги и формулируем главные выводы нашей проектной работы. Цель была достигнута: мы создали свой собственный нейрогаджет типа "мозг-компьютер", исследовали различные биоритмы у взрослых и школьников разного возраста. Обе гипотезы (теоретической и практической части) подтвердились. Задачи проекта также были реализованы в полном объеме. Новизна результатов заключается в том, что в данной работе самостоятельно изучены и систематизированы данные некоторых биоритмов у учащихся МОУ гимназии г. Фрязино, а также у взрослых людей. Помимо этого, учащиеся осознали важность и структуру нейро - управления и нейро - компьютерных интерфейсов. В дальнейшем планируется на базе этого проекта реализовать нейро интерфейс, способный управлять определенными объектами, так как нейро управление способствует улучшению концентрации внимания.           

С давних пор людям хотелось выразить чувство прекрасного через материальную форму. Так поэты пишут стихи, композиторы сочиняют музыку, а художники воплощают прекрасное на холсте. С изобретением фотоаппарата и развитием фотографии запечатлеть прекрасные мгновения своей жизни, удивительные явления природы стало возможным для любого человека. 

Камера бесконечно более чувствительна, чем человеческий глаз, особенно когда на помощь ей приходит электронное оборудование.

Целью  исследования будет изучение развития фотокамера.

Камера-обскура  — простейший вид устройства, позволяющего получать оптическое изображение объектов. Представляет собой светонепроницаемый ящик с отверстием в одной из стенок и экраном на противоположной стенке.

Принцип действия камеры-обскуры заключается в следующем. Если в одной из стенок темного ящика сделать небольшое отверстие, то на противоположной стенке ящика (внутри его) образуется видимое световое изображение всех освещенных предметов, находящихся перед отверстием, при этом изображение будет перевернутым.

Приблизительно в Х веке арабский ученый Альхазен создал камеру обскуру в виде затемненной комнаты. Большой вклад в историю фотографии и в усовершенствование камеры обскура внёс итальянский физик Джованни Порта. Сначала он предложил вставлять в отверстие камеры стекло в виде чечевицы, оно напоминало современную линзу. Затем Порта изобрел портативную камеру.

Первым сделал детальное описание камеры-обскуры, сопроводив его чертежами, Леонардо да Винчи. Интерес к камере-обскуре возник у Леонардо да Винчи в связи с изучением природы зрения.

Цифровые устройства стали неотъемлемой частью современного человека. Ежегодно производители дополняют свои устройства различными функциями, которые со временем становятся незаменимыми. Прогресс не стоит на месте и еще вчера цифровые устройства, поражавшие своими, казавшимися невероятными функциями, кажутся сегодня устройствами прошлого века. 

                                                Тезисы

1. Исследование электростатических давлений и емкостного параметрического резонанса в работе электрофорной машины Уимсхёрста (Вимшурста)
2. Морозов Роман Евгеньевич,
3. Запорожская гимназии № 28 г. Запорожье  Украина , 11а класс
4. Научный руководитель _____________, учитель физики Савченко А.А.
5. Целью данной работы является изучение и исследование электростатических и электродинамических явлений в электрофорной машине (ЭФМ) и описание работы ЭФМ как параметрического резонатора колебаний пространственных электрических зарядов .

Основные задания исследования :

 -   Изучить  работу ЭФМ на основе общепринятых понятий электростатической индукции (ЭСТИ) и электризации тел трением.

-      Определить изменяемые параметры ЭФМ для изучения принципов работы ЭФМ

-   Провести экспериментальную работу с ЭФМ с разными величинами параметров и режимов работы

-  На основе экспериментальных данных разработать новую,  не противоречивую модель работы ЭФМ на основе понятия электростатического давления пространственных зарядов

-     Исследовать параметрический емкостной резонанс токов пространственных электрических зарядов (ПЭЗ)

-     Исследовать электромеханические эффекты ЭФМ

         -     Исследовать возможность применения ЭФМ в электротехнике и других областях

6.1. Теоретические исследования.

     - Изучены известные на сегодня объяснения работы электростатических машин

     - определены основные конструктивные параметры ЭФМ

    - определены изменяемые параметры ЭФМ для проведения экспериментов

    - определена гипотеза определяющего влияния окружающей среды пространственных электрических зарядов на работу ЭФМ

   -  определена гипотеза параметрического емкостного резонанса токов ПЭЗ

 6.2 Созданы две экспериментальные установки ЭФМ с изменяемыми конструктивными параметрами

6.3 Экспериментальные исследования

  -  Работа ЭФМ без накопителей зарядов ( электрических емкостей )          

Результат: наличие накопителя заряда не является обязательным конструктивным условием для работы ЭФМ

   - Работа ЭФМ при различных положениях распределяющих и  снимающих потенциал

     электродов

Результат. Работу ЭФМ нельзя полностью описать явлением ЭСТИ , так как не требуется точная настройка работы механизма распределения зарядов. Если начальное появление зарядов на пластинах  ЭФМ можно объяснить  электростатической индукцией, то последующая работа аналогична работе центробежного  насоса с клапаном распределения давления

- Работа ЭФМ при различном количестве  секторов на дисках

Результат. При работе ЭФМ существенным фактором является строго периодичное изменение емкости между секторами противоположных дисков. Максимальное возможное изменение такой емкости возможно только при одинаковом количестве секторов на противоположных дисках.

- Работа ЭФМ при различных значений и направлений скоростей дисков

Результат. Проведенные эксперименты показали , что ЭФМ работает при разных по модулю скоростях дисков , что не объясняется гипотезой ЭСТИ . Определяющим фактором наращивания электрического потенциала между кондукторами разрядника является  скорость изменения емкостей между вращающимися дисками .

- Работа ЭФМ при отсутствии контактов электродов с секторами дисков

Результат. При установившейся работе ЭФМ и движении ПЭЗ становится не обязательным наличие трущихся контактов электродов с дисками . Движение ПЭЗ идет от центра дисков, далее по радиальным направлениям вдоль секторов к периферии дисков, далее через токосъемные контакты к накопителю заряда или на кондуктора разрядника. Расстояние от контактов до дисков можно считать как параметр объема возбужденного электрическим давлением  ПЭЗ.

- Измерение воздушных токов вокруг ЭФМ

Результат. Токи в ЭФМ и токи ПЭЗ возле нее текут переменные. Наличие диодного моста для измерения является обязательным условием. Величина тока ПЭЗ по порядку величины совпадает с величиной тока в разряднике , что говорит о определяющем влиянии ПЭЗ на работу ЭФМ

- Совместная работа двух ЭФМ в различных режимах и соединениях

Результат : ЭФМ не может считаться источником ЭДС в традиционном понимании

- Работа ЭФМ с тангенциальным ускорением дисков

Результат: Движение ПЭЗ с ускорением приводит к электрокинетическим эффектам

- Влияние постоянного магнитного поля на элементы конструкции ЭФМ

 Результат : Токи конвекции в разряде и ПЭЗ и токи проводимости в веществе проводника и диэлектрика имеют разные характеристики несущих зарядов.

- Влияние параметров окружающей среды на работу ЭФМ : УЗ излучение, УФ излучение, влажность, температура

Результат : для эффективной работы ЭФМ необходимо подбирать параметры окружающей среды  и материалов самой ЭФМ. При этом мощность самой машины как генератора электрических зарядов может быть увеличена в десятки раз .

6.4. Разработана модель работы ЭФМ как емкостного параметрического резонатора и распределителя пространственных электрических зарядов

1. Актуальность работы обусловлена недостаточностью понимания принципов работы электростатических генераторов, и как следствие, малым применением в электро- радиотехнике, альтернативной энергетике, новых типов двигателей, химических реакторах, нано технологий , медицине и других областях науки и техники.
2. Разработанная новая модель работы электростатических генераторов является более техничной , чем модель работы на основе понятия электростатической индукции . Такая модель будет иметь большую значимость при разработке технических устройств в различных областях человеческой деятельности.
3. 9. Итоги исследования : Проведенная экспериментальная и теоретическая работа открывает пути и направления дальнейших исследований явлений электродинамического резонанса и электростатических давлений как незаслуженно обойденных вниманием .
4. Список используемой литературы:

1.. Руднев А.Д. Возвращение в физику (Реальная физика).Издательство LAMBERT 529 стр

2 Менде Ф. Ф. Новая электродинамика. Революция в современной физике. Моно­графия. — Харьков: «НТМТ» 2012, — 176 с., ил. 38, библ. 19

3.Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Феймановские лекции по физике т.5

Разработка упрощенного сопосба опредления ускорения свободного падения на произвольной широте.

В работе дается понятие вязкости, приводится классификация жидкостей в зависимости от изменения вязкости в ответ на механическое воздействие на ньютоновские и неньютоновские.

Изучалось изменение вязкости

- суспензии кукурузного крахмала в воде в зависимости от  от внешнего механического воздействия при различных концентрациях крахмала;

- суспензии тонера для лазерного принтера в подсолнечеом масле в зависимости от механического воздействия в отсутствии и при наличии магнитного поля.

Изучение проводилось косвенным методом по изменеию скорости двигателя.

Поскольку рыночная цена ротационных вискозиметров превышает 100 000 рублей предложена конструкция ротационного вискозиметра, который может быть изготовлен в условиях школьной мастерской, а также предложена методика измерения вязкости с использованием такого прибора.

В данноц работе описаны изические принципы работы лазера, его разновидности и отличительные качества каждого вида, а также некоторые области применения лазера. 

ТЕЗИСЫ.

ФИО автора работы: Самохвалова Любовь Сергеевна

Образовательное учреждение: МБОУ  «Рыльская средняя общеобразовательная школа №4»

ФИО, должность и место работы научного руководителя: Полищук Игорь Иванович,

учитель математики и физики МБОУ «РСОШ №4»

КРАТКАЯ ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

Гипотеза исследования: полномасштабная замена традиционных источников энергии альтернативными  не   приведет  к значительному  уменьшению     их влияния на окружающую среду.

Цель проекта: количественная оценка, сопоставление и сравнительный анализ экологических рисков и перспектив  полномасштабного замещения традиционных источников энергии некоторыми альтернативными.

Задачи проекта:

- изучение научных трудов и публикаций по исследуемой проблеме;

- организация исследовательской деятельности по отдельным направлениям проекта;

- разработка методов оценки, сравнения и сопоставления экологических рисков использования различных источников энергии, общих и частных подходов к их реализации;

- обобщение и презентация результатов исследования.

Предмет исследования: некоторые традиционные и альтернативные источники энергии.

Объект исследования: экологические риски их использования.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Оценка влияния на природу полного или значимого замещения традиционных источников энергии альтернативными.

1. Методика и относительный критерий сравнительной оценки воздействия различных способов получения энергии на экосистему Земли;
2. Оценка мирового потребления энергии всех видов;
3. Оценка влияния на окружающую среду сжигания углеводородных энергоносителей;
4. Использование энергии излучения Солнца;
5. Использование энергии ветра (Экспериментальная оценка некоторых параметров ветровых генераторов электроэнергии при помощи лабораторной установки);
6. Сопоставление, анализ и оценка результатов.

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность  изучения перспектив использования «альтернативных» источников энергии обусловлены реалиями современности. Ретроспективный анализ истории научно-технического прогресса и практических аспектов функционирования технических систем свидетельствует о принципиальной невозможности использования ресурсов природы без интенсивного воздействия на окружающую среду.

ЗНАЧИМОСТЬ И НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Научная новизна и значимость проводимого исследования заключается в оценке и сопоставлении перспектив использования альтернативных источников энергии,  изучении влияния этих процессов на природу, а также в разработке  метода оценки и сравнительного анализа их экологических рисков.

ИТОГИ ИССЛЕДОВАНИЯ

- осуществлена оценка и проведен сравнительный анализ воздействия на природу Земли топливной, солнечной, ветровой энергетик;

- обоснована и доказана необходимость энергосбережения и невозможность уменьшения негативного экологического воздействия путём энергозамещения;

- получены количественные результаты, представляющие существенный научный интерес и необходимые для других исследований.

Таким образом, поставленные задачи решены, цель проекта достигнута, а тема раскрыта. Исходная гипотеза оказалась верной и получила подтверждение.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

- Матвеев И., Иванов А. «Мировая энергетика на рубеже второго десятилетия нынешнего века»;

- Волков Э.П., Ведяев В.А. «Энергетические установки электростанций»;

- Городов Р.В., Губин В.Е. «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии»;

- Шкрадюк И.Э. «Тенденции развития возобновляемых источников энергии в России и мире»;

Только таким способом получилось загрузить тезисы.

Название научно-исследовательской работы: «Кантовская вещь в себе и энергия пустышка»

ФИО автора работы: Гудков Евгений Леонидович

Образовательное учреждение, в котором обучается автор работы:
МБОУ СОШ № 12, 6 «а» класс, г. Новочеркасск

ФИО, должность и место работы научного руководителя:
Тремасова Светлана Ивановна, учитель математики, МБОУ СОШ № 12

Краткая постановка цели и задач исследования:

Данная работа представляет собой вид логического рассуждения, на основе противопоставления, а именно такого памятника древней философии, как «Апории Зенона».

Целью исследования является, построение попытки обоснования возможности объяснений и современной трактовки одной из Апорий Зенона, а именно Апории «Стрела» описывающей движение. Самим Зеноном, согласно официальной науке,  она задумывалась в качестве опровергающего движения  суждения. Однако в моей работе, данная ситуация рассматривалась, как реально происходящее событие являющейся частью приемлемой  во время написания работы физической картины мира.

Задачей данного исследования являлось, обоснование возможностей познания «вещи в себе» на основе некоторых допущений. Используя термины вариабельности и потенциала частицы, удалось отсеять фундаментальное противоречие, так как абсолютное познание квантовых объектов невозможно.

Методы проведения исследований:

1. Мысленный эксперимент.
2. Научные суждения согласно методологии Декарта (дедукция)
3. Индуктивное умозаключение
4. Построение логических рассуждений на основе документальных свидетельств, (как следствие индукции)

Результаты исследования.

В ходе работы был обоснован одним из множества способов один из парадоксов Зенона, а именно «Стрела». Используя систему построения логических рассуждений на основе философии И. Канта. Был выведен ряд новых частиц по возможности пригодный для применения в механической и квантовой физике, в частности теории суперструн и теории космического ландшафта. Были переработаны и дополнены выводы таких физиков –теоретиков ,как Д. Полчински и А. Сена  касаемо тахионов в замкнутых струнах (в случае наличия временных петель). В ходе работы была обоснована возможность существования отрицательной гравитации, при случае в котором гравитон признаётся полу-квазичастицей. И тем самым предпринимает попытку опровергнуть гипотезу о гравитоне в качестве элементарной частицы . В ходе работы удалось обосновать возможность наличия и(соответственно)  теоретической выработки пузыря Алькубьерре на низкоэнергетической основе. Были созданы новые концепции сверхсветового движения на основе квантовой механики(принципа неопределенности Гейзенберга) , поставлены логические заключения описывающие состояния струн »виртуальность « в случае влияния взаимодействий на состояния струн а не именно частиц , или же при различных вариантах употребления понятия состояние , также обосновывающие само существование данных объектов Предлагает новые расширения(напр., измерения) для модели пространства Калаби – Яу , физической модели ККЛТ Измерение, расширение или какое либо другое понятие данной категории, которое можно соотнести с концепцией дополнения для пространства указанной в данной работе в предложенном мною варианте является пригодным для условного размещения (употребления) в нем ряда абстрактных «объектов» таких, как потенциал частицы и т.д. В работе присутствует теоретический материал, включающий в себя энергию как часть объекта в механической физике а именно в кинематике материальной точки

Актуальность. Возможны применения работы  как в теоретических моделях для вычисления частиц (если придерживаться теории суперсимметрии )так и для нахождения различных результатов мыслительных экспериментов , выработки низкоэнергетического пузыря Алькубулькьерре (в других теоретических моделях)

Значимость и новизна. С помощью данной работы можно найти множество новых подходов для поиска новых видов частиц и бран. Эта работа представляет собой иллюстрацию к переводу философских рассуждений в плоскость квантовой и механической физики, постулаты выдвинутые этой работой открывают новые горизонты для манипуляций над теоретическими моделями пространства, поработав над теоретическими концепциями времени возможно, удалось бы использовать полученную мной информацию

Итоги исследования. Поставленную в работе задачу удалось воплотить в значительной мере. Была выбрана необходимая и при этом удобная в данной работе теоретическая модель интерпретации мыслительного эксперимента.

Список использованной литературы:

1. Л. Сасскинд. Космический ландшафт. Теория струн и иллюзия разумного замысла Вселенной / ООО Издательство «Питер», 2015
2. М. Каку Введение в теорию суперструн, 1999. – использовалась в приложении

3.    https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B5%D1%89%D1%8C_%D0%B2_%D1%81%D0%B5%D0%B1%D0%B5- Вещь в себе Википедия – свободная энциклопедия

Цель моей работы: доказать, что теплоизоляция зданий и сооружений  сохраняет  тепло в помещении и уменьшает долю затрат на энергоносители.

Задачи: 

• найти материал, рассказывающий о применении теплоизоляционных материалов
• выяснить основные причины потери тепла через ограждающие конструкции 
• исследовать преимущества использования теплоизоляции 
• произвести расчеты теплопотерь утепленных и не утепленных стен 

Практическая значимость работы заключается в том, что результаты данного исследования могут стать основанием для разработки комплекса мероприятий по энергосбережению и привлечения общественности к решению  важных проблем теплосбережения. 

Новизна научно-исследовательской работы заключается в том, что проведенные расчеты призывают решать проблему теплосбережения. 

Методы и средства: изучение и анализ справочной литературы, информационных Интернет-сайтов, эксперимент, наблюдение.

В данной работе я исследовла теплоизоляционную вату(минеральную вату). И выяснила, что теплоизоляция зданий нужна для: 

• Экономии на обогреве помещения 
• Обеспечения комфорта в помещении
• Снижения стоимости конструкций
• Сохранения экологии

Также для правильного утепления дома, должны соблюдаться следующие условия: 

• Эффективное утепление 
• Негорючесть 
• Долговечность
• Звукоизоляция
• Экологичность
• легкость монтажа

Всеми этими признаками как раз и обладает минеральная вата.

Я провела расчеты по потерям тепла через ограждающие конструкции, тем самым доказала, что через утепленное минватой здание уходит намного меньше тепла и, что минеральная вата действительно сохраняет тепло в доме.

Потери тепла через утепленное здание. Фотки сделаны через тепловизор: красным цветом обозначены участки, через которые выходит тепло, темным цветом, участки через которые не уходит тепло. 

Также были проведены эксперименты на негорючесть и на водонепроницаемость. 

 В ходе исследования было выяснено, что можно сэкономить на отоплении около 6 рублей за квадратный метр в утепленном здании. 

Выводы:

Благодаря проведенным экспериментами расчетам, я выяснила, что минеральная вата-это отличный материал для утепления домов.

Минеральная вата-это: 

• Эффективное энерго- и теплосбережение
• Благоприятный климат в помещениях
• Защита здания (система теплоизоляции перекрывает трещины, обеспечивает защиту от коррозии, от морозов, обеспечивает сухие стены и отсутствие конденсата)
• Экономия на отоплении
• Сохранение тепла на долгое время
• Безопасность
• Комфорт и уют

Благодаря минеральной вате, вы сможете сохранить тепло, комфорт и уют на долгие годы вперед без лишних трат.

Нейро - компьютерные интерфейсы это относительно молодое направление, которое начало активно развиваться в девяностых годах прошлого столетия. Несмотря на то, что прошло совсем немного времени в нашем мире уже имеются некоторые феноменальные достижения. Например, антропоморфные манипуляторы - протезы, построенные на принципе нейро управления.                   Первая глава данной работы посвящена анкетированию школьников старших классов. В итоге этого анкетирования  выяснилось, что учащиеся старших классов не знают что такое нейро интерфейс и методы нейро управления. Кроме того, опрошенные считают, что управление какими либо объектами, работа с приложениями и др. невозможно по средством "силы мысли".                                                                                                                                  Вторая глава работы посвящена краткому историческому обзору создания нейро компьютерных интерфейсов и принципам работы нейрогаджета. Первая электроэнцефалограмма была снята всего лишь менее 100 лет назад. Для науки это небольшой срок, с тех пор неврологи всего мира стали изучать всевозможные частоты мозговой активности. Нейрогарнитура отслеживает состояние мозга и даёт пользователю возможность следить за своей активностью и повышать способность к концентрации внимания.                                            В третьей главе работы рассматривается непосредственно процесс создания и описание строения собственного нейро компьютерного интерфейса типа "мозг - компьютер". Преимущества нашего исследования состояли в том, что был создан собственный бюджетный вариант, более доступный по стоимости в сравнении с аналогами.                                                    В четвертой главе рассматриваются основные результаты собственного исследования активности различных биоритмов у взрослых и школьников, а также исследование по гендерному признаку. Приводятся также таблицы с итоговыми результатами проделанной работы.                                                                                                                                            В пятой главе я исследую спектры различных состояний человека. Исследования, описанные выше, ранее проводились многими учеными. Однако, информация о спектрах различных состояний человека на сегодняшний день крайне мала. Какие частоты отвечают за сознательную речь? За психоэмоциональное состояние во время прослушивания музыки? Решение математических задач и задач на "смекалку"? Данное исследование позволит ответить на эти вопросы.                                                                                                                             В шестой главе я рассматриваю ноотропные препараты и способы улучшения концентрации внимания с помощью НКИ. Далее я сравниваю эффективность тренировок на собственном НКИ и ноотропные препараты.                                                                                                                В седьмой главе я рассматриваю метод нейро управления линейным пневматическим приводом. Как уже упоминалось в актуальности моего проекта, НКИ могут быть полезны не только обычным людям. НКИ - это спасение для людей с ограниченными возможностями здоровья.                                                                                                                                     В восьмой  главе мы подводим итоги и формулируем главные выводы нашей проектной работы. Цель была достигнута: мы создали свой собственный нейрогаджет типа "мозг-компьютер", исследовали наличие различных биоритмов у взрослых и школьников разного возраста, исследовали спектры состояний человека. Гипотезы теоретической и практической части подтвердились. Задачи проекта были реализованы в полном объеме. Новизна результатов заключается в том, что в данной работе самостоятельно изучены и систематизированы данные биоритмов у учащихся МОУ гимназии г. Фрязино, а также у взрослых людей. Изучены спектры различных состояний человека, создан собственный бюджетный вариант НКИ и проведен сравнительный анализ эффективности тренировок на НКИ и ноотропных препаратов. Помимо этого, учащиеся осознали важность и структуру нейро - управления и нейро - компьютерных интерфейсов. В дальнейшем планируется на базе этого проекта реализовать НКИ, способный управлять антропоморфным манипулятором.

• Данный проект самостоятельно могут использовать ученики для расширения своего кругозора и знаний

Литература:

1. Физиология человека: Учебник / В двух томах. Т. I / В.М. Покровский, Г.Ф. Коротько, В.И. Кобрин и др.; Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. — М.: Медицина, 1997. — 448 с.
2. В.В. Жуков, Е.В. Пономарева. Анатомия нервной системы: Учебное пособие / Калинингр. ун-т. - Калининград, 1998. - 68 с.
3. За гранью возможностей. Силой мысли / В. Белявский // Планета. - 2015. - № 4. - С. 60-67
4. ПоляковГ. И., О принципах нейронной организации мозга, М: МГУ, 1965
5. Нейрокомпьютерная техника: теория и практика.Ф. Уоссермен.
6. Нейрокомпьютер. Проект стандартаЕ.М.Мирке
7. Конспект лекций по курсу "основы проектирования систем искусственного интеллекта", 1997-1998.Сотник С. Л.
8. Вестник ВГУ, Серия: системный анализ и информационные технологии, 2012, № 1

В данный проект входит подробная инструкция по сборке Катушки Тесла, информация о ее применении и принципе действия.

Катушка Тесла представляет из себя резонансный трансформатор, производящий высокое напряжение высокой частоты. Я планирую собрать самый безопасный вариант катушки (он же SSTC), включающий в себя элементы Качера Бровина, главным отличием которого является меньшая мощность и отсутствие длинных отходящих дуг, которые по сути являются небольшими молниями.

В сборке качер довольно прост, что делает возможным собрать его в домашних условиях ученикам старшей и средней школы. Это я и собираюсь сделать. Мне пришлось поискать доступную для понимания людям моего возраста информацию про данное изобретение. Это натолкнуло меня на мысль создать свою инструкцию для безопасной катушки. 

Ежегодно, передо мной, учащимся 6го класса, возникает вопрос, что можно подарить девочке –однокласснице? Занимаясь на уроках предметом нанотехнологии, я узнал, что можно моделировать структуры, близкие к природным. Природа – является одним из главных создателей интеллектуальных материалов и во все времена, человек, наблюдая за тем или иным природным явлением, пытался создавать аналогичные конструкции.И у меня возник вопрос – можно ли сделать “искусственные янтарики” в виде украшений.

Я поставил цель: изготовить искусственный янтарь и изучить его свойства. Итак, я решил в проектной работе решил реализовать следующие задачи: изучить свойства янтаря, понять, как можно сделать структуру, похожую на природную, сделать кулон из подобной структуры и сравнить их свойства. Результативность проекта я определю по сравнению природного и полученного янтаря, и по опросу о качестве получившегося кулона.

Я исследовал плотность образцов, показатель преломления, степень электризации, изучил химические формулы.

По опросу среди девочек я понял, что проект достиг результата. украшения девочкам понравились.

Цель проекта: изучить различные виды технической левитации с точки зрения физики и обозначить возможные области их практического применения.

Задачи проекта:

• рассмотреть известные современной науке виды технической левитации;
• объяснить их принцип работы с точки зрения физики;
• выявить перспективные области применения различных способов технической левитации;
• провести сравнительный анализ рассмотренных методов технической левитации, выявить их преимущества и недостатки;
• самостоятельно собрать установки, демонстрирующие явление технической левитации.

Актуальность. Различные методы технической левитации используются уже давно, становятся одним из самых разрабатываемых направлений исследований современных ученых. Все быстрее развиваются такие наукоемкие отрасли промышленности, как микроэлектроника, нанотехнологии и т.д., требующие практически стерильных условий производства, по-прежнему актуальна проблема преодоления силы трения. Изучение методов технической левитации открывает широчайшие перспективы для преодоления этих препятствий и создания принципиально новых технических средств.

Новизна работы заключается в том, что в ней подробно систематизированы и рассмотрены с точки зрения физики основные имеющиеся на сегодняшний день знания о методах технической левитации. На основе сведений, полученных путем теоретического анализа, выделены несколько критериев, по которым лидируют те или иные способы левитации. Также нам удалось из подручных материалов собрать собственные модели приборов, демонстрирующих явление технической левитации. Более подробно результаты исследования с демонстрацией видео- и фотоматериалов изложены на нашем сайте http://fizlevitation.jimdo.com/.

Практическая значимость: приборы и установки, собранные нами для демонстрации технической левитации, широко используются на уроках физики в средней и старшей школе при изучении таких тем, как «Электростатическое электричество», 10 класс, «Взаимодействие заряженных тел», 8 класс, «Магнитное поле», 9 класс, «Давление жидкостей и газов», 7 класс. Это позволяет продемонстрировать фундаментальные физические законы более наглядно и повысить уровень заинтересованности учащихся в предмете и научно-исследовательской деятельности.

Нами была проделана следующая работа:

• выявлено, что левитацияв физике - это состояние, при котором твердое тело «парит» в силовом поле подвеса без какого-либо механического контакта с другими телами [1]. Необходимыми условиями для левитации являются: наличие силы, компенсирующей силу тяжести (магнитная индукция, сила взаимодействия зарядов, давление воздуха, акустические колебания, фотофорез), и наличие возвращающей силы, обеспечивающей устойчивость объекта.
• рассмотрены известные современной науке виды технической левитации (магнитная, электрическая, акустическая, аэродинамическая, оптическая) [Приложение, Таблица 1], объяснены их принципы работы с точки зрения физики
• отмечены перспективные области применения различных способов технической левитации
• проведен сравнительный анализ рассмотренных методов технической левитации, выявлены их преимущества и недостатки [Приложение, Таблица 2]
• самостоятельно собраны установки, демонстрирующие явление технической левитации (диамагнитной – система неодимовых магнитов [Приложение, Рис. 3], электростатической – генератор Ван де Граафа [Приложение, Рис. 1, 4], аэродинамической – устройство для левитации шарообразных тел в воздушном потоке [Приложение, Рис. 2, 5], квантовой – система неодимовых магнитов и сверхпроводящей керамики [Приложение, Рис.6])
• выделены несколько критериев, по которым лидируют те или иные способы левитации: универсальность материала объекта (электростатическая, акустическая, аэродинамическая); подъемная сила (квантовая, электромагнитная, аэродинамическая); стабильность (квантовая, в стоячей волне) и т. д.

Список использованных источников

1. Мартыненко Ю.Г. О проблемах левитации тел в силовых полях // Соросовский образовательный журнал. — 1996. — № 3. — С. 82–82
2. Уразаев В., к.т.н. Техническая левитация // Технологии в электронной промышленности. – 2007. - №6

Актуальность: В настоящее время среди всех направлений альтернативной энергетики достаточно активно развивается ветровая. Сейчас на долю ветряных генераторов электричества приходится около трех процентов вырабатываемой во всем мире энергии, что на самом деле не так уж и мало. А если посмотреть по отдельным странам, то, например, в Дании около тридцати процентов всего электричества обеспечивают именно ветряные генераторы. Тем не менее, уже сейчас стали видны основные минусы ветровых генераторов электричества. Во-первых, они слишком шумные. Во-вторых, они достаточно быстро изнашиваются. И, в-третьих, их работоспособность непостоянна, так как ветровые потоки, за счет которых работают ветровые генераторы, управляются природной стихией. Кроме того, ветряки не могут работать при очень сильном ветре из-за сильной раскрутки лопастей. Поэтому в настоящее время в области альтернативной энергетики, ведутся исследования в области разработки генераторов гибридов. Устройств, которые способны преобразовать одновременно несколько видов энергии в электрическую. Как правило, альтернативные источники более экономичны и просты в эксплуатации.

Научная новизна: в процессе исследования были изучены условия работы генератора, разработана технология сборки и исследована область применения генератора, как импульсного источника электроэнергии.

Цель работы: разработать модель электростатического генератора, работающего на основе капельницы Кельвина.

Объект:  получение электроэнергии

Предмет: электростатический генератор

Задачи: 1. Изучить опубликованные экспериментальные и теоретические работы по сборке электростатических генераторов, работающих на основе капельницы Кельвина.

1. Собрать необходимые материалы для создания данного электростатического генератора.
2. Разработать конструкцию и собрать модель электростатического генератора.
3. Исследовать условия работы генератора и влияние внешних факторов на его работоспособность.
4. Проанализировать результаты и сделать выводы.

Методы: анализ, моделирование, эксперимент, наблюдение, сравнение.

Практическая значимость: конструкция модели электростатического генератора несложная, что позволяет собрать действующую модель в домашних условиях, с применением простых и недорогих материалов. Его неоспоримым преимуществом является простота в эксплуатации. В отличие от ветряных генераторов, работа данной модели постоянна, так как её работоспособность не зависит от природных явлений , неподвластных человеку. Обладатели такого электростатического генератора могут получать электроэнергию практически бесплатно. Электростатическое поле, которое создает данная модель, эффективно воздействует на растительные продукты, вследствие чего уменьшается концентрация микроорганизмов на их поверхности. [Приложение рис.1, рис. 2, таблица №1 ]

В процессе экспериментов были сделаны следующие выводы: В результате работы была сконструирована модель электростатического генератора, работающего на основе капельницы Кельвина. В ходе экспериментов мы установили, что оптимальным вариантом является замена верхних емкостей спиралью из меди, так как ее удельное сопротивление меньше, чем у алюминия. Следовательно, проводимость выше. Величина накопленного заряда зависит от примесей в воде, оптимальным вариантом для работы модели электростатического генератора является дистиллированная вода с добавлением муравьиной кислоты. На основе данного устройства возможна разработка электростатического генератора для питания светодиодных источников света.

Список литературы:

1. Кашкаров А. Ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные конструкции. «ДМК пресс», 2011
2. Майер В.В. «Электричество», Физматлит, 2006
3. Стромберг, А.Г. Физическая химия: учебник для вузов / А.Г. Стромберг, Д.П. Семченко. – М.: Высшая школа, 2001
4. Электронный ресурс: «С помощью капель воды можно создать напряжение до 15 киловольт!» Дата обращения: 09.03.2016 http://www.ikirov.ru/news/16084-s-pomoschyu-kapel-vody-mozhno-sozdat-napryazhenie-do- 15-kilovolt
5. Электронный ресурс: «Испытывается первый в мире капельный ветряк». Дата обращения: 10.04.2016

http://www.ecoestate.tv/News/econews/index.php?ELEMENT_ID=1557

1. Электронный ресурс: «Капельный ветряк вместо электрогенератора». Дата обращения: 10.04.2016

http://www.pravda.ru/science/eureka/inventions/11-04-2013/1152011-energetika-0/

1. Электронный ресурс: «Электрический ток в жидкостях». Дата обращения: 12.04.2016 http://rpg.lv/node/1368?video_id=5062
2. Электронный ресурс: «Объяснение атмосферного электричества и ряда других природных явлений». Дата обращения: 09.03.2016 http://stat.phys.spbu.ru/Personal/Shch/2.html
3. Электронный ресурс: «Баллоэлектрический эффект - ионизация при распылении воды» Дата обращения: 04.03.2016 http://www.humidification.ru/index_4_ionization.html

Рассмотрено явление образования тёмного и светлого кругов на плоскопараллельной пластинке с одной матированной поверхностью при освещение её лазером. Показано, что это явление можно использовать либо для определения показателя преломления стекла, либо для определения толщины стекла без разрушения устройства в которое вставлено стекло.

XIX международная конференция научно-технических работ школьников «Старт в Науку»

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

УПРОЧЕНИЯ НАНОСПЛАВА УДАРНОЙ ВОЛНОЙ

Автор: Кызыл-оол Кежик Мергенович, ученик 11-го класса

ГАООРТ «Государственный лицей Республики Тыва»

Научный руководитель: Красильников Михаил Петрович, учитель информатики

ГАООРТ «Государственный лицей Республики Тыва»

Тезис к научно-исследовательской работе

Актуальность работы. Около 60% катализаторов в современной химии – металлические наночастицы. Их каталитические свойства критически зависят от их формы. Это означает, что можно получить такую форму наночастицы, при которой её каталитические свойства будут максимально выгодны. Но оказывается, что наночастица, как и любая термодинамическая система, стремится к минимуму энергии, претерпевая за очень короткое время поистине драматические изменения своей формы, стремясь к равновесной. Поэтому, поиск равновесной формы наночастицы, т. е. формы, отвечающей глобальному минимуму её потенциальной энергии, актуален.

Новизна исследования. Известно, что с ростом количества атомов наночастицы число локальных минимумов потенциальной энергии растет экспоненциально, и их перебор за разумное время становится практически невозможным. Конфигурация наночастицы, близкая к достаточно глубокому локальному минимуму, может оказаться чрезвычайно устойчивой, и «выбраться» в обозримое время из этого минимума невозможно. В настоящей работе исследуется один из методов, позволяющих, на наш взгляд, избежать такой ситуации.

Идея моделирования основана на известном факте: под действием ударной волны наночастицы могут претерпевать значительные структурные изменения. Это позволяет надеяться на то, что подобное преобразование частицы, оказавшейся в глубоком локальном минимуме её потенциальной энергии, может вывести её из устойчивого метастабильного состояния.

Цель. Провести компьютерное моделирование релаксации металлической свободной наночастицы методом Монте-Карло на основе модифицированного алгоритма Метрополиса (а именно: с добавлением имитации ударной волны). Сделать выводы на основе полученных результатов.

Задачи.

1. Разработать алгоритм моделирования.

2. Написать компьютерную программу по разработанному алгоритму.

3. Провести моделирование наночастицы с ударной волной и без неё.

4. Пронаблюдать полученные результаты, на их основе сделать выводы.

Итоги исследования. Была создана имитационная решёточная модель свободной наночастицы, состоящей из произвольной комбинации атомов Ag, Al, Au, Cu, Ir, Ni, Pd, Pt, Rh (до 1 млн.), взаимодействие между которыми описывается парным потенциалом Морзе. Моделирование производится на основе алгоритма Метрополиса, который был модифицирован добавлением в него имитации ударной волны. Приходящая со случайного направления через определенное число шагов моделирования (параметр модели) ударная волна вызывает смещение атомов, попавших под неё. В результате происходит искажение решётки частицы. После чего выполняется достаточно большое число шагов релаксации (параметр модели).

Результаты (см. приложение: рис. 1 и рис. 2) проведенных модельных экспериментов показали, что наличие ударной волны позволяет получить за то же самое время более близкую к равновесию форму наночастицы, чем это удаётся сделать с помощью классического алгоритма Метрополиса.

Список использованной в работе литературы:

1. Henry C.R. Surface studies of supported model catalysts // Surf. Sci. Rep. 1998. Vol. 31. P. 231–325.

2. Белащенко Д.К. Компьютерное моделирование некристаллических веществ методом молекулярной динамики // Соросовский образовательный журнал. 2001. №8. С. 44-50.

3. Metropolis N., Rosenbluth A.W., Rosenbluth M.N., Teller A.H. Equation of State Calculations by Fast Computing Machines // The Journal of Chemical Physics. 1953. Vol. 21. №6. P. 1087-1092.

4. Могилевский М.А., Ефремов В.В., Мынкин И.О. Поведение кристаллической решетки при сильном одномерном сжатии // Физика горения и взрыва. 1977. Т. 13, № 5 с. 750-754.

5. Б.М. Искаков; Д.И. Бакранова Параметры потенциала Морзе ОЦК металлов // Труды XXI

международной конференции «Радиационная физика твёрдого тела». 2011. C. 701-708.

6. Мочалов И.В. Выращивание оптических кристаллов. Часть 1. Конспект лекций. СПб: СПбГУ ИТМО, 2012г. – 80 с.

7. Atanasov I., Ferrando R., Johnston R.L. Structure and solid solution properties of Cu–Ag nanoalloys // J. Phys.: Condens. Matter. 2013. pp. 1-8, v. 26.

8. Красильников М.П. Образование хиральных структур в простейшей имитационной решёточной модели наночастицы // Вестник тувинского государственного университета. №3 технические и физико-математические науки. 2015. С. 128-133.

Приложение

Рис. 1. Полный график изменения общей энергии взаимодействия наночастицы.

Рис. 2. График изменения общей энергии на участке с 700000-го шага МК.

Исследовательский проект:"Способ определения моментов инерции тел с помощью обратного физического маятника."

Цындрина Амалия Владимировна

МБОУ лицей 15 г.Ставрополя, центр для одаренных детей и гуманитарного развития "Поиск".

Федоров Олег Леонидович,  к.технических наук, доцент, преподаватель центра "Поиск".

Данная работа относится к области исследования динамики вращательного движения твердых тел. А именно исследования колебаний физического маятника и экспериментального определения момента инерции тел.

Следует отметить, что при выборе темы исследования был проведен подробный аналитический обзор уже существующих работ в этой области

Актуальность: В литературе подробно описаны существующие способы определения моментов инерции тел, применяющихся в технике. Данные способы уже нашли себе применение в механике твердого тела, однако, вопросы нахождения более простых и удобных способов экспериментального определения моментов инерции тел сложной формы исследованы пока недостаточно.

Вычисление моментов инерции неоднородных и однородных тел особенно неправильной геометрической формы бывает очень сложным. Поэтому моменты инерции таких тел определяют обычно экспериментально. Опытное определение моментов инерции здесь основывается на наблюдении того или иного вида вращения твердого тела вокруг оси, так как момент инерции тела – характеристика его инертности во вращательном движении. Эта характеристика является важной при проектировании и расчете различных механизмов и машин, эффективности работы их подвижных элементов (маховик, ротор электродвигателя и т. д.). Поэтому разработка и применение новых простых и надежных способов определения момента инерции тел относительно заданной оси является актуальной.

К цели данного исследования относится:

Изучение колебаний обратного физического маятника и определения возможностей (способов) его использования для опытного определения моментов инерции плоских тел относительно заданной оси.

Объект исследования – обратный физический маятник с исследуемым телом.

Предмет исследования – нахождение аналитической и графической зависимости между периодом колебания и моментом инерции, исследуемого плоского тела.

Обратный физический маятник – это твердое тело, имеющие нижнюю точку опоры при совершении своих колебательных движений. Отличие от прямого физического маятника – замена точки подвеса точкой опоры.

В результате исследования:

Была исследована физическая модель – обратный физический маятник двух типов размеров

Определены экспериментальные и теоретические зависимости между моментом инерции плоского тела относительно заданной оси, периодом колебания физического маятника и другими параметрами определяющими колебательный процесс.

Разработан способ опытного определения момента инерции плоских тел различной формы с помощью обратного физического маятника относительно любой оси путем построения тарировочных графиков зависимости периода колебаний системы от момента инерции плоского тела (фигуры) с помощью стандартных тел с известными центральными моментами инерции и массами (тонкие стержни различной длины и дисков различного радиуса постоянной толщины).

Данный способ может найти применение при экспериментальном определении центральных моментов инерции деталей машин при их проектировании и производстве.

Литература

1. Физическая энциклопедия. Т. 4. Главный редактор Прохоров А. М. М.: Советская энциклопедия, 1994. С. 243 – 244.
2. Сена Л. А. Единицы физических величин и их размерности. М.: Наука, главная редакция физико-математической литературы, 1977. С. 11 – 99.
3. Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики. М.: Наука, главная редакция физико-математической литературы. 1987. С. 331 – 341, 392 – 395.
4. Яблонский А. А. Курс теоретической механики. 15 издание «Кнорус» Москва 2010. С. 443 – 446.
5. Седов Л. И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, главная редакция физико-математической литературы, 1987, С. 35 – 45, 63.

Исследование возможности увеличения мощности ветрогенератора с вертикальным ротором
Автор: Безукладникова Татьяна Андреевна, Челябинская область, г. Челябинск, МАОУ «Лицей № 82 г. Челябинска», 11 класс
Научные руководители: Иванова Марина Александровна, учитель физики МАОУ «Лицей №82 г. Челябинска»; Безукладников Андрей Яковлевич

Цель работы: изучить существующие виды ветрогенераторов, проанализировать их достоинства и недостатки, спроектировать собственный ветрогенератор, создать рабочую модель в уменьшенном масштабе.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1) изучить существующие виды ветрогенераторов;
2) разобрать необходимые особенности ветрогенератора для работы в России;
3) спроектировать собственный ветрогенератор;
4) сделать его рабочую модель;
5) проверить в действии.

Краткое содержание работы

                                             Актуальность выбранной темы
В большинстве регионов России среднегодовая скорость ветра не превышает 5 м/с, в связи с чем привычные ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения практически не применимы — их стартовая скорость начинается с 3-6 м/с, и получить от их работы существенное количество энергии не удастся. Однако на сегодняшний день все больше производителей ветрогенераторов предлагают так называемые роторные установки, или ветрогенераторы с вертикальной осью вращения. Принципиальное отличие состоит в том, что им не нужно ориентироваться по ветру, а также для их работы хватает меньшей скорости ветра. Развитие этого направления снимает ограничения по использованию энергии ветра в целях электроснабжения.

                                    Разработка новой модели ветрогенератора
В данной работе мы постарались улучшить ветрогенератор с ротором Ворониных-Савониуса.
Принцип его работы заключается в следующем: воздушный поток давит на левую и правую сторону ветрогенератора одинаково, но за счет того, что с одной стороны лопасть повернута к потоку выпуклой стороной, а с другой — вогнутой, создается разница в давлении на левую и правую сторону. Конструкция поворачивается. Но эта разница составляет совсем немного.
Чтобы увеличить эту разницу, мы решили повернуть ту лопасть, которая идет навстречу ветру, так, чтобы ее сопротивление потоку было минимальным. Для этого лопасти были сделаны плоскими. Позже были найдены оптимальные значения углов между лопастью и направлением ветра для промежуточных положений ротора. Далее было необходимо найти варианты технического воплощения этой идеи. Самым простым нам показалось использование зубчатого ремня и шкивов разного диаметра. Таким образом мы получили то, что при работе ветрогенератора лопасти вращаются вокруг своей оси, в обратную сторону вращения ветряка, таким образом, что за время поворота ветряка на 360 градусов лопасть повернется на 180 градусов.

                                         Экспериментальная часть работы
Для того, чтобы сравнить нашу модель с ротором Савониуса, мы сделали два комплекта лопастей с возможностью их замены, не меняя геометрических размеров ветрогенератора.
Мощность мы мерили двумя способами для каждого вида ветрогенератора: через момент силы и частоту вращения, а также через напряжение и силу тока, выдаваемые генератором. Все значения для расчетов брали усредняя данные эксперимента.
Подсчитали мощность ветрогенератора по формуле:, где P- мощность ветрогенератора, ν – частота вращения ротора, M – момент силы, F – сила давления на лопасти, l - расстояние от ротора до оси лопастей.
Данные всех измерений, а также расчетов представлены в таблице.

                                                            Выводы
Таким образом:

• Мощность ветрогенератора с переменным расположение лопастей примерно в 3 раза больше, стартовый порог конструкции ниже стартового порога традиционных ветрогенераторов с ротором Савониуса.
• Основное преимущество этой конструкции перед классическим ветргенератором с горизонтальной осью — это большой крутящий момент при скорости движения лопастей со скоростью ветра, простота ориентирования по направлению ветра, отсутвие гироскопического момента при повороте ротора по ветору (свойственного горизонтальным ветрогенераторам).

                                            Дальнейшие перспективы работы

• В зависимости от размеров действующего ветрогенератора с поворотными лопастями есть возможность увеличения количества лопастей, что наверняка хорошо скажется на его работе.
• Дальнейшим развитием идеи нашего ветрогенератора может стать ветрогенератор с механизмом поворота лопастей по средством сервоприводов, управление которыми можно будет осуществить с помощью микропроцессора и датчиков скорости и направления ветра, частоты вращения ротора, с помощью несложной компьютерной программы можно добиться максимально выгодных углов поворота лопастей в каждой точке траектории. А следовательно максимального коэффициента полезного действия всей системы при различной скорости ветра. Энергия затраченная на поворот лопастей электроприводом должна с запасом компенсир оваться увеличением мощности системы, так как даже в нашей модели сила трения зубчатого ремня и лопастей в месте их крепления к кранштейнам не мешает правильной работе ветрогенератора и не снижает его эффективность по сравнению с устройством с ротором Савониуса. 
• Данный тип ветрогенератора может быть использован в отдаленных районах страны, где нет центрального электроснабжения, и редко бывают сильные ветра.

На данный момент готовятся документы на получение патента.

ТЕЗИСЫ.

Название научно-исследовательской работы: Радиация. Ее значение в природе и обществе.

ФИО автора работы: Прохорчук Екатерина Андреевна

Образовательное учреждение, в котором обучается автор работы: МБОУ “Лицей №1”

ФИО, должность и место работы научного руководителя: Руководитель: Попова Светлана    Александровна

Должность: учитель физики, ВВК

Место работы: Муниципальное бюджетное учреждение «Лицей №1»

Краткая постановка целей и задач исследования:

Объект изучения: радиация.

Цели исследования:

Узнать о том, что такое радиация, как она влияет на человека и окружающий мир;

Выяснить, верно ли утверждение о том, что радиация является злом, и нам следует избегать всего, что связано с радиационными распадами;

Изучить все преимущества и недостатки применения радиации человеком.

Задачи:

Изучить строение атомного ядра;

Изучить радиоактивный распад и его свойства;

Побывать в городе Пятигорск, который известен своими радоновыми лечебницами;

Побывать на горе Бештау, в которой раньше добывали урановые руды, и изучить последствия рудодобывающего производства;

Измерить радиацию в разных районах своего города, и выяснить, какой из районов является наиболее грязным;

Измерить радиацию в различных продуктах питания, чтобы выяснить, где могут находиться радиоактивные элементы;

Измерить фон в различных помещениях своего дома, чтобы узнать, в каких помещениях уровень радиации наиболее высокий.

Краткое описание исследования:

В данной работе я изучила такое явление, как радиация, узнала о разных видах ее, рассмотрела строения атома и атомного ядра, изучила такой процесс, как деление тяжелых ядер. Я узнала о том, как влияют радиоактивные вещества на живые организм, какие дозы может получить человек в жизни, и какая доза становится смертельной для живых организмов. Я изучала строение и действие атомных электростанций и обнаружила, что сейчас очень мала вероятность повторения катастрофы на Чернобыльской АЭС. Также я рассмотрела все “плюсы” и “минусы” радиации, выяснила, где она применяется человеком, какие последствия использование радиоактивных веществ может нести как для человека, так и для окружающего мира. Для выяснения я ездила в город Пятигорск, который известен своими радоновыми лечебницами, проходила так курс лечения, чтобы выяснить, нанесет ли это какой-либо вред на мой организм, и если не нанесет, то выяснить почему. Также я побывала на горе Бештау, которая известна тем, что на ней добывались урановые руды. Побывав на горе, я убедилась в том, что несмотря на присутствующий в этих местах немного высокий радиационный фон, в этих краях давно живут монахи, и не жалуются на свое здоровье. Также для подтверждения того, что радиация окружает нас повсюду, я измеряла радиационный фон в родном городе, в доме и различных продуктах питания.

Актуальность исследования:   

Я считаю, что моя работа является актуальной, так как в современном мире мы все больше зависим от радиации. Электростанции, работающие на радиоактивном топливе являются одними из самых мощных источников энергии, более того, они наносят гораздо меньший удар природе, чем привычные нам гидроэлектростанции. Радиация окружает нас повсюду, и нам от нее никуда не деться. Ядерная энергия – это наше будущее, и если мы хотим добиться больших высот в познании мира, то нам надо перестать боятся радиации.

Значимость и новизна исследования:

Я считаю, что моя работа является значимой, так как проведенные мною исследования позволяют понять, что радиация, это не только вред, но еще и польза. Радиация окружает нас повсюду, и нам не стоит ее боятся.

 Итоги исследования:

Делая данную работу, я изучила такое явление как радиация. В ходе своего исследования я смогла выяснить различные “плюсы” и “минусы” радиации. Значение ее в современном мире огромно: она окружает нас повсеместно,оказывает прямое влияние на живые организмы и их генетический материал. Все мы знаем последствия страшной аварии на Чернобыльской АЭС и атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки. Но помимо всего этого, радиация также имеет и множество положительных влияний. Благодаря рентгенографии мы можем выявить множество опасных заболеваний, а также узнать о различных травмах. Атомные электростанции являются одними из самых мощных источников энергии, а также являются наиболее экологическими среди других видов электростанций. С помощью радонотерапии можно поправить себе здоровье.  

Побывав на горе Бештау, где радиация превышает нормы ПДД (50 мкРн в час), я убедилась, что это не нанесло особого урона на окружающую среду (На горе живут монахи, и каждый день они пьют из озера, из которого видно, как выходит радон). А измерив радиационный фон в родном городе и в различных продуктах питания, я убедилась, что радиация окружает нас повсюду. Небольшое количество радиоактивных веществ находятся повсюду, и нам никуда от них не деться.

Я думаю, что применение радиации человеком – это наше будущее, поэтому нам не стоит ее боятся, и нам следует уделять больше внимания на ее изучение и использование в жизни.

Список использованной литературы

1. Физика 9 класс, авторы: А.В. Перышкин, Е.М. Гутник, издательство «Дрофа»;
2. Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и самообразования, авторы: Б.М. Яворский, Ю.А. Селезнев, издательство «Наука»;
3. Элементарный учебник физики под редакцией академика Г.С. Ландсберга, издательство «Наука»;
4. Физика 11 класс, автор А.А. Пинский, издательство «Просвящение»;
5. Жолио-Кюри, автор М. Шаскольская, издательство «Молодая гвардия».
6. Занимательная ядерная физика, автор К. Н. Мухин издательство “АТОМИЗДАТ Москва”

Эффект Магнуса, известен далеко не всем людям, но есть знаменитый документальный сериал «Подводная одиссея команды Кусто», который был снят великим французским океанографом  в 1960–1970-х годах. Основным кораблем Кусто был тогда переделанный из британского минного тральщика «Калипсо». Но в одном из последующих фильмов – «Повторное открытие мира» – появилось другое судно, яхта «Алкиона». Глядя на нее, вы сейчас задаете себе вопрос: что это за трубы установлены на яхте?.. Может это трубы котлов или двигательных установок? Каково же может быть ваше удивление, если вы узнаете, что это паруса. Но вместо классических, полотняных парусов — здесь используются стальные, специальной системы. И управляются они не палубной командой, а сервомоторами, связанными с судовым компьютером, который учитывает силу и направление ветра и находится на связи с маяками и навигационными спутниками. Такая система носит название «турбопарус». Работает она по принципу эффекта Магнуса, используя энергию ветра.

Цель работы

Исходя из выше сказанного, целью работы является - изучение эффекта Магнуса.

Исходя из цели, нами были поставлены следующие задачи:

• изучить материал, объясняющий эффект Магнуса;
• экспериментально проверить теорию эффекта Магнуса.

Объект исследования

 Объектом исследования является движение тел под действием силы Магнуса.

Почему я выбрал именно эту тему?

Я очень люблю смотреть и играть в футбол. Я долго интересовался почему, когда в футболе исполняется штрафной удар, при сильной закрутке заметно, как мяч залетает по дуге в ворота. За счет чего. Я заинтересовался, почему это происходит.

Актуальность темы

Актуальностью данной работы является применение знаний  при решении задач на углубленном уровне.

1.Исследование движения электронов  в однородном магнитном поле.

2.Работу выполнили : Пилипенко Артемий, Нодиров Маъруфжон, 11 А Класс.

3.ГБОУ Школа №879

4.Руководитель: Сюкиева Людмила Дорджиевна ,учитель физики.

5.Цель: исследовать движение электронов в однородном магнитном поле.

Задачи:

- проанализировать теоретический материал по данной теме;

- изучить  принцип работы оборудования  экспериментальной установки;

- определить и экспериментально доказать  условия,  которые влияют на изменение  радиуса  траектории  движения электронов;

- проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

6.Тезисы:

В работе мы использовали   установку для исследования движения электронов представляет собой систему катушек Гельмгольца, внутри которой находится электронная лампа с электронной пушкой.  Лампа с электронной пушкой находится в области с однородным магнитным полем. Лампа установлена так, что может вращаться вокруг вертикальной оси, что необходимо для изменения угла между вектором скорости электронов и вектором магнитной индукции. Так же в установку входит блок питания, веб-камера на кронштейне и линейка с миллиметровой  шкалой,  которая необходима для определения масштаба фотосъемки. В области однородного поля катушек находится чувствительный элемент цифрового датчика магнитного поля, внутри корпуса блока питания вмонтирован цифровой датчик напряжения, который позволил нам контролировать напряжение в электронной пушке. С помощью веб-камеры мы фотографировали траектории движения электронов. Траектории были видны благодаря свечению газа в колбе лампы во время прохождения электронного пучка. Для улучшения условия фотосъемки к установке закрепляется  откидывающийся светозащитный экран. Для обработки полученных изображений нами была использована компьютерная программа «Цифровая лаборатория».

Наши эксперименты   заключались  в  исследовании зависимости радиуса траектории электрона от индукции  магнитного поля и  его энергии, в изучении  зависимости 1/R^2   от   B^2/2U. Мы решили проверить,    как  влияет изменение   направления вектора скорости на радиус траектории.  Мы попытали продемонстрировать   зависимость направления движения электронов и их отклонения  от изменения направления  магнитного поля .

7.Актуальность: Однородные магнитные поля используются во многих приборах, в технике широко используется  такое явление, как  магнитной термоизоляции высокотемпературной плазмы, то есть  полностью ионизированного газа,  при температуре порядка 106 K.  Аналогичное явление происходит в магнитном поле Земли, которое является защитой для всего живого от потоков заряженных частиц из космического пространства. Быстрые заряженные частицы из космоса (главным образом от Солнца) «захватываются» магнитным полем Земли и образуют так называемые радиационные пояса .

8.Значимость и новизна исследования:

Мы считаем, что изучение и проведение каких-то экспериментов по этой теме является актуальным и познавательным. Новизна, данной работы заключается в том, что школьные кабинеты оснащены новым оборудованием, которое позволяет увидеть и изучить движение электронов в магнитном поле.

  Аналогичное движение происходит в магнитном поле Земли, которое является защитой для всего живого от потоков заряженных частиц из космического пространства. Быстрые заряженные частицы из космоса (главным образом от Солнца) «захватываются» магнитным полем Земли и образуют так называемые радиационные пояса , в которых частицы, как в магнитных ловушках, перемещаются туда и обратно по спиралеобразным траекториям между северным и южным магнитными полюсами за времена порядка долей секунды. Лишь в полярных областях некоторая часть частиц вторгается в верхние слои атмосферы, вызывая полярные сияния. Радиационные пояса Земли простираются от расстояний порядка 500 км до десятков земных радиусов. Следует вспомнить, что южный магнитный полюс Земли находится вблизи северного географического полюса (на северо-западе Гренландии). Природа земного магнетизма до сих пор не изучена. Поэтому, данная тема остается актуальной в наше время.

Траектория движения электронов  в однородном магнитном поле

представляет  собой  окружность.

Установка защитного экрана. Обработка полученных фотографий.

9.Итоги исследования:

1. Мы научились, для обработки полученных изображений, использовать компьютерную программу «Цифровая лаборатория».
2. Мы ознакомились с установкой для изучения движения электронов в магнитном поле.
3. Мы убедились, что радиус окружности уменьшается  с ростом индукции и увеличивается  с ростом энергии электронов. 
4. Мы подтвердили, что зависимость величин  1/R^2   от   B^2/2U  линейна,  и   коэффициент пропорциональности данной зависимости   равен удельному заряду электрона.
5. Подтвердили экспериментально, что направление вектора скорости влияет на радиус траектории  движения электронов, а именно,  приводит к его уменьшению.
6. Изменение направления    приводит к изменению  направления, в котором  отклоняются электроны в этом поле. Таким образом, магнитное поле изменяет только направление скорости электронов, но не ее величин

10.Список литературы

1. Матвеев А. Н. Электричество и магнетизм. – М.: Высш. школа, 1983 г..
2. Сивухин Д. В. Общий курс физики. – М.: Наука, 2001 г, Т.3
3. Калашников С. Г. Электричество. – М.: Наука, 2010г.
4. Тамм Е. И. Основы теории электричества. – М.: Наука, 1976 г..
5. Савельев И. В. Курс общей физики. Кн. 2 – М.: Наука, 2003.
6. Фейнман Р. и др. Фейнмановские лекции по физике. – М. – Т. 7.

ТЕЗИСЫ.

«Получение невидимого тела

при его близком коэффициенте преломления со средой или при равномерном рассеивании света».

Работу выполнили: Кирьянова Алина 10а кл, Данилов Илья 10в кл.

Образовательное учреждение: Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение  «Лицей №4» г. Перми.

Руководитель: Каменских Е.Р., учитель физики.

КРАТКАЯ ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

Невидимость веками была третьей мечтой человечества после полетов и способности видеть то, что далеко. Сегодня для первого есть самолеты, а для второго — телевидение и интернет. Возможность невидимости давно интересовала человечество, свидетельством чему служат различные легенды, сказки и научная фантастика о призраках, «плаще-невидимке» и «человеке-невидимке».

Цель нашего исследования - определить, возможна ли невидимость при одинаковых коэффициентах преломления тела и среды или при равномерном рассеивании света.

Для достижения этой цели мы поставили следующие задачи:

1) Изучить литературу по основным понятиям оптики.

2) Изучить историю «невидимости».

3) Опытным путем представить возможность «невидимости» при близких коэффициентах преломления тела и среды.

4) Опытным путем рассмотреть возможность «невидимости» прозрачного тела при равномерном рассеивании света.

5) Проанализировать результаты проведенных экспериментов и сделать выводы о способах получения «невидимости».

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ:

Мы провели опыты, которые помогли изучить способы невидимости.

В одном из опытов мы  представили  возможность «невидимости» при близких коэффициентах преломления тела и среды. Для эксперимента нам необходимо было подобрать пару веществ с близкими коэффициентами преломления. Сопоставив данные, мы выбрали глицерин и легкий вид стекла. Мы приобрели их, но для чистоты эксперимента нам необходимо было определить точные коэффициенты преломления данных образцов. Для определения коэффициента преломления глицерина мы воспользовались рефрактометром типа Аббе. Для определения показателя преломления образца стекла мы использовали микроскоп. Измерив коэффициенты преломления тел, мы поняли, что они близки по значению. Поэтому мы могли использовать эту пару веществ. В колбу с глицерином мы опускали образцы стекла и наблюдали, как они становились невидимыми, что подтверждало нашу гипотезу.

Во втором опыте мы рассматривали  возможность «невидимости» прозрачного тела при равномерном рассеивании света. Мы видим прозрачные тела из-за неравномерного рассеивания света, т.к. появляются блики или тени. Если же окружим его стенками, рассеивающими свет строго равномерно, то можно предположить, что тело станет невидимым. Для подтверждения или опровержения гипотезы мы провели опыт. В воронку, диаметром 15 см, из белого картона  снизу мы ввели стеклянную палочку строго вертикально. Освещая ее лампой, после ряда проб мы добились совершенно равномерного освещения палочки, - и тогда она в узком отверстии (не шире 1 см) для нашего глаза стала невидимой. А если смотреть на палочку сверху или с боку, то будет видна только грань палочки, сама она исчезнет.

АКТУАЛЬНОСТЬ, НОВИЗНА И ЗНАЧИМОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ:

C начала времен люди мечтали о невидимости. Они верили, что такая способность сможет приблизить их к божеству, защитить от войн и несправедливости. Только через века люди смогли приблизиться к этой цели, и даже сейчас невидимость остается актуальной темой. Надеемся, наша работа покажет людям, что невидимость достижима. Дальнейшее развитие этой темы принесет практическую пользу всему человечеству.

ИТОГИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

В процессе выполнения работы были решены все поставленные задачи, которые помогли достигнуть цели. Проведенные эксперименты  помогли определить, возможна ли невидимость тела при близком коэффициенте его преломления со средой или при равномерном рассеивании света. В результате, оба опыта показали, что это реально. Прозрачное тело будет невидимо, если его коэффициент преломления близок к коэффициенту преломления среды или  свет вокруг него рассеян равномерно.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Герберт Уэллс .Человек-невидимка. 340с.
2. Л.Л. Гольдин, Ф.Ф.Игошин, С.М. Козел, В.В. Можаев, Л.В.Ногинова, Ю.А. Самарский, А.В.Францессон. Лабораторные занятия по физике: Учебное пособие. Под ред. Гольдина Л.Л. – М.: Наука, главная редакция физико-математической литературы, 1983.- 699-700с.
3. М. Миннарт. Свет и цвет в природе. 1969 год. 52c.
4. Г.Я. Мякишев .Учебник физика 11 класс. 179-181с.
5. Перельман Я.И. Занимательная физика. 401с-405с.
6. Пушкин А.С. Руслан и Людмила
7. Д.В. Сивухин. Общий курс физики//М.: Физматлит, Издательство МФТИ, 2002, т.4
8. С.Э.Фриш,  А.В.Тиморева. курс общей физики//СПб.: Издательство «Лань», 2006, т.3
9. Источники интернет.

Цель работы: изучить метод определения коэффициента теплопроводности твёрдого тела, основанный на применении закона Фурье.

Плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, определяется по закону Фурье, из которого путём преобразований можно получить формулу для определения коэффициента теплопроводности вещества, из которого состоит твёрдое тело - в данной работе это был пластиковый стаканчик, через стенки которого происходил теплообмен между горячей и холодной водой.

Рис. 1 Схема установки

1 - цифровая лаборатория Архимед Nova5000

2 - пластиковый стаканчик с горячей водой

3 - керамическая ёмкость с холодной водой

4 - датчики температуры DT029

5 - теплоизолятор пенопласт

С помощью полученных данных был вычислен коэффициент теплопроводности смеси пластиков, из которой был сделан стаканчик. 

Важным преимуществом данного метода является то, что он не требует трудоёмких расчётов, сборки сложной установки или использования сспециального оборудования (кроме цифровой лаборатории, которая заменима секундомером и термометроами). Также высокая точность датчиков температуры (погрешность 2% во всём диапазоне измерений) и теплоизоляция установки позволяют сделать вывод о том, что данный метод достаточно точен: в опытах, проведённых несколько раз, все значения коэфициента теплопроводности одного порядка и приближённо равны друг другу. 

Изучение процессов теплопередачи и методов определения коэффициента теплопроводности является важным направлением исследований, т. к. одним из требований к современной просышленности является экономия энергоресурсов. Кроме того, появление материала с хорошими качествами теплоизолятора важно для строительства и лёгкой промышленности. А для того, чтобы создать или найти такие материалы, требуется простой, нетрудоёмкий, но точный метод определения их коэффициента теплопроводности.

Исследование практического потенциала фигур постоянной ширины

Автор: Репин Данил Михайлович

МБОУ Лицей №1, 10 класс, г. Иркутск

Руководитель: Кирпичёва Вера Акиндиновна,

учитель физики первой квалификационной категории,

МБОУ Лицей № 1 г. Иркутска

Целью данной работы является расширение спектра применение фигур постоянной ширины в строительстве, машиностроении, архитектуре, с помощью создания и проработки концепций в виде всевозможных технических устройств, использующих фигуры постоянной ширины, как основной элемент конструкции или её важный вспомогательный элемент.

Методами решения стали: анализ, индукция, дедукция, мысленный и реальный эксперименты, сравнение, обобщение и метод логической последовательности. Результатами исследования стали три разработанных технических устройства для самых разных современных технических отраслей.

Отличие от других работ заключается в оригинальных и новых взглядах на уже известные материалы и факты данной темы, также работа носит преимущественно, прикладной характер, направленность на создание более рентабельных и мощных технических устройств.

Областью применения является архитектура, машиностроение и космическая отрасль. Продолжением данной темы является разработка уже созданных мною концепций на более высоком уровне с консультацией у экспертов из разных областей.

В современном мире при быстром темпе роста технологий нужно вкладывать идеи, как в машиностроение, так и в архитектуру, искусство, медицину. Именно эти причины являются одними из основных, которые подталкивают на изобретение всё новых и новых способов улучшить нашу жизнь. Каждая область современной науки пополняется исследованием различных, ранее недоступных или невостребованных направлений. В частности, треугольник Рёло был недооценён, именно поэтому данная тема требует изучения и тщательного анализа.

Наиболее важной частью в инженерно-технической составляющей практического применения фигур постоянной ширины является двигатель Ванкеля, в данном вопросе было важно не только изучить литературу. Определение достоинств и недостатков, влияющих на работу всех частей двигателя и их взаимодействия друг с другом, стало наиболее важным аспектом, также возможное решение недочётов, оценка их рентабельности для современного машиностроения.  

Первым аспектом является здание бизнес центра “Кёльнский треугольник” в одноименном городе. Постройка наглядного макета поможет понять, почему архитекторы решили создать подобную конструкцию, такой формы. Ещё нужно изучить с точки зрения физики подобное новаторское решение, определить его достоинства и недостатки.

Вторым аспектом является использования треугольника Рёло в готическом стиле, изучение чертежей католических храмов и соборов, их внутреннего декорирования. Также исследование фотографий наиболее известных представителей из них, которые находятся в Европе и России, поиск возможных представителей готического стиля в Иркутске, с последующим визитом и фотоматериалами. Разумеется, рассмотрение подобной конструкции, и её состоятельности с точки зрения физики.

Задача по созданию модели движущегося устройства стала одной из приоритетных для исследовательской работы, так как конструкция из колёс в форме треугольника Рёло не уступает в проходимости и скорости вращения обычному круглому колесу, в следствии, может стать альтернативным средством передвижения. Была разработана модель в программе 3d моделирования “КОМПАС 3D v15.2”, затем уже с использованием 3D принтера создавался материальный образец из пластика, а также традиционный образец из дерева. Самые разнообразные препятствия помогут определить способность этих моделей к прохождению в условиях бездорожья, либо отсутствия дорожного полотна, с занесением всех данных испытаний в таблицу, а также дальнейшим сравнением времени среднего прохождения всего участка.

Вторая приоритетная задача заключалась в создании 3D моделей и чертежей концепций технических устройств или дополнений к существующим, использующих фигуру постоянной ширины. Метод логической последовательности, использованный в данной части работы, заключался в создании логической цепочки из свойств и особенностей всего комплекса фигур, а, впоследствии, уже выявлялись отрасли, где это можно было использовать в соответствующих технических устройствах. Далее следовала оценка рентабельности и состоятельности подобных изобретений для российского рынка и соответствующего финансирования.

При помощи всё той же 3D печати можно создать наглядные образцы и проверить, является ли конструкция настолько прочной, что сможет выдержать предполагаемую нагрузку. Расчёты также смогут подтвердить пригодность этих технических устройств.

Список литературы

• Гл. ред.И. М. Виноградов «Советская энциклопедия» - 1984. — Т.4. — С. 519-608с.
• Ганс Радемахер, Отто Теплиц «Числа и фигуры» - 1962. – С. 206-207 с.
• Егупова М.Можно ли просверлить квадратное отверстие? // Наука и жизнь. — М.: АНО «Редакция журнала „Наука и жизнь“» - 2010. — № 5. — С. 84.—85 с.
• Кулагин С. В. Грейферный механизм // Фотокинотехника / Гл. ред. Е. А. Иофис. — М.: Советская энциклопедия, 1981. — С. 71. — 447 с. 
• Двигатель Ванкеля //Политехнический словарь / Редкол.: А. Ю. Ишлинский (гл. ред.) и др.. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Советская энциклопедия, 1989. — С. 72. — 656 с. — ISBN 5-8527-0003-7.

Рассмотрено явление образования тёмного и светлого кругов на плоскопараллельной пластинке с одной матированной поверхностью при освещение её лазером. Показано, что это явление можно использовать либо для определения показателя преломления стекла, либо для определения толщины стекла без разрушения устройства в которое вставлено стекло.

Сделано совместно с Петром Козолупенко, Радованом Глигичем.

Рассмотрено явление образования тёмного и светлого кругов на плоскопараллельной пластинке с одной матированной поверхностью при освещение её лазером. Показано, что это явление можно использовать либо для определения показателя преломления стекла, либо для определения толщины стекла без разрушения устройства в которое вставлено стекло.

Выполнено совместно с Воронцовым Георгием и Глигичем Радованом

ПОЛУЧЕНИЕ КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ СЕРЕБРА ВОССТАНОВЛЕНИЕМ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ.

ИЗУЧЕНИЕ ИХ ОПТИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Работу выполнили: Белокопытов  Георгий,

Костыря Максим, 11 А класс

                                                                                                                                ГБОУ Школа № 879

Руководители:Якимович Раиса Алексеевна,

 учитель химии

Сюкиева Людмила Дорджиевна,

учитель физики

Цель работы – изучение процесса восстановления серебра в водных растворах и определение оптимальных условий синтеза наночастиц серебра, подбор стабилизаторов, сообщающих устойчивость коллоидному раствору серебра, изучение оптических и электрических его свойств.

Задачи работы –

1. Экспериментально получить разными способами коллоидный раствор серебра;
2. Очистить полученный золь: диализ, ультрафильтрация;
3. Определить условия и порог коагуляции;
4. Исследовать устойчивость и определить защитное число при различных стабилизаторах;
5. Изучить оптические и электрические свойства золей серебра.
6. Ознакомиться с работой атомного силового микроскопа и доказать наличие наночастиц серебра в полученных растворах

Получение наночастиц серебра методом химического восстановления в растворах.

Наночастицы серебра в водных растворах получают путем восстановления ионов серебра с помощью глюкозы, аскорбиновой кислоты, гидразина, боргидрида натрия, таннина, формалина. Реакцию восстановления проводят в различных условиях.

Получение наночастиц серебра методом фотолиза.

Процесс фотолиза, с помощью лазерного возбуждения, также может быть использован для получения наночастиц серебра в коллоидных растворах

Получение наночастиц серебра с помощью лазерного излучения.

В последние несколько лет для получения коллоидных частиц металлов использовалось лазерное облучение.

Радиационно-химическое восстановление ионов металлов в водных растворах.

Радиационно-химическое восстановление (или окисление) ионов металлов в водных растворах осуществляется ионными и радикальными частицами, которые генерируются под действием ионизирующего излучения.

Атомы и ионы в необычных и неустойчивых состояниях окисления, образующиеся на начальном этапе восстановления ионов металлов в водном растворе, являются источником формирования наночастиц.

Радиационно-химическое восстановление многих ионов металлов в водных растворах в присутствии стабилизаторов приводит к образованию золей металла. Этот способ получения металлических наночастиц имеет ряд несомненных преимуществ, что обеспечило его достаточно широкое применение. К числу достоинств можно отнести, по крайней мере, следующие. Во-первых, вводимые в исходный раствор добавки не загрязняют образующиеся металлические золи, что неизбежно при использовании NaBH4 и других восстановителей. Во-вторых, при облучении радикалы-восстановители генерируются равномерно по объему раствора.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Оборудование и реактивы.

1. Аналитические весы лабораторные.
2. Числовые датчики мутности, рН, электропроводности.
3. Микроволновая печь.
4. Спектрофотометр.
5. Web-камера на подвижном штативе.
6. Приборы для наблюдения конуса Тиндаля.
7. Механические дозаторы.
8. Магнитные мешалки.

9.Дистиллятор.

1. Портативный компьютер Aquarius.
2. Штатив с бюретками, пробирки, мерные цилиндры, коническая колбы, химические стаканы.

Реактивы: 0,025 М раствор AgNO₃, 0,1% раствор танина, 0,025 М раствор глюкозы, раствор аммиака, дистиллированная вода. Использовались реактивы квалификации «хч» и дистиллированная вода, поэтому дополнительная очистка не проводилась.

Получение наночастиц серебра восстановлением с помощью таннина.

Танины — группа фенольных соединений растительного происхождения, содержащих большое количество групп —OH. Танины обладают дубящими свойствами и характерным вяжущим вкусом. Дубящее действие танинов основано на их способности образовывать прочные связи с белками, полисахаридами и другими биополимерами.

Танин — технический или фармакопейный препарат, получаемый из растений. Представляет собой аморфный светло-жёлтый порошок, со слабым своеобразным запахом, вяжущего вкуса, растворимый в воде, этаноле и глицерине.

 К 100 мл дистиллированной воды последовательно добавляли 10 мл 0,1% раствор таннина, аммиак (с помощью дозатора) до pH = 8,0; 8,73; 10,0. Затем при интенсивном перемешивании на магнитной мешалке вводили 0,005 М раствор AgNO₃. Температура проведения синтеза комнатная (около23⁰С).

 При последовательном введении реагентов наблюдалось окрашивание растворов в разные цвета. При исследовании влияния рН в интервале 5,57-10,0 (С(AgNO₃) = 0,005 М; С(таннина) = 0,1% установлено, что растворы с рН больше 9 являются неустойчивыми: в осадок выпадало металлическое серебро. Окраска полученных растворов с увеличением значения рН изменялась от бледно- молочной до темно-коричневой. Таким образом, увеличение рН приводит, вероятно, к возрастанию количества и размера, образующихся наночастиц серебра, а также сопровождается их агрегированием. Седиментационную устойчивость оценивали визуально. Оптимальное, на наш взгляд, значение рН = 8-8,7.

Получение наночастиц серебра восстановлением с помощью глюкозы. Изучение влияния концентрации нитрата серебра на стабильность коллоидного раствора.

В данной работе исследован процесс восстановления серебра в водных растворах глюкозы, в отсутствие какого-либо дополнительного стабилизатора.

К раствору(10 мл) нитрата серебра определенной концентрации (0,0001 М, 0,001 М, 0,0025 М и 0,005М) добавляли такой же объем раствора глюкозы 0,05 М. ДоводилирН до 8-8,5 с помощью раствора аммиака .Затем обрабатывали смесь в микроволновой печи при мощности излучения 800. Время облучения подбирали экспериментально, проверяя содержимое через 1 минуту. Оптимально – 3 минуты.

Определены оптимальные условия восстановления серебра: восстановитель – глюкоза; С(AgNO₃) = 0,0001М; С(C₆ H₁₂ O₆ ) = 0,05М; рН = 9,0.

Определение оптической плотности растворов, мутности и электропроводности полученных разными способами. Наблюдение эффекта Тиндаля.

Оптические спектры поглощения гидрозолей серебра регистрировали при комнатной температуре в области 350-700нм на спектрофотометре в кварцевой кювете, длина оптического слоя – 1 см.

Максимум поглощения наблюдается на длине волны λ = 420 нм. По литературным данным, это соответствует поглощению серебряных частиц размером несколько нанометров.

Актуальность

Препараты на основе мелкодисперстных наночастиц серебра обладают широким спектром бактерицидного, бактериостатического и антисептического действия. Они могут найти применение в различных отраслях медицины для лечения и профилактики различных инфекционных заболеваний, в санации и обработке питьевой воды, дезинфекции бассейнов и мест общего пользования, в косметологии – для создания стимулирующих кремов, в лакокрасочной промышленности – для производства бактерицидных водоэмульсионных красок и лаков, в производстве стиральных порошков, мыла и зубных паст, наполнителей, а также как компонент сорбционных фильтров на основе активированного угля для очистки воды и уничтожения болезнетворных микроорганизмов.  

Значимость и новизна исследования

Наночастицы могут быть использованы для доставки лекарств в организме, в том числе для лечения раковых опухолей

       Использование оборудования конвергентных лабораторий в изучении наночастиц в различных коллоидных растворах. Оборудование позволяет фотографировать и изучать со всех сторон наночастицы серебра, что возможно лишь в нескольких школах Москвы, которые задействованы в Курчатовском проекте.

Выводы.

1. В ходе работы ознакомились с литературой по данной теме.
2. Выбрали методики получения растворов коллоидного серебра, которые можно осуществить в школьной лаборатории.
3. После проведенных исследований, было установлено, что эффективными восстановителями являются раствор таннина и глюкозы. («зеленые» восстановители).
4. Определены оптимальные концентрации реагентов, условия проведения экспериментов.
5. Изучены оптические и электрические свойства полученных растворов.
6. Выполнение данной работы позволило совершенствовать приемы работы с оборудованием, в рамках реализации «Курчатовского проекта»

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Воюцкий С. С. Курс коллоидной химии. – М.: Химия, 2005.
2. Конькова А. В. Коллоидные растворы: руководство к лабораторной работе.

– Северск: Изд–во СТИ НИЯУ МИФИ, 2010.

1. Агафонова Е. И. и др. Практикум по физической и коллоидной химии. – М:Высшая школа, 2005.
2. Балезин С. А., Ерофеев Б. В., Подобаев Н. И. Основы физической и коллоидной химии. – М.: Просвещение, 2000.
3. Ершов Б. Г. Наночастицы металлов в водных растворах: электронные, оптические и каталитические свойства. /Журнал российского химического общества им. Д.И. Менделеева/. – 2001. - Т. XLV, № 3. С. 20–30.
4. Кузьмина Л. Н. Получение наночастиц серебра методом химического восстановления /Л. Н. Кузьмина,

7.Сергеев Б М.. Получение наночастиц серебра в водных растворах полиакриловой кислоты / Б.М.Сергеев, М. В. Кирюхин, А. Н. Прусов, В. Г. Сергеев // Вестник Московского Университета. Серия 2. Химия – 1999. – Т. 40, № 2

1. Вегера А. В. Синтез и физико-химические свойства наночастиц серебра/

А. В. Вегера, А. Д. Зимон// Московский государственный университет технологии и управления. – 2006

Способ анализа частоты вибрирующего устройства по времени жизни капли на поверхности мыльного раствора

Автор работы: Пасынкова Дарья Сергеевна, Кировская область, г. Киров, КОГОАУ «Вятская гуманитарная гимназия с углублённым изучением английского языка», 10 класс А; Научный руководитель: Напольская Анна Кимовна, учитель физики высшей категории, Кировская область, г. Киров, КОГОАУ «Вятская гуманитарная гимназия с углублённым изучением английского языка»

Цель: Исследовать зависимость времени жизни капли на мыльном растворе от частоты колебаний поверхности.

Актуальность: Современную промышленность трудно представить без многообразия вибрационных технологий, машин, приборов. Все более актуальными становятся проблемы частотной  калибровки колеблющихся устройств. В данной работе предлагается неразрушающий метод анализа частоты вибрации поверхности.

Экспериментальная установка: Для исследования мы поместили чашку Петри с мыльной водой на мембрану динамика. Затем мы помещали на колеблющуюся поверхность капли воды и наблюдали, при каких условиях капля будет оставаться на поверхности жидкости неограниченно долго.

Гипотеза: По среднему времени жизни капли можно определить частоту колебаний данного устройства.

Методы и приёмы, использованные в работе: теоретические (анализ информации из различных источников, сопоставление теоретических и экспериментальных данных), эмпирические (наблюдение и эксперимент, графическая обработка результатов эксперимента).

Исследование показало, что капля удерживается на поверхности колеблющегося раствора благодаря воздушной подушке, образующейся из-за сжатия воздуха между падающей каплей и волновой поверхностью раствора. Коалесценция ингибируется вследствие гидрофобности поверхности раствора.

В ходе экспериментальной проверки выяснилось, что время жизни капли зависит от определённых соотношений амплитуды и частоты колебаний вибрирующей поверхности и от состава мыльного раствора. Время жизни капли увеличивается при появлении на поверхности волн Фарадея, с частотой, близкой к собственной частоте капли.  При колебаниях с меньшими частотами увеличивается коалесценция капли с раствором, а при более высоких частотах вибрации будет наблюдаться процесс самообразования капель. При дальнейшем увеличении частоты возможно «подпрыгивание» капель. Поэтому предлагаемый метод анализа можно использовать на производстве в качестве изучения ударно-волновых процессов (изменение частоты колебаний будет отражаться на времени жизни капли) и совершенствования характеристик вибрационных процессов в технологических системах (например, настройка на определённую частоту с помощью времени жизни капли).

Выводы:

• Данный метод можно применять для калибровки колеблющихся устройств.
• Время жизни капли зависит от определённых соотношений амплитуды и частоты колебаний вибрирующей поверхности.
• Чем меньше сила поверхностного натяжения, больше эластичность плёнки, больше толщина воздушной прослойки, больше вязкость воздуха увеличивается возможность капли дольше оставаться на мыльной плёнке.
• Оптимальная частота для проведённого эксперимента – 58Гц. Амплитуда – 5.1В.
• Ускорение у горбов и впадин мыльной плёнки должно быть больше ускорения свободного падения.
• На коалесценцию влияет гидрофобность мыльной плёнки.

Источники информации

1. Бабичев, А.П. Технологическое применение колебаний или… вибрационные технологии; 2005. – стр.1-11.
2. Terwagne, T. Gilet, N. Vandewalle, and S. Dorbolo. From a Bouncing Compound Drop to a Double Emulsion. Langmuir 26, 14, 11680-11685 (2010)
3. Terwagne. Bouncing Droplets, the Role of Deformations. (Thesis, Universite de Liege, 2011)

Экспериментальные исследования бокового трения скольжения.
Воробьев Виктор Алексеевич
МБОУ СОШ №21
Козлов Станислав Алексеевич, кандидат физико-математических наук, педагог центра «ПОИСК»

Цель работы – поиски механизма происхождения и характеристик проявления сил бокового трения скольжения.

   Для достижения этой цели решаются следующие задачи:

- изучение современных теорий  о происхождении сил сухого трения и возможности их применения для объяснения особенностей трения бокового;

- создание экспериментальной установки для проведения модельных исследований по этой проблеме;

-  отработка методики получения  экспериментальных результатов, их обработки  и обобщения;

- формулировка гипотезы о природе и причинах бокового трения скольжения.

На основании известных кинематических формул были получены следующие зависимости:

На основании этого можно получить траектории, подтверждаемые реальными кадрами движения запускаемых тел.

Для воссоздания исследуемого явления была построена экспериментальная установка, которая представляет собой плоскость, на которой происходит запуск образцов, прикреплённой к механизму позволяющему регулировать наклон плоскости. На ней установлен пусковой механизм, который придаёт телам регулируемую скорость. Для того чтобы зарегистрировать движение тела на наклонной плоскости использовалась камера с фиксированным количеством кадров в секунду. После съёмки, при помощи компьютерных программ (Adobe Photoshop CS6, Adobe Premiere PRO CC 2015, Paint) была воссоздана детальная траектория движения тела и отмечены положения тела на плоскости через равные промежутки времени. Далее, так же при помощи программного обеспечения (Microsoft Excel 2010)  , были вычислены скорости тел в данных точках траектории (как отношение dx/dt) и их ускорения (dv/dt). После были построены графики зависимости x(t), v(t), a(t) относительно осей  0x и 0y. На основании полученных результатов выяснилось, что эти зависимости оказались намного более сложными, в особенности a(t), чем предполагалось ранее, что послужило выводом о необходимости дальнейшего изучения явления.

Актуальность исследования состоит в факте отсутствия общедоступной теории и практической базы, относительно изучаемого явления и подтверждается так же тем, что в мире практически ежедневно происходят многочисленные автокатастрофы, причиной которых является занос – процесс напрямую связанный с изучаемым явлением.
По известным нам данным, исследования в данной сфере практически не проводятся, либо же не публикуются, что придаёт работе значимость в данном направлении. Исследование проводилось по методике, не используемой ранее, что подчёркивает новизну работы, а результаты её не были обнаружены в доступной нам литературе.
Итогом работы является:

- Создание экспериментальной установки, которая может внедряться в школы, учреждения среднего и высшего образования, в особенности в школы автомобильной вождения, чтобы будущие водители более подробно изучали такое опаснейшее явление как занос, и видели, как чему он может привести.

- Был поставлен эксперимент, методика и результаты которого могут быть использованы в дальнейших опытах.

- Сформулирована гипотеза о природе и механизме такого явления как трение и его поперечной составляющей в частности.

- Была представлена математическая модель поставленного эксперимента и гипотезы, косвенно её подтвердившая.

- Выдвинуто одно из возможных решений проблемы заноса.

Список использованной литературы:

• Мякишев Г.Я., Физика: Механика. 10 кл. Углублённый уровень: учебник/ Г.Я. Мякишев, А.З. Синяков. – 4-е издание, стереотип. – М.:Дрофа, 2016. – 510, [2] c.: ил.
• Крагельский И.В. и др. «Основы расчётов на трение и износ» М., 1977.
• Михин Н.М., «Внешнее трение твёрдых тел», М., 1977.
• Путилов К.А., Курс физики. Ч.1. М. 1953.
• Архангельский А.А., Курс физики, Механика, М.1975.
• Фр. Неезель, под редакцией Петрушевского, Изд-во С.-Петербург, 1903.

. 

Проблема улучшения экологии городских территорий сегодня очень актуальна. Современные города способны нанести значительный ущерб здоровью человека. В современном городе сложно найти что-то неиспорченное человеком – загрязнён воздух, загрязнена вода, радио- и магнитными волнами загрязнён эфир, пыль и пары не пропускают достаточного количества света. Отдельно следует отметить шумовое загрязнение городов. Шум в городах возникает от множества факторов: шумят машины, мотоциклы, поезда, трамваи, метро, люди, лифты, сигнализации, телевизоры, радио, особенно сильно шумят строители и дорожные рабочие, готовящие города, в том числе и Самару, к предстоящему чемпионату мира по футболу 2018 года.

Шум способен ухудшить настроение, прогнать сон, привести к головной боли, и даже вызвать более серьёзные заболевания. Не случайно в различных странах, в том числе и России, принимают законы, запрещающие шуметь в вечернее время, запрещающие использование громких звуковых сигналов автомобилями и прочее. Поэтому, можно смело сказать, что сегодня одной из самых актуальных проблем является проблема звукоизоляции помещений.

Звуки (шумы) бывают разные – воздушные, ударные, структурные и акустические. Самыми распространенными шумами являются:

- воздушный шум – это шум, который распространяется по воздуху;

- ударный шум – возникает при механических воздействиях на конструкции, это может быть перестановка мебели, падение предметов на пол, удары и многое другое.

- структурный шум, который возникает при вибрации коммуникаций в здании, в данном случае звуки распространяются по конструкциям здания.

Объект исследования

Газонаполненные жидкости и другие материалы акустической защиты, обладающие структурой с закрытой пористостью.

Цель исследования

Установить эффективность использования в качестве звукоизолятора газонаполненных жидкостей.

Гипотеза

Известно, что способность поглощать звук ярче проявляется у материалов, обладающих следующими свойствами:

1. большой массой;
2. высокой пористостью;
3. высокой вязкостью.

Мы решили обобщить перечисленные свойства и придумали использовать в качестве звукоизолятора газированную воду. Вода имеет высокую плотность, относительно вязкое (жидкое) состояние, а газы придают ей пористую внутреннюю структуру.

Наша гипотеза заключалась в предположении, что газирование воды углекислым газом может улучшить ее звукоизоляционные свойства.

Задачи исследования

Задачами исследования являются:

• ознакомиться с теорией звукоизоляции;
• систематизировать знания о видах и материалах акустической зашиты;
• изготовить экспериментальную модель с возможностью смены шумопоглощающих элементов;
• провести экспериментальные исследования по установлению влияния материала на нейтрализацию акустической волны;
• обобщить материалы экспериментов и сделать выводы.

Методы исследования

В работе использованы эмпирические методы исследования: систематическое наблюдение; изучение документированной информации, зафиксированной ранее; сравнение; натурный эксперимент.

Работа имеет практическую направленность так как позволяет определить новое направление в борьбе с шумами, а именно, применение в качестве звукоизоляторов газонаполненных жидкостей.

Выводы по работе

По результатам выполненной работы сделаны следующие выводы:

1. Идея наполнения газом жидкостей с целью увеличения их звукопоглотительной способности оказалась верной.
2. Газированная вода показала результат почти на 31% лучше, чем водопроводная вода.
3. Сравнение газированной воды с традиционными материалами акустической защиты показали некоторое отставание в эффективности. Например, в сравнении с лучшим из звукоизоляторов, исследованных нами в настоящей работе, – пенопластом, эффективность газированной воды составляет лишь 25%.
4. Учитывая известный факт, что звукопоглощающая способность зависит от вязкости, мягкости или жёсткости материала, можно предположить, что более вязкие газонаполненные жидкости будут обладать лучшими свойствами по сравнению с газированной водой. Поэтому в наших дальнейших планах провести эксперименты с газированным глицерином, машинным маслом и эпоксидной смолой.

Список использованной литературы

1. Ковтун В.П. Занимательный мир физики. – С-Пб.: Дельта, 1997. – С. 51 – 56.
2. Перельман Я.И. Занимательная физика. Книга 1. – М.: АСТ, 2014. – С. 285 – 305.
3. Перельман Я.И. Занимательная физика. Книга 2. – М.: РИМИС, 209. – С. 233 – 245.
4. http://wila.ru/4/311/article31044/
5. http://builderclub.com/
6. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D1%86%D0%B8%D0%B1%D0%B5%D0%BB
7. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ntes/1395/%D0%94%D0%95%D0%A6%D0%98%D0%91%D0%95%D0%9B
8. http://scsiexplorer.com.ua/index.php/osnovnie-ponyatiya/1787-db.html
9. http://meduniver.com/Medical/Physiology/310.html
10. http://allgosts.ru/91/120/gost_r_56769-2015
11. http://baurum.ru/_library/?cat=acoustics_materials&id=564

Создание прибора для исследования оптических свойств водных растворов

Актуальность исследований в области оптически активных материалов определяется возрастающей ролью оптических методов исследования различных биохимических процессов, передачи и хранения информации. Некоторые из веществ имеют свойство растворяться в воде, и как следствие, могут легко проникать и в организм человека. В науке известны такие оптические явления как поляризация света и эффект Тиндаля. 

В учебной практике известны исследования по фотометрии, но приборов по изучению обозначенных явлений не имеется.

Следовательно, создание экспериментальной установки, позволяющей проводить в школьных условиях исследования аналогичные научным, является для нас целью работы.

Так как любая экспериментальная установка требует применения определенного алгоритма действий при проведении опытов и установлении тех или иных закономерностей, то перед собой мы поставили и решили следующие задачи:

1. Анализ источников по указанной проблеме;
2. Разработка конструкции прибора (экспериментальной установки);
3. Сбор необходимых материалов для ее материализации;
4. Создание прибора;
5. Разработка и проведение учебного эксперимента для отработки алгоритма действий при проведении опытов, для получения достоверных результатов;
6. Проведение исследования с неизвестным образцом раствора;
7. Анализ полученных результатов.

Для повышения эффективности проведения эксперимента предлагается воспользоваться дистанционной визуализацией полученного эффекта, с параллельной записью результатов измерений. В основу конструкции прибора был положен корпус прибора от фотоэффекта школьного демонстрационного прибора, чувствительным элементом в приборе была использована солнечная батарея из бытового светильника. В качестве анализатора поляризации света применена поляризационная пленка от жидкокристаллического монитора.

Проведенные исследования подтвердили теорию о том, что луч лазера поляризован. В результате исследования была установлена нелинейная зависимость интенсивности фототока от высоты столба жидкости.

Список использованной литературы

1. Физический энциклопедический словарь / Под ред. А. М. Прохорова, Д. М. Алексеева и др. – М.: Советская энциклопедия, 1983. – 928 с.
2. Ландсберг Г. С., Оптика / Г. С. Ландсберг, изд.– М.: ГИТТЛ, 1976. – 759 с.
3. Волькенштейн М. В., Молекулярная оптика / М. В. Волькенштейн – М. – Л.: ГИТТЛ, – 745 с.
4. Хюлст Г., Рассеяние света малыми частицами / Хюлст Г., пер. с англ. под ред. Т. В. Водопьяновой. – М.: ИИЛ, 1961. – 536 с.

5. Фабелинский И. Л., Молекулярное рассеяние света / Фабелинский И. Л. – М.: Высшая школа, 1965. - 512 с.
6. Пантел Р., Путхов Г., Основы квантовой электроники / Пантел Р., Путхов Г., пер. с англ. - М.: 1972.
7. Борн М., Вольф Э., Основы оптики / Борн М., Вольф Э., пер. – М.: Наука, 1973. – 713 с.
8. Шерклифф У., Поляризованный свет / Пер. с англ. – М.: Мир, 1965. – 264 с.
9. Оптические свойства коллоидных систем [Электронный ресурс]. - http://www.studfiles.ru/preview/5622562/.

Наша работа о физическом явлении эффект Магнуса, о том, как он возникает.
Мы провели опыты, доказывающие действие эффекта Магнуса и собрали несколько моделей судов Флеттнера, использующих эффект Магнуса.

Наша работа о физическом явлении эффект Магнуса, о том, как он возникает.
Мы провели опыты, доказывающие действие эффекта Магнуса и собрали несколько моделей судов Флеттнера, использующих эффект Магнуса.

МАОУ «Физико-технический лицей №1»

Тема исследования:

Компьютерное моделирование орбитального движения легкой планеты с учетом взаимодействия с более тяжелой

Работу выполнили:

учащиеся 11 класса

 А.В. Рогулина и А.В. Кощеева

Научный руководитель:

 А.В. Савин, к.ф.-м.н.,

 доцент кафедры нелинейной физики

Саратовского национального исследовательского

 государственного университета.

Данная работа посвящена исследованию закономерностей движения тел сравнительно малой массы в гравитационном поле много более массивных космических тел. Такая модель является хорошим приближением движения астероидов в Солнечной системе.

Несмотря на то, что наиболее существенные аспекты динамики Солнечной системы хорошо известны, более тонкие эффекты до сих пор исследованы не полностью. В частности, хотя движение планет на доступных для наблюдения человеком временах является регулярным, вопрос о том, какой характер это движение будет иметь на больших временах, остается открытым [1]. С точки зрения механики Солнечная система представляет собой систему из большого числа тел, в которой влияние всех тел, кроме Солнца, на движения данного можно рассматривать как очень слабое возмущение. Известно, что в этом случае даже слабое взаимодействие может на больших временах приводить к заметному искажению движения. В настоящей работе будет приведены численные иллюстрации поведения такого типа, что продемонстрирует возможность нетривиального поведения в, казалось бы, хорошо известной системе. Численные иллюстрации такого рода не являются широко известными.

Цель работы – исследование движения тела с относительно небольшой массой в гравитационном поле двух более тяжёлых. Это частный случай задачи трёх тел. Она не решается аналитически, но движение тел в такой системе можно смоделировать численно.

В работе проведено численное моделирование движения трех взаимодействующих друг с другом по гравитационному закону тел для случая, когда массы тел значительно отличаются . В этом случае орбита тела наиболее близка к центру масс (мы будем его называть центральным, - тяжёлым, а - лёгким); гравитационное воздействие лёгкого тела не оказывает влияния на движение тяжёлого и центрального тел и его воздействием можно пренебречь. Начальные условия при моделировании выбирались так, чтобы орбита тяжёлого и орбита центрального тела были круговыми.  Обнаружено, что если масса тяжёлого тела значительно меньше массы центрального, траектория лёгкого тела практически не отличается от круговой. При увеличении отношения масс влияние тяжелого тела приводит к существенным искажениям орбиты легкого. При достаточно больших значениях b  лёгкое тело может выйти за пределы орбиты тяжёлого, будем такое явление называть «убеганием».

Обнаружено, что в такой системе возможно существование хаотических [2–4] режимов, при которых небольшое изменение начального положения легкого тела приводит к существенному изменению его траектории. В зависимости от начального положения легкого тела при одной и той же массе тяжелого отклонение его орбиты от круговой может быть более или менее значительным. Возможны, в частности, ситуации, при которой орбита легкого тела возмущается столь сильно, что выходит за пределы орбиты тяжелого тела.

Также в работе обнаружено, что возможна ситуация, при которой из двух орбит легкого тела, различающихся только начальным радиусом, орбита с меньшим радиусом оказывается неустойчивой, а с большим – устойчивой.  Этот эффект похож на возможный механизм возникновения  люков Кирквуда: орбит в поясе астероидов, тела на которых практически отсутствуют, в то время как на близких к ним орбитах присутствует большое число тел. Следует, однако, отметить, что в нашей работе используется отношение масс тяжелого и центрального тел весьма велико по сравнению с реальным отношением масс Юпитера и Солнца. При уменьшении отношения масс, время убегания значительно растёт, что сильно усложняет численное моделирование.

Таким образом, в ходе работы было исследовано движение системы из трех тел значительно различающихся масс, находящихся изначально на близких к круговым орбитах. Обнаружено, что в этой системе возможно возникновение хаотических режимов, а также эффект, аналогичный образованию люков Кирквуда.

Список использованной литературы:

1. Мюррей, К., Дермотт, С. Динамика Солнечной системы. Москва: Физматлит, 2010.
2. Анищенко, В.С. Динамические системы / В. С. Анищенко // Соросовский образовательный журнал, № 11, 1997.
3. Анищенко, В.С. Детерминированный хаос / В. С. Анищенко // Соросовский образовательный журнал, № 6, 1997.
4. Кузнецов, А.П. Наглядные образы хаоса / А. П. Кузнецов // Соросовский образовательный журнал, том 6, № 11, 2000.

 МАОУ «Физико-технический лицей №1»

 Тема исследования:

Компьютерное моделирование орбитального движения легкой планеты с учетом взаимодействия с более тяжелой

Работу выполнили: учащиеся 11 класса

Рогулина Алина Валерьевна
Кощеева Анна Витальевна

Научный руководитель: А.В. Савин, к.ф.-м.н., доцент кафедры нелинейной физики Саратовского национального исследовательского государственного университета.

Саратов, 2017

Данная работа посвящена исследованию закономерностей движения тел сравнительно малой массы в гравитационном поле много более массивных космических тел. Такая модель является хорошим приближением движения астероидов в Солнечной системе.

Несмотря на то, что наиболее существенные аспекты динамики Солнечной системы хорошо известны, более тонкие эффекты до сих пор исследованы не полностью. В частности, хотя движение планет на доступных для наблюдения человеком временах является регулярным, вопрос о том, какой характер это движение будет иметь на больших временах, остается открытым [1]. С точки зрения механики Солнечная система представляет собой систему из большого числа тел, в которой влияние всех тел, кроме Солнца, на движения данного можно рассматривать как очень слабое возмущение. Известно, что в этом случае даже слабое взаимодействие может на больших временах приводить к заметному искажению движения. В настоящей работе будет приведены численные иллюстрации поведения такого типа, что продемонстрирует возможность нетривиального поведения в, казалось бы, хорошо известной системе. Численные иллюстрации такого рода не являются широко известными.

Цель работы – исследование движения тела с относительно небольшой массой в гравитационном поле двух более тяжёлых. Это частный случай задачи трёх тел. Она не решается аналитически, но движение тел в такой системе можно смоделировать численно.

В работе проведено численное моделирование движения трех взаимодействующих друг с другом по гравитационному закону тел для случая, когда массы тел значительно отличаются . В этом случае орбита тела наиболее близка к центру масс (мы будем его называть центральным, - тяжёлым, а - лёгким); гравитационное воздействие лёгкого тела не оказывает влияния на движение тяжёлого и центрального тел и его воздействием можно пренебречь. Начальные условия при моделировании выбирались так, чтобы орбита тяжёлого и орбита центрального тела были круговыми.  Обнаружено, что если масса тяжёлого тела значительно меньше массы центрального, траектория лёгкого тела практически не отличается от круговой. При увеличении отношения масс влияние тяжелого тела приводит к существенным искажениям орбиты легкого. При достаточно больших значениях b  лёгкое тело может выйти за пределы орбиты тяжёлого, будем такое явление называть «убеганием».

Обнаружено, что в такой системе возможно существование хаотических [2–4] режимов, при которых небольшое изменение начального положения легкого тела приводит к существенному изменению его траектории. В зависимости от начального положения легкого тела при одной и той же массе тяжелого отклонение его орбиты от круговой может быть более или менее значительным. Возможны, в частности, ситуации, при которой орбита легкого тела возмущается столь сильно, что выходит за пределы орбиты тяжелого тела.

Также в работе обнаружено, что возможна ситуация, при которой из двух орбит легкого тела, различающихся только начальным радиусом, орбита с меньшим радиусом оказывается неустойчивой, а с большим – устойчивой.  Этот эффект похож на возможный механизм возникновения  люков Кирквуда: орбит в поясе астероидов, тела на которых практически отсутствуют, в то время как на близких к ним орбитах присутствует большое число тел. Следует, однако, отметить, что в нашей работе используется отношение масс тяжелого и центрального тел весьма велико по сравнению с реальным отношением масс Юпитера и Солнца. При уменьшении отношения масс, время убегания значительно растёт, что сильно усложняет численное моделирование.

Таким образом, в ходе работы было исследовано движение системы из трех тел значительно различающихся масс, находящихся изначально на близких к круговым орбитах. Обнаружено, что в этой системе возможно возникновение хаотических режимов, а также эффект, аналогичный образованию люков Кирквуда.

Список использованной литературы:

1. Мюррей, К., Дермотт, С. Динамика Солнечной системы. Москва: Физматлит, 2010.
2. Анищенко, В.С. Динамические системы / В. С. Анищенко // Соросовский образовательный журнал, № 11, 1997.
3. Анищенко, В.С. Детерминированный хаос / В. С. Анищенко // Соросовский образовательный журнал, № 6, 1997.
4. Кузнецов, А.П. Наглядные образы хаоса / А. П. Кузнецов // Соросовский образовательный журнал, том 6, № 11, 2000.

 Разработка и исследование механизмов с использованием методов аналитической кинематики

Руденко Елизавета Николаевна

Центр творческого развития и гуманитарного образования для одаренных детей «Поиск»

г. Ставрополь

Научный руководитель: Фёдоров Олег Леонидович, к. т. н., доцент, преподаватель центра творческого развития и гуманитарного образования для одаренных детей «Поиск»

Данная работа относится к области исследования механизмов и машин, а именно к кинематическому анализу плоских стержневых механизмов.

Целью исследования является изучение параметров плоского четырехзвенного кулисного механизма.

Основные задачи исследования

1. Нахождение методами кинематического анализа математической модели плана механизма и его передаточной функции
2. Определение предельного случая
3. Экспериментальная проверка работоспособности и вычисленных параметров предельного кулисного механизма.

Результаты исследования

В работе проведено исследование плоского рычажного кулисного механизма с помощью методов кинематического анализа. Найдена математическая модель плана механизма, его передаточная функция: , где   – отношение длин ведущего и ведомого звеньев,  – начальный угол отклонения ведомого звена. Исследованы предельные случаи (когда длина ведущего звена равна длине ведомого). На основании расчетов построена физическая модель экспериментальной установки компактного двойного предельного кулисного механизма, выполняющего функции редуктора для передачи больших окружных усилий (схема на рис.1). Экспериментально проверена его работоспособность и определено его передаточное число.

Значимость исследования

Методы аналитической кинематики, применяемые при создании и исследовании механизмов, существенно расширяют возможности их использования, в частности, в качестве приборов машин, и существенно повышают точность и надежность их проектирования

Актуальность исследования заключается в том, что современное развитие машиностроения неразрывно связано с созданием новых, более совершенных конструкций механизмов и машин. Теория механизмов и машин, как наука, позволяет проектировать и рассчитывать механизмы, применяемые в различных рабочих машинах, автоматах, автоматических линиях, транспортных машинах и т. д.

Научная новизна данного исследования заключается в том, что нами был вычислен и построен новый механизм с новыми свойствами, работоспособность которого доказана экспериментально (см. приложение  рис1,2).

Выводы

Полученный с помощью кинематического анализа двойной кулисный механизм может найти широкое применение в приводах различных машин в качестве компактного бесшумного редуктора, передающего большие окружные усилия.

Литература

1. Кожевников С. Н., Есипенко Я. И., Раскин Я. М. Механизмы. Справочник. Изд. 4-ое. М.: Машиностроение, 1976, с. 7 – 91.
2. Кожевников С. Н. Теория механизмов и машин. М.: Машиностроение, 1989, 592 с.

3.Под ред.Воробьева Л.М. Теория механизмов и детали машин. М.: Военное издательство, 1985, 94с.

Приложение

Поляризованный свет и оптическая активность

Авторы: Дмитриева Алина, Короткова Тинна
ГБОУ Школа № 2126 «Перово», 10 класс «Б»

Научные руководители:

Ладенкова И.М., к.х.н., учитель химии, Рамазанов Р.Н., учитель физики

Основная часть

В природе существуют вещества, имеющие одинаковый состав, но различное строение. Их называют изомерами. Оптические изомеры (энантиомеры), обладающие различными физиологическими свойствами, химически неразличимы. Часто только один из них обладает терапевтическим эффектом, тогда как его антипод может быть токсичным. Это может приводить к неблагоприятным последствиям. Физические методы анализа помогают решить эту проблему. Таким образом, работа, в рамках которой исследуются оптически активные вещества, является актуальной.

Целью работы является определение удельного вращения доступных образцов углеводов и витаминов поляриметрическим методом.

Видимый свет представляет собой электромагнитную волну. Причем колебания в ней совершают векторы напряженности электрического поля и магнитной индукции. В обычном свете направления колебаний совершенно случайны. Но если свет пропустить через поляризатор, то сквозь него пройдут колебания только одного направления. Такой свет называют поляризованным. Если же на пути поляризованного света поставить кювету с оптически активным веществом, оно повернет плоскость поляризации.

В ходе работы была создана демонстрационная установка, позволяющая наглядно показать явление поляризации, продемонстрировать закон Малюса, а также зависимость угла поворота плоскости поляризации оптически активными веществами от частоты света и концентрации вещества. Установка была создана на основе оптической скамьи с осветителем, на которой были размещены поляризатор, анализатор со шкалой и съемный светофильтр. Между анализатором и поляризатором устанавливается кювета с раствором оптически активного вещества. Также была создана лабораторная установка в меньшем масштабе, и разработано описание практической работы для общего физического практикума физико-математических классов старшей школы. В рамках выполнения этой лабораторной работы  старшеклассники:

- наблюдают явление поляризации, убеждаясь в справедливости закона Малюса;

- наблюдают явление поворота плоскости поляризации оптически активными веществами;

- изучали зависимость угла поворота от частоты света по цвету светового пятна на экране;

- определяют удельное вращение неизвестного оптически активного вещества.

Исследовательская часть нашей работы заключалась в том, что мы при помощи поляриметра провели измерения удельного вращения для купленных в аптеках и магазинах углеводов и витаминов:

• Свекольный сахар (сахароза)
• Тростниковый сахар (сахароза)
• Сахароза (реактив)
• Виноградный сахар (Франция, Novasweet)
• Глюкоза (заменитель сахара)
• D-Глюкоза (реактив)
• Фруктоза (Турция, Novasweet)
• Фруктоза (Россия, GreatLife)
• Сорбит (Китай, Novasweet)
• Аскорбиновая кислота (г.Карабаново, ООО «Аскопром»)
• Аскорбиновая кислота (г. Тула, ООО «ТФФ»)
• Аскорбиновая кислота (г. Екатеринбург, ООО «Люми»)
• Аскорбиновая кислота (г. Жигулёвск, ООО «Озон»)
• Аскорбиновая кислота (пос. Щеглово, ЗАО «ФП «Мелиген»)

В процессе исследования возникла необходимость разделения сахара и аскорбиновой кислоты, т. к. у одного из производителей в продаже имеется только смесь данных веществ. Разделить сахар и аскорбиновую кислоту по растворимости практически невозможно (т. к. оба этих вещества растворяются в одних и тех же растворителях). Мы решили использовать механический способ. Под микроскопом, орудуя иголкой, это выходило довольно медленно, что существенно понизило эффективность и резонность данного метода для нашего случая в связи с мелкостью объекта, над которым мы трудились. Смеси сахара с кислотой формируют, исходя из максимально допустимой дозы на человека в сутки: 1 г кислоты на 2,5 г смеси. Проанализировав кривые растворимости аскорбиновой кислоты и сахара в воде, мы рассчитали такое количество растворителя, при котором раствор аскорбиновой кислоты был насыщенным, а сахара ненасыщенным. Поэтому при испарении воды в виде кристаллов выпадала только аскорбиновая кислота. Лишь с помощью кристаллизации нам удалость отделить достаточное количество вещества для анализа.

Вывод

Для каждого вещества была проведена серия измерений угла поворота плоскости поляризации света для различных концентраций. Зависимости угла от концентрации достаточно точно аппроксимируются прямой, при этом тангенс угла наклона прямых будет оценкой удельного вращения. Полученные нами значения в пределах погрешности совпадают со справочными значениями для данных веществ. Таким образом, изучаемые вещества были чистыми энантиомерами, а не рацемическими смесями, что говорит об их качестве и добросовестности производителей. Разработанное описание практической работы уже используется в рамках общего физического практикума для старшей школы.

Список использованной литературы

1. Леенсон И.А. Левое или правое? // Химия и жизнь. 2009. № 5. С. 44–49.
2. Thall E. When drug molecules look in the mirror // Journal of Chemical education, 1996.
   73, N 6.
3. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Излучение. Волны. Кванты // Фейнмановские лекции по физике. М.: «Мир», 1965. Т. 3. С. 123–126.
4. Кин С. Исчезающая ложка. М.: Эксмо, 2015.
5. Травень В.Ф. Органическая химия: Учебник для вузов: В 2 т. М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. С. 183–192.
6. Барковский В.Ф., Горелик С.М., Городенцева Т.Б. Практикум по физико-химическим методам анализа. М.: Высшая школа, 1963. С. 132–149.

Тезисы:

1. Исследование работы выпрямителя на примере двухполупериодного;
2. ФИО авторов работы, названия образовательных учереждений, где они обучаются, и их научных руководителей представлены в работе;
3. Цели и Задачи. Мы поставили себе задачу разобраться в принцие работы выпрямителя на примере двухполупериодного выпрямителя на основе моста. В исследовании будут рассмотрены: принцип работы устройства, его значимость, а также актуальность.
4. Описание работы. Выпрямитель электрического тока  —  устройство, предназначенное для преобразования входного электрического тока переменного направления в ток постоянного направления. Существуют много видов выпрямителей. Мы остановимся на двухполупериодном. Рассмотрим мостовую схему. Сперва от источника переменного напряжения ток течёт через диодный мост. В дальнейшем работа устройства разделяется на два полупериода: положительный и отрицательный. В первом полупериоде открываются первый и третий диоды, и через них течёт ток нагрузки. Во втором — второй и четвёртый, и ток нагрузки течёт через них. Благодаря этому напряжение становится постоянным. В дополнении, используется конденсатор, в качестве сглаживающего фильтра.
5. Актуальность. В сети находится переменное напряжение. В то же время большинство устройств работают на постоянном напряжении. Именно из-за этого выпрямители до сих пор актуальны. 
6. Значимость. Хорошо известно, что на расстояних, в сети,  дешевле исользовать переменное напряжение. Однако во многих устройствах эффективнее использовать постоянное напряжение. Поэтому использование выпрямителя не только сэкономило колоссальное количество денежных средств, но и необходимо для человечества в каждый его день.
7. Итоги.В итоге мы поняли, принцип работы двухполупериодного выпрямителя, удостоверились в его актуальности, и осознали его значимость
8. Литература.
1. Общая Физика. Электродинамика. М.В. Гольдфраб.
2. Физика. Электродинамика 10-11 Классы. Г.Я. Мякишев.

Рассматривается построение математической модели движения маленького

шарика в вертикальном идеальном колодце. Цель работы – получить

количественные характеристики процесса движения шарика для последующего анализа и формулировки выводов исследования. Задача имеет теоретический интерес. В процессе ее решения устанавливается широкий спектр физических зависимостей,

характеризующих движение тела в идеальном колодце.

Изучение влияния типа покрышек и климатических условий на тормозной путь автомобиля на различных дорожных покрытиях. Возможность практического применения исследования, с целью повышения безопасности дородного движения.

Исследование движения LineFollower.

Автор – Исмаилов Паша Фамил оглы.

Гимназия 1576. Клуб спортивной робототехники МФТИ.

Научный руководитель – Петренко Эдуард Оттович, руководитель КСР МФТИ.

Проект исследует особенности движение робота в дисциплине “Следование по линии” спортивной робототехники и факторы влияющие на него: механика,

Цели и задачи.

• Исследовать факторы, влияющие на время прохождения соревновательной линии.
• Усовершенствовать конструкцию. Проанализировать преимущество различных конструкций робота, спроектировать оптимальную модель.
• Изучить различные способы получения роботом информации о внешней ситуации. Выделить оптимальные для различных задач.
• Изучить и продумать алгоритмы движения робота, поведение робота на различных участках линии.
• Проанализировать перспективы развития “следования по линии”, возможность использования полученного опыта в других проектах
• На основе результатов исследования создать LineFollower’ы “Аист” и ”Light” (“Лайт”).

Актуальность и значимость.

• “Следование по линии”– быстроразвивающееся направление в спортивной робототехнике, в котором российские роботы пока серьезно уступают европейским конкурентам. Результаты данного исследования помогут другим разработчикам в  создании своих моделей, что повысит конкуренцию и качество роботов. Развитие спортивной робототехники усиливает интерес к этой индустрии, а значит и в целом к научно-техническим исследованиям.
• Создание беспилотных средств передвижения – важнейшее направление современной науки и техники. LineFollower’ы “Аист” и “Light” -упрощенные модели беспилотников, понимание особенностей и законов их движения поможет в дальнейшем проектировании настоящих беспилотных аппаратов.

Новизна исследования.

   Естественно, часть информации, полученной в результате исследования, была известна людям, близким к спортивной робототехнике. Однако данная исследовательская работа также содержит данные неизвестные и малоизвестные, и, кроме того, предлагает взгляд на исследуемую проблему с разных сторон, комплексный анализ  взаимосвязи между различными факторами, влияющими на успешность прохождения робота по линии. Насколько известно, ранее такого исследование в нашей стране не производилось.

Итоги исследования.

• Изучены особенности конструкции роботов, получены важные математические соотношения . Сделан вывод об оптимальной конструкции.
• Установлены методы получения информации о внешней ситуации. Выбраны необходимые для нашей задачи.
• Проанализированы алгоритмы управления роботом. Выбран PD –регулятор.
• В ходе исследования созданы роботы “Ангел 1” , “Ангел 2”, ”Аист”. На основе его результатов – “Light”. Также планируется создание проекта “Big Monster”.
• Получен опыт в использовании элементов теории автоматического управления, что поможет в других проектах.

В работе мы рассмотрели историю возникновения батареек, принципы ее работы сегодня.  Мы предлагаем способы получения электрического тока, которые можно использовать в качестве маломощных альтернативных источников тока, применение которых может привести к снижению загрязнения окружающей среды.  Также мы провели испытания  батареек и выяснили какой элемент питания экологичнее, практичнее и экономичнее. 

В работе мы рассматриваем историю возникновения батарейки и принципы ее работы сегодня. Мы  предлагаем способы получения электрического тока, которые можно использовать в качестве маломощных альтернативных источников тока, применение которых может привести к снижению загрязнения окружающей среды.  Также мы провели испытания \и выяснили какой элемент питания экологичнее, практичнее и экономичнее. Мы изучили утилизацию батареек и предложили способы утилизации в отдалённых районах.

ОКНО, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ

Петросов Константин Сергеевич (Россия, Москва, ГБОУ Гимназия 1526,11 класс)

Руководитель: Петросова Ирина Александровна, д-р техн. н., проф., ФГБОУ ВО РГУ им. А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство.)

Постановка задачи. Исследования и разработки в области возобновляемых источников энергии являются одной из первостепенных задач науки. В настоящее время широко известны устройства преобразующие световое излучение в электроэнергию, такие как концентраторы солнечной энергии, солнечные батареи и т.п.. Применительно к солнечным элементам достигаемая общая эффективность известных решений достаточно низкая и составляет около 15%. Общие проблемы использования солнечных элементов включают в себя необходимость ориентации относительно солнца, а также  очистку от пыли, грязи и снега и в городе возможно только на крышах зданий, что снова приводит к проблеме очистки поверхностей солнечных элементов и их верной ориентации.

Задачей работы является использование вертикальных поверхностей зданий для получения электроэнергии, повышение эффективности фотопреобразователей.

Методы исследования: Сравнительный анализ существующего уровня техники и литературных источников, оптические методы измерения освещенности, фотометрические методы, имитационное моделирование. Инструменты: люксометр, электрический мультиметр.

Основные результаты. В работе исследованы существующие типы солнечных элементов; проведен патентный поиск российских и иностранных аналогов и прототипов; предложено окно с рамой и стеклом, отличающееся тем, что по периметру рамы установлены фотоэлектрические преобразователи, преобразующие в электричество свет, рассеянный в стекле. Стекло выполняют в виде слоистой конструкции. представляющей собой световодную пластину. Световое излучение,  которое направлено к поверхности  стекла под углом равным или меньшим угла полного внутреннего отражения попадает в стекло, перемещается к контуру и попадает на фотоэлектрические преобразователи которые генерируют электроэнергию. Разработаны два разных опытных образца стекла, проведена экспериментальная апробация и доказана работоспособность предлагаемого устройства. По результатам работы подана заявка на изобретение №2017101183 "Устройство для преобразования оптического излучения в электроэнергию".

Заключение Благодаря предложенному способу светопропускная способность окна не изменяется, а 4% светового излучения, которое неизбежно теряется в результате полного внутреннего отражения любого стекла преобразуются в электроэнергию. Выполнен теоретический расчет эффективности работы фотопреобразователей, который показал, что при использовании предложенного устройства эффективность фотоэлектрических преобразователей в 7,8 раз выше, чем при использовании традиционных способов.

Перспективы развития.  Автомобилестроение - изготовление стекол автомобилей, что позволит подзаряжать аккумулятор в период бездействия автомобиля. Строительство- изготовление фасадной плитки, облицовочных и защитных материалов, что позволит превратить все вертикальные поверхности зданий в генератор электроэнергии. Космос - изготовление солнечных батарей космического корабля из эластичного полимерного  прозрачного материала, выполняющего роль световодной пластины позволит снизить вес солнечных батарей и зависимость их поверхности  от повреждения космическим мусором.

Список литературы:

1. Физика. Оптика. Квантовая физика. 11класс.  Мякишев Г.Я., Синяков А.З. 2-е изд., - М.: 2002. - 464 с.
2. Информационно-поисковая система ФИПС http://www1.fips.ru/
3. Сеть международной патентной информации  http://ru.espacenet.com/
4. Патент RU2548576. Волноводный концентратор солнечного элемента.
5. Патент Laminate structure with embedded cavities and related method of manufacture
6. Патент RU Слоистая конструкция с внутренними полостями и способ ее изготовления.
7. Патент RU 2 309 917. Изделие из стекла с отражающим солнцезащитным покрытием

Если игрушечную пластмассовую пирамидку погрузить на воду и заставить вращаться, то она перестанет опрокидываться и тонуть. Создали установку для наблюдения и исследования колебаний вращающего тела. Определили от каких параметров зависит скорость затухания колебаний вращающего тела. И создали действующую модель «поплавка» и «баржи».

 МЭС - Магнитная Электростанция

Проект выполнили: Юрченко Александр, Мазенков Михаил.

МАОУ "Лицей №82" г. Нижний Новгород.

Научный руководитель: Варгина Наталья Юрьевна. Учитель физики.

Сейчас в мире одна из наиболее важных проблем - проблема электроэнергетики. Ресурсы планеты источаются, а население растет , и скоро потребуется ещё больше энергии. Сейчас электростанции имеют множество недостатков: выбросы в атмосферу; возможность затопления территорий, дороговизна, экологические проблемы; реактивные отходы, сложность строительства и обслуживания.

В труднодоступных регионах проблемы электроэнергетики обостряются. Требуется постоянное обеспечение исследовательских баз топливом. Исследования, которые необходимы для развития цивилизации, затрудняются.

Эксперимент основывается на опыте Андрея Лемешко и Владимира Блящева. Суть опыта состояла во взвешивании конструкции, состоящей из полосовых магнитов, цилиндрической формы, установленных над или под сплющенным железным цилиндром.

Целью нашей работы является разработка модели электростанции, функционирующей за счёт магнитного поля Земли

Задачи работы:

1. Разработать технологию получения электроэнергии, используя ресурсы магнитного поля Земли
2. Разработать компьютерную модель электростанции
3. Создать макет с целью наглядного представления работы
4. Рассмотреть проблемы связанные с практическим применением и пути их разрешения

Мы предлагаем альтернативу существующим электростанциям. МЭС - Магнитная Электростанция.

Выводы:

Огромным достоинством МЭС является то, что она использует неисчерпаемый источник энергии - магнитное поле  Земли. И её строительство и  эксплуатация не требует огромных денежных средств. Также МЭС практически не влияет на окружающую среду.

Установка таких электростанций даст новый толчок для развития промышленности, хозяйства, инфраструктуры и социальной сферы там, где проблемы электроэнергетики мешали ему, например, в Антарктиде, Арктике или в Сибири.

Мы уверены, что освоение малоразвитых территорий является важной составляющей успешного будущего цивилизации, и  общество нуждается в нахождении альтернативных источников энергии.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. http://samlib.ru/l/lemeshko_a_w/aa2015.shtml
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Магнитное_поле
3. http://physics.kgsu.ru/index.php?id=217&option=com_content&view=article
4. http://av-strannik.livejournal.com/238531.html
5. http://freeenergy.narod.ru/pe/pe9.htm
6. Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С. Ландсберга
7. http://zaryad.com/2012/12/13/bestoplivnyiy-generator-hendershota/
8. http://www.asutpp.ru/generator/generator-svobodnoj-energii.html
9. http://магазинхимии.рф/index.php?categoryID=381
10. http://www.femto.com.ua/articles/part_1/2064.html

Название научной работы: «Устройство для экономии топливных ресурсов, накопления и хранения электроэнергии и помощи   морякам при чрезвычайных ситуациях на кораблях при долгом плавании.»
Автор работы: Коперский Никита Юрьевич. 11 класс; МБОУ СОШ №26; ст.Челбасская.
Научный руководитель: Бойко Анна Николаевна;  заместитель директора ГБУ ДО КК «Центр развития одаренности».
Цели:
-Конструирование, исследование возможностей, а также проверка работы устройства для экономии топливных ресурсов и выработки электроэнергии, установленного на водном судне.
-Проверка на практике функционирования и эффективности оборудования при чрезвычайных ситуациях.
-Оценка КПД установки.
-Расчёта         экономических         расходов,       себестоимости и окупаемости изобретения.
-Выявление достоинств и недостатков устройства.
Цели работы не могут быть достигнуты без решения нижеприведенных задач:
-Изучения движения воздушных масс над поверхностью океанов и морей. 
-Конструирования устройства для использования энергии ветра. 
-Выбора наилучшего способа размещения изобретения на корабле. 
-Изучения влияния механизма на животный мир и на природу в целом. 
-Количественного изучения получаемой электро- и механической энергии. 
Предмет исследования: ветрогенератор, гребной винт, водозаборная система
Объект исследования: механические и электрические явления. 
Описание научной работы
Главной задачей всей работы является математическое и практическое обоснование эффективности установки, поэтому работа проводилась поэтапно.
Первый этап.
Конструирование и рассмотрение возможных электрических и механических  схем для выбора наиболее оптимальных для водного транспорта. В ходе этого этапа решал проблемы, связанные с размещением, починкой, обслуживанием установки.
Второй этап.
Изучил и исследовал плавучесть и потопляемость различных  полых тел в зависимости от глубины их погружения.
Третий этап.
Изучил различные статистические данные,  опровергающие негативное влияние ветрогенераторов на флору и фауну. Экономических истолковал окупаемость и мощность установки, её методов улучшения и усовершенствования.
Четвёртый этап.
С помощью математических выкладок доказал, что установка выполняет положительную работу, а не отрицательную. С помощью данных программ 3D Компас и SketchUp рассмотрел возможное расположение оборудования на корабле. Виртуальные модели позволили нагляднее изучить составные элементы механической и электрической схем. Расчётная схема гребного винта позволила найти необходимые статистические данные, которые позволили доказать эффективность установки.
Пятый этап.
Это заключительный этап, в котором подвёл итог всей моей работы, перепроверив расчёты, убедился, что использование данного типа оборудования на морских судах способствует  не только сокращению использования топливных ресурсов, но и сохранению и накоплению электроэнергии для питания различных узлов корабля.
Актуальность  работы.
В процессе своего исследования мы пришли к выводу, что не исключена возможность установки, конечно же при определенных доработках, ветрогенератора на движущиеся объекты, например, на палубу корабля. Для достижения этой цели, а также для наибольшей экономичности и функциональности устройства, были установлены:
-Регулятор подачи воздуха.
-Насос для откачки воды
-Соединенные винт и вал ветротурбины.
-Система аккумуляторов.
-Карданные и зубчатые передачи.
-Распылители.
Практическая значимость.
Устройство решает широкий спектр задач, поэтому возможна установка его на любом типе    корабля.
 Научная новизна.
Устройство отличается от аналогов, так как оно может выполнять сразу несколько функций:
-Обеспечивать дополнительную работу гребного винта.
-Генерировать и сохранять электроэнергию.
-Питать электрооборудование.
-Обеспечивать энергией водозаборную систему во время ее работы в автономном режиме.
-Очищать ветротурбину и предотвращать ее перегрузку и деформацию.
Выводы.
В процессе своего исследования получил работающее устройство для экономии топливных ресурсов,   накопления и хранения электроэнергии и помощи  морякам при чрезвычайных ситуациях на кораблях при долгом плавании. Практические и теоретически   проверил эффективность установки и её продуктивность.
Результаты исследования.
Была изготовлена действующая и виртуальная модель устройства. Для модели установки использовал различные материалы и приспособления. Для ветротурбины использовал вентиляторы от блока питания компьютера, 2 Динамо-машины, также гребной винт, муляжи водозаборной, зубчатой, карданной систем. КПД ветрогенераторазначительно  выше дизельного, поэтому при дальнейших исследованиях,  есть возможность повышения КПД и срока службы установки.
Литература.
-А.М.Прохоров. Циркуляция атмосферы. Статья из Большой советской энциклопедии:3- е издание: изд. Советская энциклопедия, период с 1969 по 1978 гг.
-Х. П. Погосян. Общая циркуляция атмосферы. Л.:Гидрометеоиздат: 1972.
-А. А. Ломакин. Центробежные и осевые насосы: 2 издание. М.-Л.: Машиностроение, 1966.
-М.И.Будыко. Глобальная экология. М.: Мысль, 1987.
-Б. А. Балашов, Р. Р. Гальпер, Л. М. Гаркави и др.; Под общ. ред. Ю. А. Державца. Справочник «Редукторы энергетических машин». Л.: Ленингр. отделение, 1985.
-А. О. Шабалин, Н. П. Епихин, Н.И. Кабанов, Е. Б. Сильнов, М. С. Пуськов, В. А. Зимин, Ю. А. Павликов, Г. М. Кузнецов, Ю. Е. Титов, А. Б. Орлов, под общей редакцией Е. М. Фатеева. Ветродвигатели и ветроустановки. М.:ОГИЗ, 1948.
-А.О.Шабалин. Справочник по морской практике. М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1969.
-Популярная механика/ http://www.popmech.ru.
-«Вокруг» электронный журнал /http://trubagaz.ru/issue-oftheday/dorogie-vetrjaki/
-«Академия Энергетики» журнал/http://energoacademy.ru/ru/http://flot.com/publicatio..

РАСШИФРОВКА СТРУКТУРЫ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ,

МЕТОДОМ  МАЛЫХ КЛАСТЕРОВ

Попов Александр Сергеевич

МОУ «Лицей № 1» Р. Карелия г. Петрозаводск, 11«в» класс

Руководитель: Логинов Дмитрий Владимирович

к.ф.-м.н., старший преподаватель,

Петрозаводский государственный университет

Целью работы было разработать алгоритм моделирования структуры больших кластеров из малых атомных конфигураций, представляющих собой обломки нанотрубок и графеновые слои.

В рамках указанной цели решались следующие задачи:

1. Разработать алгоритм и написать программное обеспечение.

2. Реализовать в программе возможность расчета теоретических картин рассеяния рентгеновских лучей по формуле Дебая.

Актуальность исследования

Исследование структуры аморфных материалов, довольно сложная задача, что обусловлено отсутствием дальнего порядка в расположении атомов, нарушается трансляционная симметрия в расположении образующих его частиц. Для аморфных материалов применимо понятие ближний порядок. Метод Уоренна-Финбака позволяет рассчитать характеристики ближнего порядка, радиусы координационных сфер и дисперсии, а также координационные числа. Рассчитанные значения, не дают наглядности в представлении расположении атомов в области ближнего упорядочения. Метод компьютерного моделирования в сочетании с методами рентгенографии, позволяет построить теоретические модели, которые бы описывали расположение атомов в материале. 

Написанная программа включена в состав программного комплекса X-RAY разработанного на кафедре твердого тела Петрозаводского государственного университета (обработка результатов дифракционного эксперимента аморфных материалов) и позволяющего выполнить расшифровку структуры аморфных материалов.

Значимость и новизна исследования

Моделирование аморфной структуры однокомпонентных углеродных материалов довольно сложная задача, в следствии неупорядоченности в расположении атомов в веществе. Для аморфных материалов характерен ближний порядок в расположении атомов. Расшифровка структуры таких материалов, происходит в совокупности применяемых методов исследования: компьютерное моделирование и рентгенография.

К новизне исследования, можно отнести универсальность разработанного алгоритма, предназначенного для расшифровки многокомпонентных материалов, кроме того программа работает с универсальным типом файла данных, которые используются в других программных продуктах.

Основные результаты

В данной работе приведен алгоритм разработанного программного обеспечения, позволяющий производить моделирование атомной структуры системой малых кластеров. Программа имеет модуль визуализации полученной модели, встроенные органы управления позволяют увеличивать кластер и вращать его, для детального рассмотрения. Написанное программное обеспечение, может работать как с одноатомными моделями, а также кластерами, в которых присутствуют различные химические элементы. При создании различных атомных конфигураций, может использоваться до десяти малых кластеров, без ограничения на число атомов. Программа прошла успешное тестирование при создании кластеров больших размеров с числом атомов до 1мл. ат. В написанном программном продукте реализована функция анализа атомного кластера, на примере расположения атомов друг относительно друга на расстоянии меньше предельно допустимого межатомного расстояния. К достижениям, можно отнести универсальность разработанного алгоритма, пригодного для расшифровки многокомпонентных материалов, а также возможность программы работать с универсальным типом файла данных, которые можно использовать в других программных продуктах. В ходе работы, были сделаны выводы о возможной структуре исследуемых углеродных образцов. Расчет интенсивности рассеяния (I(s)) проводился по формуле Дебая, в предположении, что кластеры хаотически разориентированы. Установлено, что увеличение числа слоев в кластере, приводит к резкому увеличению интенсивности максимума (002) на кривой H(s), наблюдаемого на рентгенограмме гексагонального графита.

Основные результаты и выводы

В среде Microsoft Visual Studio 13 был разработан алгоритм и реализован в виде конечной программы пригодной для моделирования расположения атомов в области ближнего упорядочения.

Разработан алгоритм позволяющий производить моделирование кластера из совокупности малых атомных конфигураций. Алгоритм реализован в конечном программном продукте. И прошел тестирование.

Список использованной литературы

1. Харрис, П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI века. / П. Харрис – М.: Техносфера, 2003. – 336
2. Беленков, Е. А, Наноалмазы и родственные углеродные наноматериалы / Е. А. Беленков, В. В. Ивановская, А. Л ... Издательство ПетрГУ, 2013г. – 181с
3. Богатое семейство углеродных материалов, [электронный ресурс], http://www.modificator.ru/articles/carbon_mat3.html
4. Фофанов А.Д. Структура и ближний порядок в кислород- и углерод-содержащих системах с особыми свойствами // диссертация доктора ф.-м. наук. Москва. МГУ.– 1998. – C. 343.
5. Кучер Е.В., Фофанов А.Д., Никитина Е.А. Компьютерное моделирование атомной структуры углеродной составляющей шунгита различных месторождений // Электронный журнал «Исследовано в России» –2002. –102. – 1113 – 1121с.
6. Наноматериалы и нанотехнологии / В. М. Анищик [и др.]; под ред. В. Е. Борисенко, Н. К. Толочко. – Минск : изд. центр БГУ, – 2008. C. 375
7. Суздалев И. П. Нанотехнология: физикохимия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов / И. П. Суздалев. – М.: Комкнига, 2006. – 592 с
8. ARRY NanoMaterialsandNanotechnology, [электронный ресурс], режим доступа – свободный, http://arry-nano.com

Исследование колебаний маятника в магнитном поле неодимового магнита

Ф.И.О. автора работы: Баранова Вера Николаевна

Образовательное учреждение: МАОУ «Лицей №28 имени академика Б.А.Королёва», г. Нижний Новгород

Ф.И.О., должность и место работы научного руководителя: Кузнецов Олег Юрьевич, учитель физики МАОУ «Лицей №28 имени академика Б.А.Королёва», г. Нижний Новгород

КРАТКАЯ ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Объект изучения: пружинный и нитяной маятник в магнитном поле неодимового магнита.

Предмет исследования: изменения характеристик (период, частота, амплитуда, время затухания колебаний) маятников во внешнем магнитном поле.

Цель исследования: Целью данной работы являлось проведение исследования колебаний пружинного и нитяного физического маятника в  магнитном поле сильного постоянного неодимового магнита, т.е. выяснялось, как поле изменяет период колебаний, как меняется характер колебаний, скорость затухания, изменение амплитуды колебаний и многое другое. А также целью являлось создание простой установки по изучению нелинейных одномерных колебаний для школьников и студентов. Работа экспериментальная.

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ.

    Колебательные процессы наблюдаются во многих физических объектах и системах, теория колебаний широко применяется и используется в науке и технике и любое новое исследование нелинейных колебаний имеет важное значение как для теории, так и для практики. В частности, в данной работе предлагается простая экспериментальная установка для изучения нелинейных колебаний, которую можно использовать в школах и вузах для образовательного процесса. Моделирование различных зависимостей возвращающей силы от отклонения (координаты) от положения равновесия при разных конфигурациях внешнего магнитного поля также актуально и представляет научный интерес.

ЗНАЧИМОСТЬ И НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ.

    Проведенный авторами работы анализ литературы по нелинейным процессам показал, что в предлагаемой постановке задачи исследование изменений характеристик колебаний маятников ранее не проводилось в полном объеме и такое исследование весьма ново и значимо. Полученные экспериментальные результаты расширяют знания о нелинейных колебаниях «негармонического» осциллятора. 

Задачи:

• создать установку для исследования колебаний во внешнем магнитном поле;
• провести эксперименты, проанализировать данные, построить графики, выявить зависимости и закономерности, в том числе:
• измерить коэффициенты упругости пружин по построенным графикам зависимостей силы упругости от удлинения пружин;
• снять зависимость периода колебаний пружинного маятника от расстояния до магнита;
• исследовать характер колебаний в магнитном поле в зависимости от ориентации магнитного поля;
• изучить, как зависят основные характеристики колебаний (период, частота) от амплитуды колебаний;
• исследовать зависимость силы притяжения груза к магниту от расстояния до него;
• сравнить, как зависят периоды колебаний пружинного маятника в магнитном поле и при его отсутствии;
• исследовать, как меняется период (частота) колебаний нитяного маятника в магнитном поле по сравнению со случаем отсутствия поля;
• исследовать, каков характер колебаний и время затухания пружинного и нитяного маятников при использовании грузов из разных магнитных материалов (ферромагнетик, парамагнетик, диамагнетик);
• построить теоретические модели, объясняющие наблюдаемые закономерности, сравнить данные теории с экспериментом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

    Эксперименты проводились как с пружинным маятником, так и с нитяным.

    Период колебаний измерялся косвенно делением общего времени колебаний на количество колебаний. Удлинение пружин, расстояние от груза до магнита и длину нити в случае с нитяным маятником измеряли линейкой с ценой деления 1 мм. Силу притяжения груза к магниту измеряли динамометром.

    Была произведена серия экспериментов с пружинным маятником, где использовались 3 разных пружины с коэффициентами упругости (жесткостью), найденными экспериментально по наклону прямых зависимости силы упругости от удлинения пружин. Магнит был ориентирован по-разному, так что поле, хотя и было сильно неоднородным, преимущественно было направлено либо вертикально, либо горизонтально.

    При наличии внешнего магнитного поля магнита период колебаний пружинного маятника увеличивался, причем, чем ближе груз находился к магниту, тем большим было увеличение периода.   Колебания в магнитном поле были неизохронными, т.е. период зависел от амплитуды колебаний, в отличие от изохронных колебаний пружинного маятника в отсутствие поля.     Максимально увеличение периода достигало 45% от величины периода в отсутствии поля. Экспериментально было произведено снятие зависимости  силы притяжения между магнитом и грузом от расстояния.  Измерения осуществлялись при помощи динамометра. Фиксировались показания динамометра в момент отрыва груза от магнита.

    В продолжение данной работы планируется в дальнейшем сравнить полученные экспериментально значения периода колебаний с теоретическими расчетными.

    Колебания происходили таким образом, что пружина все время была растянута, сила упругости, соответственно, направлена вверх, а вот сила притяжения к магниту была в процессе колебаний направлена всегда вниз, т.е. сила притяжения действует так, как если бы уменьшалась жесткость пружины . Что касается уменьшения периода колебаний нитяного маятника в магнитном поле  в случае, когда груз стальной (из ферромагнетика), то сила притяжения груза к магниту направлена в ту же сторону, что и сила тяжести, действующая на груз,  и действует так, как если бы увеличивалось ускорение свободного падения . Период малых колебаний    , соответственно, уменьшался.

    Опыты по исследованию действия магнитного поля на период колебаний нитяного маятника, когда груз из парамагнетика (алюминий) и диамагнетика (латунь) свидетельствуют о том, что колебания сильно затухали, а период колебаний, хоть и уменьшался, но незначительно (примерно на 5%). Причем, затухание наиболее сильно наблюдалось с алюминиевым грузом. Характер колебаний при этом был таков, как будто бы на груз со стороны магнитного поля действовала сила вязкого трения. Это, по-видимому, объясняется тем, что внутри алюминиевого груза возникают индукционные токи Фуко, которые и приводят к демпфированию колебаний. 

    Эффективное g за счет действия магнитного поля увеличивалось и это приводило к большему уменьшению периода колебаний, чем увеличение его за счет затухания.

    Из литературы известно, что парамагнетик во внешнем неоднородном магнитном поле стремится в область сильного поля. Это и наблюдалось с алюминиевым грузом и это «стремление» способствовало затуханию колебаний. Можно также говорить о появлении индукционных токов Фуко внутри груза из парамагнетика, что и способствует демпфированию колебаний. В случае латунного груза колебания затухали не так сильно.

ИТОГИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

В результате экспериментально было установлено следующее:

• Период вертикальных колебаний пружинного маятника увеличивается в вертикальном магнитном поле постоянного неодимового магнита: до 45%, если груз стальной (ферромагнетик),  до 6%, если груз из латуни или алюминия;
• При этом характер колебаний пружинного маятника в магнитном поле – слабозатухающий, если груз стальной, умеренно затухающий, если груз латунный, и сильно затухающий, если груз из алюминия;
• Период колебаний нитяного маятника сильно уменьшался в вертикальном магнитном поле постоянного неодимового магнита (до 30%-40%,если груз стальной и до 5%, если груз алюминиевый или латунный);
• Характер колебаний нитяного маятника слабозатухающий (груз стальной), умеренно затухающий (груз латунный), сильно затухающий (груз алюминиевый);
• Была предпринята попытка качественно объяснить наблюдаемые в экспериментах эффекты изменения периодов колебаний во внешнем магнитном поле. Период колебаний пружинного маятника в магнитном поле увеличивался, так как сила притяжения груза к магниту как бы уменьшала эффективную жесткость пружины, а период колебаний нитяного маятника в магнитном поле уменьшался вследствие увеличения величины эффективного ускорения свободного падения.
• В поле обычного школьного полосового магнита наблюдаются аналогичные эффекты.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

[1]ТрубецковД.И., Рожнев А.Г. Линейные колебания и волны. – М.: Физматлит, 2001.

[2] Мандельштам Л.И. Лекции по колебаниям. Полное собрание трудов. Т. 4.–М.:Изд-воАН СССР,  1957.

[3]Рабинович М.И., ТрубецковД.И. Введение в теорию колебаний и волн. – М.: Ижевск: НИЦ Регулярная и хаотическая динамика.  2000.

[4] Магнус К. Колебания. –М.:Изд-во Мир,  1982.

[5]Крауфорд Ф. Волны. Берклеевский курс физики. Т. 3. – М.: Наука, 1974.

[6]Козлов С.Н., Зотеев А.В. Колебания и волны. Волновая оптика. – М.: Физический факультет МГУ, 2006.

[7] Ландау Л.Д., Лифщиц Е.М. Теоретическая физика.т.1. Механика. – М.: Наука, 1988.

[8] Кузнецов А.П., Кузнецов С.П., Рыскин Н.М. Нелинейные колебания. –М.: Физматлит, 2005.

Многие замечали, как в футболе или теннисе мяч летит по невероятной траектории. Но почему так происходит ответят отнюдь не все. В данной работе мы попытаемся изучить за счет чего происходит у мяча такой полет и рассмотрим частные случаи и применения в жизни такого удивительного эффекта.

Я очень люблю смотреть и играть в футбол. Я долго интересовался почему, когда в футболе исполняется штрафной удар, при сильной закрутке заметно, как мяч залетает по дуге в ворота. За счет чего. Я заинтересовался, почему это происходит.

Актуальностью данной работы является применение знаний  при решении задач на углубленном уровне.

Эффект Магнуса позволяет игрокам в пинг-понг и теннис отбивать "крученые" мячи, а футболистам - посылать "сухой лист", ударяя мяч по краю, тем самым закручивая его.

Эффект Магнуса — физическое явление, возникающее при обтекании вращающегося тела потоком жидкости или газа. Образуется сила, воздействующая на тело и направленная перпендикулярно направлению потока. Это является результатом совместного воздействия таких физических явлений, как эффект Бернулли и образования пограничного слоя в среде вокруг обтекаемого объекта.

Подробнее в файле :)

Защита человеческого тела от различного оружия являлась актуальной задачей на протяжении многих веков. Прогресс не стоит на месте, и бронежилеты постоянно совершенствуются. Они становятся все более прочными, теряя при этом вес и становясь все более комфортными для ношения. Как это достигается? Этому и посвящена наша работа. 

Цель моей работы: изучить свойства некоторых баллистических материалов и неньютоновской жидкости и экспериментально доказать возможности для создания более прочных и в то же время более легких бронежилетов.

В ходе теоретического исследования было изучено строение бронежилета, основные классы бронежилетов и материалы, используемые для бронежилетов.  Сегодня базовым материалом для гражданских и военных бронежилетов являются легкие баллистические ткани.  Примером легких баллистических материалов является теплостойкий металлизированный пузырчатый  утеплитель, строение которого мы изучили под электронным микроскопом, на базе РГПУ им. А.И. Герцена.

В ходе исследования мы экспериментально замерили силу удара, производимую тяжелыми предметами, исследовали уровень защиты теплостойкого металлизированного пузырчатого  утеплителя при стрельбе из пистолета и убедились, что он гасит удар.

Другим решением в области создания легких бронежилетов может стать броня на основе неньютоновской жидкости (жидкая броня).  Самым простым наглядным бытовым примером подобной жидкости выступает смесь крахмала с небольшим объемом воды. Такую жидкость мы и создали в домашних условиях и провели ряд опытов:

• исследовали уровень защиты при стрельбе из пистолета.
• провели опыт по забиванию гвоздей в деревянный брусок, плавающий в жидкой броне. Неньютоновская жидкость при ударе мгновенно твердеет, брусок остается на поверхности и гвоздь забит.
• провели испытание с бросанием яйца с большой высоты, помещенного в пакет с неньютоновской жидкостью – яйцо не разбилось.

Также исследовали баллистических свойств песка: произвели выстрелы в песок из пневматического Anics A-2002 Беркут. Песок находился в стеклянной плошке (первый экземпляр взят на берегу финского залива, второй куплен в строительном магазине). При выстреле песок поглотил энергию пули и предотвратил разбитие плошки.

Результаты проведенных опытов (все проведенные нами опыты записаны на видео) показали, что такие материалы как теплостойкий пупырчатый утеплитель и неньютоновская жидкость могут идти как один из компонентов бронежилета и такой жилет будет более доступным для людей (стоимость их будет невысокая ) и более легким.

Выполнил ученик 8 «В» класса

Ганюшин Артур

Научный руководитель

С.А.Эммануилова

         Своими  научными исследованиями я хочу принести пользу России. Целью моего исследования являлось повышение КПД альтернативного источника энергии солнечных батарей. 

         Я провел аналогию между сохранением энергии при закрытии цветка при недостаточной освещенности и закрытием поверхности солнечных батарей. Трудность заключалась в том, что  ни в литературе , ни в Интернете  подобных исследований я не нашел.  Кроме того, опыты я проводил в домашних условиях и имел только бытовые приборы. Потребовалась теоретическая  разработка данного вопроса и самостоятельное практическое проведение опытов. Рассчитал механическую работу, затраченную цветком. Для этого экспериментально определил центр массы и путь, проделанный центром массы. Опытами проверил объяснение для чего эта работа проводилась растением. Предложил собственное объяснение целесообразности  закрывания цветка при наступлении темноты. Полученное значение механической работы оказалось достаточно велико для растения, из чего я сделал вывод о    том, что не учитывать такую работу в жизни растений нельзя.

                  Провел аналогию работы цветка и  работы фонариков на солнечных батареях.     Путем  эксперимента доказал, что закрывание батарей при  недостаточном освещении повышает их КПД  .

         Поскольку таких исследований не проводилось, считаю, что  целесообразно повторить мои эксперименты и проверить выводы в лабораторных условиях Если мои выводы подтвердятся, а я считаю, что так и будет, то мои рекомендации о закрывании поверхности солнечных батарей при освещении недостаточном для их зарядки значительно повысят их КПД.

         Считаю свою работу полезной не только для экономики, но и как повышающую интерес к физике и показывающую, что если ставить перед собой исследовательскую цель, то ее можно добиться применив знания без больших материальных затрат.

Система электровоспламенения как альтернатива ударно-спусковому механизму.

Карнуп Герман Александрович.

ГБОУ школа №1151.

Цель работы: разработать более практичную замену ствольной коробке стрелкового оружия адаптированную под современное вооружение.

Электроцепь.

В работе я предоставил разработку системы электровоспламенения, способной выдавать электроимпульс с частотой 10Гц, которую можно менять, меняя емкость присутствующих в цепи переменных конденсаторов. Для расчета нужного количества энергии для работы цепи, я счел нужным сначала рассчитать параметры  электровоспламенителя, на роль которого я взял двойную спираль из вольфрамовой нити. Воспользовавшись формулами для расчета длины нити в спирали, количества витков и шага спирали, получил все нужные данные, в том числе и массу спирали. Для нахождения сопротивления спирали, зная, что удельное сопротивление вольфрама растет с повышением температуря, я воспользовался формулой, позволяющей найти сопротивление проводника в зависимости от его температуры. Используя полученные данные, воспользовавшись законом Джоуля-Ленца, нашел нужную силу тока. Получив, сколько нужно количества энергии, я рассчитал и настроил цепь на нужную частоту, а также обратил внимание на некоторые нюансы Так как по пути от источника энергии до электровоспламенителя ток проходит через цепь, то есть возможность поставить самые разнообразные системы предохранения.

Патрон.

В этой части я представил 2 типа разработанных мной патрона с электровоспламенителем: обычный и безгильзовый, в обоих порох воспламеняется от накала нити. Так же я описал их принцип работы и возможные варианты использования.

Актуальность, значимость и новизна.

Система электровоспламенения патронов почти нигде не используется и её исследования мало где ведутся, хотя она обладает массой преимуществ перед механикой, к примеру, её использование на боевых автоматизированных машинах дает возможность быть им более маневренными, менее габаритными, что позволит проводить боевые операции без людских потерь. Использование данной системе в стрелковом оружии солдата делает процесс ведения огня более удобным и значительно повышает его стрелковые характеристики. а электровоспламеняющиеся патроны делают выстрел более стабильным и однообразным, чем достигается постоянство боя. Система легко поддается ремонту, вместо сложных работ по демонтажу и замены деталей в механических УСМ достаточно просто заменить плату на другую, так как в системе почти не используются подвижные элементы.

Итог.

В итоге я получил универсальную систему воспламенения пороха в патронах, более компактную и практичную, чем механический ударно спусковой механизм. Её простота и возможность обширных настроек позволяет использовать оружие с этой системой во всех военных отраслях, не уступая уже устаревшему стрелковому оружию. Данная разработка дает толчок  в исследовании абсолютно нового вида оружия, совершенствования боевой робототехники и превосходство на поле сражений.

Каждый день в повседневной жизни человек сталкивается с искусственными источниками света. Мало кто задумывается, какие же лампы лучше всего подходят для использования в бытовых условиях. Одни ориентируются на цену, другие на яркость, третьи на долговечность, но вряд ли кто в состоянии грамотно оценить по множеству критериев, какая лампа будет самой эффективной и безопасной. И мы решили исследовать разные виды ламп по выбранным нами характеристикам.

В ходе проведенных исследований мы получили необходимые данные для выявления оптимального вида ламп. Выявили, что светодиоды являются наилучшим источником искусственного освещения для использования человеком в бытовых условиях. Спектр современных светодиодов близок к солнечному спектру, в отличие от люминесцентных ламп, в спектре которых выделяется линейчатый спектр ртути. За счет почти нулевого коэффициента пульсации, светодиодные лампы не вредят зрению, как например люминесцентные, коэффициент пульсации которых может превышать санитарные нормы. Светодиоды потребляют значительно меньше энергии, практически не нагреваются и мгновенно разгораются даже при низких температурах

Имплозия – симметрично сходящееся течение. Данное явление сопровождается концентрацией энергии в локальной области. Известным примером эффекта кумуляции энергии в течении имплозивного типа является задача Рэлея о схлопывании полого пузырька в жидкости . В представлениях до момента схлопывания (фокусировки) пузырька – tf,при малых радиусах r движение границы пузырька является ускоренным и описывается законом r ~( tf -t)^α с постоянным показателем α (0<α<1), причем в приближении несжимаемой жидкости показатель кумуляции α равен 0.4 (α = 0.4). Цель настоящей работы – изучение зависимости α от величины h, высоты столба жидкости. Данное исследование позволит расширить сферу использования данной модели, позволит более точно оценить применимость её для изучения явлений, сопряженных с имплозией.
В настоящей работе описаны результаты экспериментального исследования гидравлической модели цилиндрической имплозии в виде динамически создаваемого на плоской горизонтальной поверхности жидкого кольца (ограниченного по наружному радиусу жесткой стенкой). При осесимметричном растекании (сплющивании) кольца под действием силы тяжести внутренняя граница возникающего течения симметрично сходится, при этом скорость границы кольца нарастает с уменьшением ее радиуса, демонстрируя явление кумуляции.
Схема установки, моделирующей процесс цилиндрической имплозии, приведена на рис.1. Подвижная цилиндрическая перегородка (1) стоит на плоском прозрачном дне цилиндрического сосуда (2), заполненного водой до высоты h.
При быстром выдергивании перегородки (1) вертикально вверх образуется концентрично сходящееся к оси симметрии течение в виде скачка воды, иллюстрирующее процесс цилиндрической имплозии. Обработка результатов экспериментов производилась с помощью собственноручно написанной программы, позволяющей по серии фотоснимков определить зависимость r(t), коррекция результатов производилась путем ручного измерения пиксельного радиуса кольца в Paint.
В результате экспериментального исследования цилиндрической имплозии было получено, что такое течение имеет кумулятивный характер, аналогичный характеру схлопывания полого сферического пузырька.
Также было установлено, что показатель кумуляции α зависит от высоты столба жидкости h, причем данная зависимость не носит линейный характер, как предполагалось ранее. Перспективным направлением изучения модели является выяснение причин отклонения экспериментально полученных α от расчетных начиная с h = 1.7 см.

Исполнитель:
учащийся 10 класса МАОУ Лицей №130
Лазарев Никита Денисович

Научный руководитель:
учитель физики МАОУ Лицей №130
Бородин Игорь Дмитриевич

В мире всегда стояла проблема с тем, как быстрее и комфортнее добраться из пункта А до пункта Б. Человек пытается решить эту проблему, придумывая что-то новое. Началось всё с бревна, которое использовали как лодку, а теперь бороздим просторы космоса. Казалось бы, всё уже придумано, все виды транспорта, но оказывается нет, есть еще то, чего пока нигде нет. Им является необычный поезд, если его можно так назвать, магнитный поезд «Магнитка».

Цель: создание инновационного вида транспорта, который работает на другом принципе, в отличие от остальных.

Гипотеза: магнитный поезд может стать достойной заменой в будущем для других видов транспорта.

Задачи:

1. Рассмотреть магнитный поезд и принцип его работы.
2. Критерии к поезду как к транспорту.
3. Конструкция магнитного поезда и особенности конструкции.
4. Эксплуатация и уход за поездом.
5. Перспективы развития.
6. Создать миниатюрную модель магнитного поезда.
7. Сделать выводы по данному проекту.

Ход исследования по данной работе (Тезисы):

1. Сначала было исследован принцип работы поезда, выявлены все нюансы в ходе движения. Поезд приводит в движение сила Ампера, а томозят две силы: сила трения и сила так называемого электромагнитного торможения.

2. Была рассмотрена возможность использования этого поезда как транспорт. Выявлены кртерии к поезду, разработана конструкция поезда, представлены возможные характеристики поезда, описаны правила эксплуатации и тех. обслуживания, рассмотрены потенциальные места для использования магнитного поезда.

3. Создана миниатюрная действующая модель поезда, проедены эксперименты, и получены экспериментальные данные, которые подтвердили теорию.

Заключение

Выводы

1. Поезд приводит в движение сила Ампера, возникающая вследствие того, что проводник с током находится в магнитном поле магнитов. При разгоне поезда возникает тормозящая сила, зависящая от скорости, также есть еще и сила трения, которая препятствует движению, но в отличии от предыдущей она постоянна. В конечном итоге поезд выйдет на постоянную скорость, когда сумма этих трёх сил станет равна нулю.
2. «Магнитка» имеет массу достоинств:

а. Инновационность. Работает по совершенно новому принципу, который раньше не применялся;

б. У поезда простая конструкция;

в. Автономен, требуется лишь иногда заряжать аккумуляторы;

г. Простота обслуживания и изготовления;

д. Экологичность;

е. Высокие показатели КПД;

ж. Миниатюрную модель можно изготовить дома, из простой батарейки магнитов и медной проволоки использовать для проведения опытов и просто для развлечения.

Магнитка может заменить собой некоторые виды транспорта, например, лучше всего ее использовать в метрополитене, но можно и сделать без тросовый лифт, что тоже интересно. Можем сделать один большой вывод: гипотеза подтвердилась.

Список литературы:

1. Мякишев Г.Я., Синяков А.З., Слободсков Б.А.. «Электродинамика». 10-е изд., стереотип. - М.: Дрофа 2010 год. 453 стр.

Батарейка на воде: прошлое или будущее?

Золотов Павел, Жирухин Максим

Лицей при Томском политехническом университете

Руководитель: Шестакова Вера Васильевна, доцент кафедры «Электроэнергетические системы» Томского политехнического университета

Актуальность исследования. Сегодня практически в каждом доме применяются гальванические и аккумуляторные батарейки от 1,2 до 12 В – всем известные источники энергии для портативной переносной техники. Батарейки также очень актуальны для путешественников, оторванных от благ цивилизации. Обычные гальванические батарейки сравнительно недороги, компактны и удобны в использовании. Однако они имеют ряд серьезных недостатков. Например, неаккуратная транспортировка, попадание влаги, резкие изменения температуры сильно снижают срок службы батареек. При коротком замыкании или установке батарейки в неверной полярности возможна течь электролита. Кроме того, гальванические батарейки являются одноразовыми и имеют ограниченный срок годности. Лучшими характеристиками обладают аккумуляторные батарейки, которые можно заряжать от сети и использовать много раз. Но и цена таких устройств существенно выше. Аккумуляторы типа «Прогресс РВ», срок службы которых примерно 12 лет, стоят около 30000 руб. Владельцы аккумуляторов должны помнить, что перепады в напряжении при зарядке могут необратимо испортить такое дорогое устройство. Важно отметить, что существуют серьезные проблемы с утилизацией батареек и аккумуляторов, их нельзя выбрасывать вместе с бытовым мусором, так как на свалке они из-за неблагоприятных факторов хранения выпускают наружу сильнейшие яды, отравляющие воду, землю и воздух.

Возможно ли создание батарейки, лишенной указанных недостатков? В 1804 г. в печати было описано изобретение русского физика Василия Петрова, который соорудил электрическую батарею из 4200 чередующихся цинковых и медных кружков, разделенных тканью и  залитых обычной пресной водой. Напряжение батареи впечатляло – 1500 В, но и габариты были довольно внушительны – 40х200 см.

Цель исследования –  создать батарею по прототипу [1] с стабильным напряжением 12В, дружественную к экологии, компактную и удобную в использовании для питания портативной бытовой техники.

Первым шагом работы было определение необходимого числа пар пластин медь-цинк и их габаритов. Проведенные опыты показали, что от площади пластин напряжение зависит очень незначительно и составляет 0.7–0.8 В на пару. Ток от площади пластин зависит и увеличивается примерно на 30% при увеличении площади пластин с 25 см² до 100 м².Напряжение между парой пластин тем больше, чем меньше расстояние между пластинами, поэтому в качестве водопроницаемого изолятора была использована тонкая синтетическая ткань.

Каждая пара пластин размещается в отдельной ячейке (рис. 1). С помощью перемычки пластины приклеиваются друг к другу и после высыхания клея дополнительно промазываются по швам герметиком. Число ячеек в батарее – 16, что обеспечивает напряжение 12.2 В.  Пластины в соседних ячейках соединены попарно (медь-цинк) короткими (1,5 см) медными проводниками. Все ячейки помещаются в жесткий чехол с отверстиями для выводов (рис. 2).

Для батареи может быть использована обычная водопроводная вода. Эксперименты показали, что мощность батареи увеличивается примерно на 15-20%, если подсолить воду, но тогда на пластинах появляется окисная пленка и их требуется очищать каждые 3 дня, иначе напряжение через 10 дней снижается практически на 60%. Оптимальный результат был получен при применении дистиллированной воды.

Преимущества изготовленной батареи. Стоимость материалов для одного устройства несопоставимо мала по сравнению с аккумуляторами, имеющимися в продаже. Срок годности при грамотной эксплуатации и срок хранения временно неиспользуемой батареи, если пластины сухие, практически неограниченны.  Батарея экологически безопасна, все ее составные части можно утилизировать с бытовым мусором.

Габариты изготовленной батареи больше габаритов стандартных промышленных аккумуляторов, но масса меньше (без воды). Транспортировка батареи в походных условиях удобна, если нести воду в отдельной емкости.

Выводы. Медно-цинковая батарея, обеспечивающая стабильное напряжение 12В, может быть изготовлена из недорогих материалов, имеющихся в широком доступе.

Длительная экспериментальная проверка показала работоспособность батареи для качественного освещения помещений диодными лампами.

В дальнейшем авторы намерены увеличить мощность батареи для обеспечения качественной зарядки мобильных телефонов. Для этого, в частности, планируется изготовление специальной емкости для размещения пластин с помощью печати на 3D принтере по чертежу рис. 3. В ТПУ имеется возможность напечатать данную деталь бесплатно, стоимость материала оценивается примерно в 600 руб. Опрос 95 респондентов показал, что 84 из них охотно приобрели бы  подобную батарею для использования в быту.

Литература

Батарея Василия Петрова https://bast.ru/blog/batareya-petrova-istorija-akumulyatorov

1) Теневые методы визуализации оптических неоднородностей в газах и их чувствительность.

2) Автор: Парпиходжаев Илья Рустамович

3) МАОУ Лицей №130, г.Екатеринбург

4) Руководитель: Кротов Алексей Дмитриевич (ООО "Лаборатория резистивных материалов", инженер)

5) Целью данной работы является создание двух различных установок для визуализации оптических неоднородностей в газах и исследование их чувствительности, выявление параметров для оптимизации.

6) В процессе работы была собрана простейшая установка для теневой визуализации, затем была собрана, настроена,  и исследована чувствительность улучшенной установки на основе Шлирен-метода.

Суть исследования: помещая в исследуемые установки различные фиксированные оптические неоднородности (стационарные конвекционные потоки разных температур) с помощью написанной нами программы изучали получаемую теневую картину, её контраст. Текст программы представлен в работе.

После проведения дополнительного изучения явления рефракции и экспериментального исследования свойств конвекционных потоков, были получены колличественные значения чувствительности обоих установок, на основе приведенных качественных объяснений, выявления зависимостей, были получены параметры для оптимизации Шлирен-установки.

7-8) Новизна и значимость данной работы заключается в использовании написанной нами программы, что позволяет добиться большей точности при определении границы чувствительности, чем при наблюдении теневой картины «на глаз».

9) Направление дальнейшей работы – компьютерное моделирование происходящих процессов

Условия равновесия плавающего тела 

Исследование возможности применения мини ГЭС в условиях Южного Урала на примере реки Миасс

Маньков Семен Андреевич

Научные руководители Козин Александр Александрович, педагог дополнительного образования МАОУ «Лицей № 77 г. Челябинска».

Карпович Татьяна Владимировна, учитель физики МАОУ «Лицей №77 г. Челябинска»

МАОУ «Лицей № 77, г. Челябинска», класс 8

Проблема получения дешевой тепловой и электрической энергии особенно остра и актуальна для жителей, проживающих в удаленных районах от городов с развитой энергосистемой. Всю страну трудно полностью охватить сетью централизованного электроснабжения, потому, с учетом особенностей территории, целесообразно максимально использовать естественные экологически чистые возобновляемые источники энергии – солнце, ветер, воду. Поэтому актуальность задачи получения дешевой тепловой и электрической энергии вообще без затрат топлива – для многих регионов мира крайне высока. Однако если рядом с местом проживания есть река, то эту проблему можно решить с помощью минигидроэлектростанции (далее – мини-ГЭС).

Таким образом, в данной работе рассматриваются основные возможности использования мини-ГЭС, которые пока непопулярны в современном мире, но необходимы в будущем.

Цель исследования: Исследовать возможность установки мини ГЭС на реке Миасс.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи исследования:

1) Рассмотреть устройство гирляндной мини-ГЭС;

2) Изучить достоинства и недостатки использования мини-ГЭС;

3) Провести исследование и оценить возможность строительства мини-ГЭС в отдаленных и труднодоступных населенных пунктах Южного Урала на реке Миасс.

Объект исследования: Река Миасс.

Гипотеза исследования: электроэнергии, вырабатываемой мини-ГЭС на р.Миасс, будет достаточно для освещения нескольких частных домов, расположенных вблизи реки Миасс.

Научная новизна: Потребление электроэнергии от гирляндных мини ГЭС на Южном Урале.

Практическая значимость: Выработка электрической энергии для жилых домов.

Вопрос развития альтернативных способов получения энергии является одним из наиболее актуальных в настоящее время. Можно назвать следующие причины отказа от традиционных источников энергии: глобально-экологический кризис, политическое преимущество, экономическое значение нетрадиционных источников, социальная сторона, эволюционно-исторический подход.

В настоящее время действующие на территории России малые ГЭС обеспечивают около 2.2 млрд. кВт·ч/год, а их технических потенциал оценивается в 382 млрд. кВт·ч/год. Природные условия, характерные для европейской части России, могут обеспечить выработку электроэнергии на малых ГЭС, полностью удовлетворяющую потребности районов, экономика которых ориентирована на сельхозпроизводство. Строительство малых ГЭС позволит также эффективно использовать водные ресурсы рек в целях водоснабжения, рыболовства, транспорта.

В работе рассмотрены конструктивные особенности мини-ГЭС, их достоинства и недостатки.

Проект развития малой гидроэнергетики позволит создать региональные генерирующие мощности для производства дешевой электроэнергии. Электричество будет использоваться большей частью в месте производства. Ожидается, что стоимость электроэнергии для конечных потребителей из-за отсутствия накладных расходов на передачу снизится на порядок.

Для установки мини - ГЭС можно выбрать реку Южного Урала Миасс.

Она считается самой крупной рекой Челябинской области и является основной водной артерией Южного Урала.

Для проведения экспериментального исследования необходимо было выбрать место установки мини-ГЭС. Основными задачами было найти место на реке Миасс с шириной не более 5 метров, и с большой скоростью течения. Подходящее место было найдено в поселке Большое Баландино, находящееся на реке Миасс.

Для получения точных данных по скорости, течению глубине и ширине русла были проведены «полевые» испытания, где были измерены: скорость течения, ширина русла и глубина реки.

В целях расчета энергетического потенциала погружной мини-ГЭС в с. Большое Баландино выполнены следующие расчеты: частота обращения вала мини – ГЭС, угловая скорость вала. Зная угловую скорость, можно подобрать диаметр вала погружной ГЭС.

Выполнен анализ для выбора материала исполнения вала погружной мини-ГЭС. В качестве материала, из которого будет выполнен вал погружной ГЭС.

Для выбора генератора рассчитан момент силы, действующий на вал, скорость вращения вала. По полученным данным подобран генератор. Наиболее подходящими к использованию являются генераторы переменного тока производства компании «ВИНДЭК», предназначенные для ветряных электростанций и мини-ГЭС. Они имеют малые рабочие обороты и малый момент страгивания. Генераторы выпускаются как обращенной конструкции, когда вращается корпус генератора, так и обычной, с вращающимся валом. Постоянные магниты имеют защитное Ni - Zn покрытие, что обеспечивает гарантийный срок на магниты 10 лет. К установке примем генератор ВГ-10(28)/300.

Принимая во внимание полученные ранее результаты расчетов, можно сделать вывод, что при использовании данного генератора для установки погружной мини-ГЭС на реке Миасс в селе Большое Баландино, потребители смогут получить дополнительный источник энергии мощностью 10 кВт.

В работе рассмотрен срок окупаемости пректа. Учитывая стоимость генератора в размере 168 000 рублей, предположим, что стоимость остальных составляющих мини-ГЭС не будет превышать 100 000 рублей, а стоимость монтажа составит 30 000 рублей.

Таким образом, суммарные затраты составят 298 000 рублей.

Годовая выработка электроэнергии погружной мини-ГЭС составит: 87 600 кВт

Стоимость электроэнергии в Челябинской области для физических лиц в октябре 2016 года составляет 2 рубля 92 копейки за 1 кВт/час.

При этом экономия при использовании электроэнергии, производимой мини-ГЭС, может рассчитана следующим образом: Э = 87 600 * 2,92 = 255 792 руб./год

Таким образом, предлагаемая к установке мини-ГЭС окупится на втором году использования.

Результаты исследований реки Миасс говорят о том, что электроэнергии, вырабатываемой мини-ГЭС достаточно для электроснабжения нескольких жилых домов, расположенных вблизи реки.

При этом предлагаемый проект является достаточно экономически эффективным, имея срок окупаемости менее 2 лет.

В результате выполнения работы изучена существующая информация о способах ускорения масс электромагнитным полем и устройствах, осуществляющих этот способ. Были определены необходимые материалы для создания опытного образца модели. Создана действующую модель пушки Гаусса для демонстрации на уроках физики явления электромагнитной индукции. Проведены исследования, позволяющие оценить эффективность модели. Экспериментально установлено, что КПД установки составило 1,7%. Как показали баллистические испытания нашей установки, принцип электромагнитного ускорения масс можно с успехом использовать на практике при создании строительных инструментов пистолетного типа. Электромагнитные устройства, преобразующие энергию поля в энергию движения тела, в силу разных причин ещё не нашли широкого применения на практике. Наше электромагнитное устройство можно использовать на практике как экологически чистый, бесшумный, легкий, простой строительный пистолет. Мы считаем, что у нашего электромагнитного пистолета большие перспективы в применении в качестве инструмента в гражданском строительстве. Результаты эксперимента позволили сделать вывод о том, что формулы (3) и (4) не могут применяться в неизменном виде для расчетов пушки Гаусса, т.к. по мере движения снаряда внутри катушки, её индуктивность все время изменяется. Также определено, что для наибольшего эффекта импульса тока в соленоиде должен быть кратковременным и мощным. Параметры ускоряющих катушек, снаряда и конденсаторов должны быть согласованы таким образом, чтобы при выстреле к моменту подлета снаряда к соленоиду индукция магнитного поля в соленоиде была максимальна, но при дальнейшем приближении снаряда резко падала, а ток в ней уже был бы минимален и магнитное поле не мешало бы вылетать снаряду с другого конца обмотки. Также желательно, чтобы материал снаряда имел как можно более низкую проводимость. Это связано с тем, что возникающие в переменном магнитном поле в проводящем стержне вихревые токи приводят к потерям энергии.

В данной работе предлагается подход к решению задачи определения коэффициента трения путем проведения опыта. Для проведения эксперимента использовались: стол, поверхность которого не идеально гладкая; брусок, ширина и длина которого значительно меньше его высоты; заточенный карандаш; измерительная линейка. В результате проведения эксперимента я научилась определять коэффициент трения бруска о поверхность стола, используя законы статики.

Название научной работы: «Устройство для получения радиантной энергии.»
Автор работы: Извеков Дмитрий Валерьевич. 11 класс; МАОУ СОШ №2; г.Усть-Лабинск.
Научный руководитель: Матросова Людмила Стефановна;  учитель физики.
Цели:
-Конструирование, исследование возможностей, а также проверка на практике работы устройства для получения радиантной энергии.
-Расчёта         экономических         расходов,       себестоимости и окупаемости изобретения. 
-Выявление достоинств и недостатков устройства.
Объект исследования: электрические явления. 
Описание научной работы.
Главной задачей всей работы является практическое обоснование эффективности установки, поэтому работа проводилась поэтапно.
Первый этап. 
Конструирование и рассмотрение возможных электрических схем для выбора наиболее оптимального варианта.

Второй этап.
Создание отдельных элементов установки и сборка их в единую систему.

Третий этап.

Проводятся расчеты данных, при различных подключениях элементов установки.
Пятый этап.
Это заключительный этап, в котором подвёл итог всей моей работы, перепроверив расчёты, убедился, что использование данной установки способствует получению электроэнергии.

 Актуальность  работы.

Тема альтернативной энергетики стала очень актуальной в последнее время. Это связано с тем, что она использует неограниченные (или почти неограниченные) ресурсы, такие как ветер, энергия приливов и отливов, морских течений, энергия солнца и др. Так как устройство дает возможность получения неограниченного количества энергии, то, думаю, в современном мире оно имело бы большой успех.
Практическая значимость.
Устройство вырабатывает электроэнергию и занимает мало места, поэтому возможна установка его в любом частном доме. 
Выводы. 
В процессе своего исследования получил работающее устройство для получения радиантной энергии. Практические и теоретически проверил эффективность установки и её продуктивность. 
Результаты исследования.
Была изготовлена действующая модель устройства. Для модели установки использовал различные материалы и приспособления. На выходе удалось получить напряжение, равное 6 вольт. При дальнейшем развитии, можно увеличить мощность установки, увеличивая количество блок модулей.

Литература.
http://moluch.ru/archive/

http://zaryad.com/

https://teslauniverse.com/nikola-tesla/patents/us-patent-685957-apparatus-utilization-radiant-energy

Дерябин Александр Валерьевич

Россия, Тюменская область, г. Тюмень

Муниципальное Автономное Общеобразовательное Учреждение

Средняя общеобразовательная школа №25, 11 класс

 Для демонстрации различных презентаций, как реквизит, мне необходимо устройство с “эффектом Пеппера”. Проведенная исследовательская работа позволила подобрать наилучшие параметры устройства для создания “3D-пространства”, в котором объекты могут появляться и исчезать. Оптическая иллюзия известная с середины XVIII в., благодаря профессору  Джону Пепперу. Эффект активно используется шоу-индустрией, рекламодателями, музеями, которые используют современные проекционные технологии.

Цель исследовательской работы: Создать устройство, в котором используется “эффект Пеппера”, и  исследовать его характеристики. Определить наилучшие параметры устройства для получения качественного изображения.    

Задачи: Найти литературу; Найти варианты устройств, которые используют “эффект Пеппера”, изучить теоретическую схему работы устройства; Сделать устройства с разными параметрами; Определить параметры, от которых зависит качество изображения; Разработать технические характеристики устройства; Создать  изображения для устройства; Составить памятку для изготовления устройства.

Методы исследования:  1.Теоретический анализ литературы и материалов сети Internet;

2.Сравнительный анализ полученных в результате наблюдений данных с информационными источниками;

3.Моделирование различных значений в параметрах устройства;

4.Сравнительный анализ устройств разных размеров;

5.Фотографирование объекта для изображения;  

6.Изучение и обобщение полученных результатов, составление рекомендаций.

Объект исследования: Виртуальное изображение формата 3D.

Предмет исследования: Параметры устройства,  в котором используется “эффект Пеппера”. Гипотеза: Если можно подобрать параметры для устройства, которые позволяют получить качественное изображение в 3D, то это устройство можно использовать как реквизит  для демонстраций изображений, видеофильмов в домашних условиях.

Теоретическая значимость результатов исследования заключается в том, что я на основании полученных данных нашел оптимальный вариант устройства.

Практическая значимость работы - создание устройства с “эффектом Пеппера” как реквизита для демонстрации различных презентаций.

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ РАССЕЯНИЯ СВЕТА НА МИКРОЧАСТИЦАХ

Дичина  Регина Павловна, Нижегородская обл., г. Саров, МБОУ Лицей №3, 11класс

Мешков Евгений Евграфович, кандидат физико-математических наук, заведующий гидродинамической лабораторией СарФТИ НИЯУ МИФИ

При выходе ударной волны на свободную границу конденсированной среды вследствие проявления таких явлений, как откольное разрушение, развитие неустойчивостей на поверхности среды, образуется облако летящих микрочастиц. Это явление было обнаружено во ВНИИЭФ в 50-х годах прошлого века Ф.Григорьевым и С.Б.Кормером [1]. В 70-х годах 20-го века независимо от советских ученых это явление было обнаружено в США Эсеем [2]. Несмотря на длительную историю эти исследования ведутся по сей день как во ВНИИЭФ, так и за рубежом широким фронтом.

Актуальность и цель работы состоит в том, чтобы  понять природу данного явления и создать модель, отражающую физическую суть данного процесса, для дальнейшей возможности создания программы на базе ВНИИФа для математического моделирования параметров пыления от параметров ударной воны и наоборот, параметров  ударной волны от параметров пыления.

В настоящее время для исследования состояния среды с взвешенными частицами широко используются оптические методы измерений. Суть этих методов состоит в том, что среда облучается лучом света и по характеристикам рассеянного излучения определяются параметры среды, такие как скорость движения частиц и их распределение по размерам. Параметры рассеянного излучения зависят от скорости движения частиц, их электромагнитных свойств, размеров, ориентации в пространстве, концентрации. При рассеянии электромагнитного излучения на частицах, в зависимости от угла рассеяния изменяется интенсивность света, его поляризация и длина волны. В настоящее время существует теория рассеяния только на сферических частицах – теория Ми [3].

Была разработана экспериментальная установка в виде фотометрической полусферы, в фокусе которой помещается исследуемая микрочастица и облучается светом. Наш метод позволяет получать сферические капли или капли растворов солей различной концентрации на тонкой нити(паутине) и проволоках ~10мкм. В ходе экспериментов также подвешивались стеклянные сферы правильной формы размером 75мкм, 150мкм на тонкой нити резинного клея и проволоки 10мкм. Регистрация излучения, рассеянного от исследуемой микрочастицы осуществлялась путем фотографирования выходных торцов световодов на ПЗС матрицу фотоаппарата Nikon Coolpix 8800 c размером 3264х2448 пикселей. По интенсивности свечения выходных торцов световодов определялась величина рассеянного от микрочастицы излучения в направлениях, соответствующих местоположению на полусфере входных торцов световодов.

Получены экспериментальные данные по рассеянию света на сферических микрочастицах примерно согласующиеся с теорией Ми [3]. Определены основные проблемы, и варианты их решения, для повышения качества экспериментальных данных и проведения дальнейших исследований в этом направлении.

Литература

1. В.А.Огородников, А.Г.Иванов, А.Л.Михайлов и др. О выбросе частиц со свободной поверхности металлов при выходе на неё ударной волны и методах их диагностики // Физика горения и взрыва, 1998, т. 34, №6, с. 103-107.
2. R. Asay and L.M. Barker // J. Appl. Phys. 45, 2540 (1974).
3. Г. ван де Хюлст. Рассеяние света малыми частицами.// М., 1961. – 536 с.

Аннотация

    В данной работе содержится краткий литературный обзор по  теме катушка Тесла и магнетрон. В ходе работы были повторены конструкции катушек Тесла с напряжением приблизительно 3кВ и 50кВ на вторичной обмотке в домашних условиях. Оценена возможность ионизации атмосферного воздуха башней Ворденклиф в радиусе 100км. Продемонстрирована возможность свечения разряженного газа при прохождении через среду микроволнового излучения создаваемого магнетроном.

Краткое содержание работы

В работе рассмотрена краткая биография Николая Тесла, великого физика, инженера и мечтателя, изобретателя резонансного трансформатора (катушки Тесла), пытавшегося безуспешно создать всемирную систему беспроводной передачи электроэнергии, началом которой должна была стать башня Ворденклиф.

В работе рассмотрены физические  явления, лежащие в основе работы такого устройства как катушка Тесла. При работе катушки Тесла создаётся мощное электромагнитное излучение (в диапазоне высокочастотных радиоволн), которое способно порождать переменный ток в отдельном проводнике и воздействовать на разряжённый газ. В ходе экспериментов с катушкой Тесла было выяснено что, напряжение на контактах проводника внесённого в электромагнитное поле катушки Тесла тем выше, чем больше его длина, чем лучше он заземлён и чем меньше расстояние между проводником и катушкой Тесла.

Башня Ворденклиф не была завершена, но это не помешало возникновению мифа о свечении газа на колоссальной территории. Поэтому в работе  произведён расчёт  примерного энергопотребления башни, и высказаны обоснованные сомнения о возможности существования данного исторического факта. Для проверки возможности свечения газа под действием микроволнового излучения, в поле электромагнитного излучения магнетрона вносилась лампочка с разряженным газом, неоном.

Проделанная работа может использоваться в качестве дополнительного материала при изучении вопросов связанных с мощными электромагнитными излучениями в радиодиапазоне на уроках физики в старших классах.

Тезисы:

Название: "Радиационная угроза. Создание особых условий для ликвидации аварий на АЭС"

Автор: Работу выполнила: Славгородская Алина Андреевна. Образовательное учреждение: ГБОУ Школа №1474/1. Научный руководитель: Соломатина Ольга Юрьевна. Место работы: ГБОУ Школа №1474/1. Должность: Учитель физики

Цели: Основная цель исследования - выяснить, как ионизирующее излучение влияет на биологические ткани; выяснить основные причины аварий на АЭС и их последствия; сделать сравнительный анализ противорадиационной защиты, которая существует и используется на сегодняшний день (выявить достоинства и недостатки)

Задачи: Главная задача - создание противорадиационного костюма для ликвидации аварий на АЭС. На основе выявления недостатков у "предшественников", я стремлюсь создать совершенную защитную систему со множеством функций, позволяющих максимально адаптироваться под окружающие условия.

Актуальность: 

   Ни одна система в мире не может гарантировать 100% безопасность, а малейшие просчёты могут повлечь за собой целые катастрофы. Есть вещь, которую мы не видим, не ощущаем. Она окружает нас повседневно в смиренном виде, почти не обладает возможностью нанести вред биологическому организму. Но её полная мощь способна уничтожить нас. Имя ей радиация. С запуском первого ядерного реактора, человечество овладело особой и незримой мощью – мощью атома. Прорыв в науке изначально предзнаменовал светлое будущее, однако люди ещё не до конца осознавали с какими трудностями им придётся столкнутся. Мы пытаемся подавить проблемы, убрать их из своей жизни, но в случае с радиацией не всё так просто. Отказаться от ядерной энергетики на данный момент просто немыслимо, ведь с каждым годом потребность человечества в энергии возрастает. Неужели мы навсегда окажемся в плену своих страхов? Нет, существует другой выход. С объединением наших усилий мы способны совершать открытия и изобретать нечто невероятное, возможно пока выходящее за рамки возможного. Идеи рано или поздно воплощаются в реальность. Моя основная задача на сегодняшний день – разработка особого условия для ликвидации аварий на АЭС. Этим особым условием должен стать костюм противорадиационной защиты, который будет возможно применять в зонах с повышенным радиационным фоном. Я пытаюсь создать максимально эффективное и инновационное изобретение на основе анализа текущего положения ядерной промышленности, адаптировать его под экстремальные условия. Сегодня я пробую вступать в борьбу с взбунтовавшимся невидимым врагом.

Итоги: 

   В ходе данного исследования был разработан противорадиационный костюм "IRAMUS" (Ирамус) (пока на теоритической основе), позволяющий перебывать в зонах с высоким радиационным фоном. На данный момент ведётся устранение недостатков проекта, добавление новых функций, улучшение системы охлаждения тела оператора. Основной защитой от ионизирующего излучения в конструкции выступают элементы-инфильтраторы (см. рис.), которые изготавливаются из свинца и вольфрама. Тяжёлую конструкцию позволит переносить экзоскелет c двухуровневым энергитическим контуром. 

Литература:

• Название: «Radiation. Doses, Effects, Risks». Автор: «UNSCEAR» (Книга составлена на основе данных, собранных Научным Комитетом по Действию Атомной Радиации) Издательство: «Мир». Год: 1990г.
• Название: «Радиация: Невидимый убийца». Автор: М.А. Харченко. Год: 2011г.
• Название: «Основы прикладной ядерной физики и введение в физику ядерных реакторов» Автор: В.С. Окунев. Издательство: Baumanpress. Год: 2015
• Название: «Физика ядерных реакторов» Автор: В.И. Владимиров. Издательство: URSS Год: 2015
• Название: "Собрание научных трудов. Том 6" Автор: И.В.Курчатов. Год: 2013

Рассмотрен альтернативный гребным винтам способ создания силы в воде тяги: с помощью вибрирующего движителя (вибродвижителя). Принцип его работы заключается в том, что, при совершении им вибрационных движений в воде, его передняя поверхность испытывает меньшее лобовое сопротивление, чем задняя. Этого можно добиться выбором формы движителя: например, полусферы («чашечки») или полого полуцилиндра, закрытого с торцов. Разработано несколько конструкций кораблей с описанным выше движителем - виброходов - построено несколько моделей и проведены их исследования. Использованные при построении материалы: пенопласт, фанера, оцинкованная сталь, пластик, алюминиевый профиль, краска, герметик, а также - детали конструктора LEGO Mindstorms 2.0.

Были проведены исследования и построены графики зависимости скорости виброхода от скорости движителя и от его площади. В качестве движителей были использованы полусферы и полые полуцилиндры разных размеров: от 4 до 15 см. Модели позволяли изменять частоту колебаний движителя от 0,5 до 2 Гц. и размах колебаний от 4 до 6 см. Схемы движения чашек были как синфазные, так и противофазные. В процессе исследования был выявлен интересный эффект, когда маленькая чашка создавала такую же силу тяги, как и большая чашка, но с меньшим волнением. Это навело автора на мысль - а что, если вместо одной  большой чашки использовать несколько маленьких? Для проверки этой гипотезы был создан четырёхчашечный движитель и проведена серия экспериментов с ним, которая подтвердила правильность этой мысли.

Выводы:

1. Вибродвижитель действительно создаёт силу тяги в воде и вызывает движение виброхода.
2. Имеет место необычная зависимость скорости движения от площади движителя.
3. Движители большой площади вызывают сильное волнение, на что уходит много энергии двигателя. По-видимому, лучше использовать набор из нескольких небольших движителей, чем один большой.
4. Противофазная схема вызывает более плавное движение судна. Она нам представляется предпочтительнее.
5. Исследования необходимо продолжить.

Автор: Капелюшников Андрей Сергеевич

Школа: Государственная Столичная Гимназия (ГСГ)

Руководитель: Косаурова Динара Рафековна (учитель физики)

Основная часть: Голография появилась относительно недавно, но, несмотря на это, она не стала сверхпопулярной технологией, хотя её было бы полезно применить в некоторых сферах деятельности, таких как медицина, машиностроение и т.д. К сожалению, познания большинства людей, а тем более школьников о голографии ограничивается тем, что её можно увидеть в паспорте или тем, что голографические изображения висят в политехническом музее. Мой проект направлен на популяризацию голографии как физического явления, так и в качестве перспективной технологии для использования в будующем.

Актуальность: Голография является перспективным направлением, но, к сожалению, она не проходится в школьной программе, к тому же о ней знает далеко не каждый взрослый.

Итог: Научно-популярная книга по теме «голография»

 Устройство представляет собой систему излучателей электромагнитных волн различной частоты. Однако, свет, попадая на какой-либо предмет, начинает оказывать давление по линии своего распространения, то есть отталкивать этот предмет. Но в целях проекта не только отталкивание, но и притяжение различных объектов. Для этого предлагается использование низкочастотных излучателей для генерирования магнитного поля большой амплитуды и высокочастотных – для получения электрического. Магнитное поле высокочастотного излучателя меньше, чем поля низкочастотных генераторов, но ток, возбуждаемый этим полем в диэлектрике будет превосходить остальные ввиду наличия ёмкостного сопротивления диэлектриков, уменьшающегося с повышением частоты. Магнитное поле подаётся импульсами из-за того, что его направление периодически меняется. Действие же собственного магнитного поля высоких частот мало по сравнению с ним.

С помощью камеры Вильсона экспериментально исследуется фон альфа-частиц в помещении. Проведен статистический анализ частот появления парных альфа-событий. Обнаружено два вида статистик появления альфа-частиц в помещении, одна из них подчиняется закону Пуассона. Предварительные данные показали, что их возникновение не связано с различными погодными условиями и солнечной деятельностью.

Использование поверхностных течений для очистки мелких водоёмов.

Автор работы: Турищева Полина Игоревна

Научные руководители: Башкатов Юрий Леонидович (зам. зав. кафедры физики СУНЦ НГУ,             доцент, к.ф.-м.н.)

Кроковный Павел Петрович (старший преподаватель НГУ (Кафедра физики ускорителей ФФ))

Образовательное учреждение: СУНЦ НГУ

Явление:

С помощью колеблющегося вертикально поршня в форме горизонтального цилиндра на поверхности жидкости можно создать волны. При изменении частоты и амплитуды колебаний поршня можно увидеть, что вода удаляется от него, либо приближается, в результате возникновения пары разнонаправленных вихрей. В зависимости от их направления центральная струя либо направлена от поршня, либо в нему(рис.1). Мы решили исследовать это явление и оценить возможность использовать его для очистки мелких водоёмов от бытового мусора.

Актуальность:

Исследуемое нами явление активно изучается не более нескольких лет, поэтому мы постарались объяснить причины его возникновения и постараться с его помощью устранить проблему загрязнения мелких водоёмов бытовым мусором, так как

в 21 веке экологические проблемы становятся всё более и более актуальными, а количество людей, готовых заниматься физическим трудом постоянно уменьшается.

Цели/план работы:

• Собрать установку (рис.2), воспроизвести явление и качественно его объяснить
• Найти зависимости от изменения значимых параметров установки (размера цилиндра, частоты/амплитуды колебаний цилиндра, формы поршня) (рис.4)
• Оценить пригодность данного явления для очистки водоёмов

Описание работы, методы:

Для исследования поверхностных течений мы собрали уникальную установку, с использованием лампового проектора, который увеличивал изображение, следовательно уменьшались погрешности при обработке данных. В качестве маркёров поверхностного течения мы использовали древесные опилки. Стоит отметить, что это именно поверхностное явление. В наших экспериментах при глубине жидкости более 3см увеличение столба жидкости никак не влияло, это связано с тем, что скорость движения частиц жидкости уменьшается экспоненциально с увеличением глубины.

В качестве источника волн использовался осциллятор с задаваемой частотой, но прибор имел ограничения по мощности, поэтому были сняли видео с экспериментами на разных частотах вне жидкости, после чего видеозаписи были обработаны с помощью программного обеспечения Pasco Capstone. и в результате нам удалось построить график зависимости амплитуды от обратной частоты(рис.5), что впоследствии позволило посчитать ускорение источника в зависмости от частоты, пользуясь формулой гармонических колебаний , где –ускорение, -амплитуда, -частота.

После этого была произведелена серия экспериментов с жидкостью и цилиндрическим поршнем, в результате которых было выявлено 4 режима поведения жидкости: волны от цилиндра (), вихри с центральной струёй, направленной от цилиндра (), квазистоячие волны (), вихри с центральной струёй, направленной к цилиндру (). После этого было исследовано влияние формы поршня поверхностные течения. В наших опытах мы использовали шар, треугольник, квадрат, прямоугольник, шестиугольник. Было выяснено, что от формы поршня не зависят критические частоты, при которых изменяется характер течения, зато зависит количество вихрей на поверхности, мы связываем это со степенями симметрии фигур.

Итоги исследования:

• Ключевым фактором поворота вихрей мы считаем ускорение источника: при достижении порогового значения (16 Н/м на нашей установке), под поршнем образуется область кавитации (полость в жидкости, заполненнаяпаром самой жидкости), как следствие возникает область пониженного давления и жидкость устремляется в эту область.
• От формы поршня волн качественно явление не зависит, меняется пространственное расположение вихрей на поверхности жидкости.
• На скорость поверхностного потока влияет ширина цилиндра, частота и амплитуда его колебаний.
• Мы получали вихри с радиусом действия около 60 см при диаметре цилиндра 3см, проверить максимальный возможный размер вихря не позволила кювета. Поверхностные течения успешно притягивают шарики от пинг-понга, которые мы использовали в качестве имитации мусора. Мы считаем, что данное явление может быть использовано для очистки водоёмов, так как оно безопасно и способно работать автономно.

Список использованной литературы:

• Punzmann, N. Francois, H. Xia, G. Falkovich,and M. Shats. Generation and reversal of surface flows by propagating waves.Nature Physics 10,658–663(2014)
• https://wikipedia.org/wiki/Неустойчивость_Кельвина_—_Гельмгольца
• А.А. Короновский,А.Е.Храмов “Пространсвенно-временные структуры ряби Фарадея”
• «Гравитационно-капиллярные волны на поверхности жидкости» д.ф.-м.н. Б.П.Безручко, Т.В.Диканев, А.М.Захаревич Саратовский Государственный Университет
• Michael Shats «Capillary wave turbulence» 2011

Каждый из  нас знаком с игрушкой неваляшкой. Но не все знают строение и принцип работы игрушки. Между тем, до сих пор неваляшка является примером гениальной инженерной конструкции. В своей работе я рассказываю не только о строении неваляшки, но также создаю устройство, которое функционирует по принципу этой игрушки. Для того, чтобы наяву сконструировать объект, мне потребовались знания о центре масс, принципе рычага и силе тяжести, а также программирование.  В своем исследовании я проводила эксперименты, наблюдения, измерения, расчеты, которые помогли мне определить центр тяжести изучаемого тела, а затем запрогаммировать его на колебательные движения. 

Актуальность данной работы состоит в том, что разработанное на основе принципа игрушки неваляшки устройство имеет практическое значение: его можно использовать как тренажёр для тренировки реакции и устойчивости у спортсменов-легкоатлетов и у детей. 

Целью работы является исследование колебательных процессов и их применение на практике, а также создание своей конструкции по типу игрушки неваляшки и программирование её.

Задачи работы следующие: изучить назначение центра тяжести тведого тела, найти центр тяжести экспериментального объекта, разместить в нем самостоятельно сконструированный механизм и запрограммировать его, рассмотреть возможности применения экспериментального объекта в быту и в повседневной жизни.

Новизна моего исследования состоит в том, что разработано уйстройство тренажер "Крутышка" и механизм автоматического управления данной конструкции.

В ходе проделанной работы я изучила назначение центра тяжести тверлого тела, нашла центр тяжести экспериментального объекта, разместила в нем самостоятельно сконструированный механизм и запрограммировала его, рассмотрела возможности применения экспериментального объекта в быту и в повседневной жизни.

https://yadi.sk/i/lcHRF67B3CG7EQ

В работе ассматривается математическая модель, описывающая значения параметров набегающего свехзвукового  потока за косым скачком уплотнения без учета диссоциации на фронте скачка уплотнения. Результаты расчета приведены в графической форме.

В работе мы изучаем течение жидкости в узком зазоре между цилиндрами и выясняем, при каких условиях все жидкие частицы могут быть возвращены в исходное положение с помощью движения границы.