Исследовательская работа Самодельные приборы для определения изменения погоды

Министерство образования и науки Республики Бурятия

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Шарагольская» СОШ

Научно-практическая конференция «Шаг в будущее»

Тема: «Самодельные приборы для

определения изменения погоды»

Выполнил: Кожевников Андрей, 8 класс

Научный руководитель: Цыдыпылова Людмила

Арьяевна, учитель физики

2009 г.

Оглавление:

I. Введение

II. Основная часть

1. История исследуемого вопроса

2. Простейший барометр

3. Барометр «осиновый»

4. «Штормгласс"

III. Заключение

IV. Литература

I. Введение

Я живу в селе Шарагол. Учусь в 8-м классе. Утром, отправляясь в школу, я всегда смотрю показания термометра. Если стоят сильные морозы, то все об этом только и говорят, сверяют показания своих термометров, обсуждают: какая погода была сегодня, и какая будет завтра, и, вообще, какая будет в этом году зима, и какое будет лето, будет ли лето дождливым или сухим, а значит, будет ли год урожайным. Показания синоптиков не всегда оказываются верными, зато старики знают много народных примет. Однажды я услышал от одного старожила, что все деревья реагируют на погоду: перед ненастьем чешуйки шишек хвойных деревьев плотнее прижимаются друг к другу, а в сухую погоду, наоборот, раскрываются, отчего шишка становится ершистой. Также срубленные ветки деревьев могут выпрямиться или наоборот загнуться. Вот и мне захотелось хоть немного научиться предсказывать погоду.

Конечно, я мог бы использовать барометр или прослушать прогноз погоды, но гораздо интереснее оказалось сделать своими руками прибор, который покажет изменение погоды, и пронаблюдать его действие.

Цель моей работы - наблюдение за погодой с помощью самодельных приборов.

Методы исследования:

1. Изучение и анализ литературы по данному вопросу

2. Изготовление самодельных приборов

3. Наблюдение за работой самодельных приборов

II. Основная часть

1. История исследуемого вопроса

Погода - это состояние атмосферы в какой-то физический момент или отрезок времени, характеризующееся совокупностью метеорологических величин и явлений. Можно говорить о погоде, наблюдаемой в данную минуту или наблюдавшейся в какой-то момент в прошлом, о погоде одного дня, месяца или сезона и т.д.

Характеризуют погоду или с помощью приблизительных, упрощённых, обобщающих терминов (облачная, дождливая, тёплая, сухая, жаркая, холодная, ветреная, сырая), или всей совокупностью значений метеорологических величин (например: полная облачность, дождь, ветер северный, температура воздуха 10ºС и т.д.

Поскольку в областях высокого атмосферного давления погода чаще всего бывает лучше, чем в областях низкого давления, то в принципе рост атмосферного давления (о котором свидетельствует увеличение высоты столбика ртути в барометре) с некоторой вероятностью может служить признаком улучшения погоды, а понижение давления (уменьшение высоты столбика ртути) - предвестником её ухудшения, хотя условия погоды определяются далеко не одним атмосферным давлением.

Впервые измерить атмосферное давление удалось итальянскому учёному Эванджелисту Торричелли, ученику Галилея в XVII веке.

Опыт Торричелли состоит в следующем: стеклянную трубку длиной около 1м, запаянную с одного конца, наполняют ртутью. Затем, плотно закрыв другой конец трубки, её переворачивают, опускают в чашку с ртутью и под ртутью открывают конец трубки. Часть ртути при этом выливается в чашку, а часть её остаётся в трубке. Высота столба ртути, оставшейся в трубке, равна примерно 760 мм. Атмосфера давит на поверхность ртути в чашке. Ртуть находится в равновесии. Значит, давление в трубке равно атмосферному давлению. Если, например, атмосферное давление равно 740 мм рт. ст. , то это значит, что воздух производит такое же давление, какое производит вертикальный столб ртути высотой 740 мм.

Повторить опыт Торричелли не можем, т.к. ртуть - ядовитая жидкость, но можно изготовить много разных приборов, реагирующих на изменение атмосферного давления и влажности воздуха.

2. Простейший барометр

Я взял стеклянную колбу, налил подкрашенную воду примерно на одну треть колбы и опустил в неё тонкую стеклянную трубочку. Нижний конец трубочки не должен доходить до дна колбы, верхний конец трубочки пропустил через пробку выше горлышка. Место соединения пробки и трубочки, пробки с колбой хорошо залепил пластилином. На трубочку нанёс деления, чтобы легче было заметить уровень воды в трубочке. Барометр готов.

Рисунок 1

Рисунок 2

Рисунок 3

Если атмосферное давление повышается, то вода в трубке опускается ниже уровня воды в колбе, если же собирается дождь и атмосферное давление уменьшается, то вода в трубке поднимается выше уровня воды в колбе. На трубочку нанёс деления, чтобы удобнее было следить за подъёмом воды в трубочке.

3. Барометр « осиновый»

Я сходил на речку, срубил там веточку ивы и воткнул в щель забора. Потом я заметил, что если палочка загнулась, то значит, будет дождь, а если палочка прямая, будет тепло. Через несколько дней веточка засохла и перестала реагировать на погоду. Тогда я решил провести эксперимент с сосной, с берёзой, с осиной. Больше всего понравилась мне осина.

Срубил ветку осины диаметром примерно 3 см, длиной 1,5 м. Прибил к стене сарая двумя гвоздями. Ветка должна находиться в таком состоянии, чтобы при опускании вниз её свободного конца (перед ненастьем) и поднятии вверх (к ясной погоде) перемещалась параллельно стене, не задевая её. Сделал зарубки и подписал «сухо», «осадки».

Рисунок 4

Мой барометр работал всё лето, к концу лета стал хуже реагировать на изменения погоды, т.к. стал засыхать.

В октябре прибил новую ветку, но на морозе дерево замерзает и не показывает никаких изменений.

Рисунок 5

4. «Штормгласс»

В этом учебном году я прочитал роман Ж. Верна «Дети капитана Гранта». Там

говорилось о приборе, который называется штормгласс.

А что же такое «штормгласс»? Ж. Верн описывает его так: «Стеклянный сосуд, содержащий смесь, изменяющую цвет в зависимости от направления ветра и насыщенности атмосферы электричеством». Штормгласс можно изготовить самостоятельно. Я долго искал рецепт смеси и наконец нашёл его в журнале «Физика в школе». Рецепт такой: «Растворить 3,5г камфары, 2,6г селитры и 1,8г нашатыря в 71г чистого спирта». Эта порция рассчитана на пробирку шириной 2 - 2,5 см в диаметре.

Как же следует пользоваться прибором? Погоду угадывают по переменам, которые происходят в смеси, помещённой в пробирку. В ней образуются красивые кристаллы, которые то растут, то распадаются. По виду содержимого такой пробирки можно очень просто и точно предсказать погоду, если принять во внимание следующее:

Прозрачная жидкость предвещает хорошую погоду;

Мутная жидкость - дождь;

Мутная жидкость с маленькими звёздочками - грозу;

Маленькие точки - туман, сырую погоду;

Большие хлопья (зимой) - снег;

Большие хлопья (летом) - небо, покрытое облаками;

Нити в верхней части жидкости - ветер;

Кристаллы на дне - густой воздух, мороз;

Маленькие звёздочки (зимой при ясной погоде) - снег на второй или третий день. Чем выше поднимаются кристаллы зимой, тем сильнее будет стужа.

Селитру попросил в кабинете химии, камфара и нашатырь в сухом виде нигде не продаются. Спрашивал во многих аптеках. Пришлось купить камфарный спирт и нашатырный спирт.

Но этот опыт у меня не удался, никаких хлопьев, кристаллов я не заметил. Возможно из-за того, что вынужден был купить спирты камфарный и нашатырный, да и чистый медицинский спирт тоже в аптеках не продаётся.

Рисунок 6

Рисунок 7

При изготовлении и наблюдении за приборами я ознакомился со следующей литературой:

1. П.Д. Астапенко «Вопросы о погоде», издательство «Гидрометеоиздат», Ленинград, 1986г.

2. Л.Д. Ландау, А.И. Китайгородский «Физические тела», издательство «Наука», М. 1978г.

3. М.Н. Алексеева «Физика - юным», издательство «Просвещение», М. 1970г.

4. Ф.Д. Бублейников, И.Н. Веселовский «Физика и опыт», издательство «Просвещение», М.1970г.

5. А.В. Пёрышкин «Физика 7 класс», издательство «Дрофа», М. 2005г.

6. Журнал «Физика в школе» №6 - 2008г.

III. Заключение

Моя работа представляет большой интерес для окружающих. Простейший прибор, изготовленный из колбы, стоит в кабинете физики на демонстрационном столе, и учащиеся наблюдают за изменениями уровня жидкости в трубочке.

Работу с осиной продолжу с наступлением тёплых дней, возможно, возьму еловую ветку.

А вот опыт с штормглассом не удался, надо искать порошок камфары.

Мои исследования показали:

1. Имея всё необходимое, любой желающий может изготовить простейший прибор для наблюдения за погодой

2. За погодой можно наблюдать с помощью самодельных приборов

3. Использование таких приборов актуально для садоводов - любителей, огородников. Они не требуют больших затрат, и просты в использовании.

IV. Литература

1. П.Д. Астапенко «Вопросы о погоде», издательство «Гидрометеоиздат», Ленинград, 1986г.

2. Л.Д. Ландау, А.И. Китайгородский «Физические тела», издательство «Наука», М. 1978г.

3. М.Н. Алексеева «Физика - юным», издательство «Просвещение», М. 1970г.

4. Ф.Д. Бублейников, И.Н. Веселовский «Физика и опыт», издательство «Просвещение», М.1970г.

5. А.В. Пёрышкин «Физика 7 класс», издательство «Дрофа», М. 2005г.

6. Журнал «Физика в школе» №6 - 2008г.