Исследовательская работа " Железная птица"

ХVII городская научно-практическая конференция школьников
           «Ученик, учитель, наука, наукоград»

 

 

 

 

 

 

Исследовательская работа

Тема: «Железная птица.»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнена учеником  4 класса «А» МБОУ «Лицей»

Налевиным  Алексеем

 

Научный руководитель:

Учитель начальных классов

МБОУ «Лицей»  г Протвино

Дынина Ольга Васильевна

 

 

Протвино 2020 год

                            Оглавление.

 

1.     Введение.

2.     Основная часть.

2.1.  Из истории авиации.

2.2.  Как устроен самолет?

2.3.  Почему самолет летает?

2.4. Проведенные опыты.

3.     Практическая работа.

3.1. Сборка  модели  палубного истребителя.

3.2.  Исследовательская работа. Изготовление и испытание бумажных самолётиков на время и дальность полетов.

4.     Мастер – класс для одноклассников.

5.     Интересные факты.

6.     Выводы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение.

Актуальность темы: однажды мы с родителями летали в Крым на самолете. И вот сидя в салоне этой «железной птицы», я смотрел в иллюминатор самолета и у меня появилось много вопросов: как же эти «машины», которые тяжелее воздуха, так легко поднимаются в небо? Какая сила удерживает их в воздухе? И что же вообще такое – самолет…

Цель работы:

Ответить на вопрос: « Почему самолет летает?»

Задачи исследования:

Познакомиться с историей авиации, узнать об устройстве самолета и принципе полета самолета. Узнать какие бывают самолеты и собрать модель палубного истребителя. С помощью экспериментов решить задачи исследования.

Изучить влияние формы крыла и носа самолёта на дальность и продолжительность полёта.

Объект исследования: бумажные самолётики разных моделей.

Гипотеза: возможно, на дальность полёта влияет форма носа самолёта, а на продолжительность полёта влияет размах крыльев самолёта.

Методы исследования:

1. Информационный поиск (книги, интернет)

2. Экспериментальный и теоретический метод изучения полета бумажных самолетов

3. Наблюдения.

4. Сравнительный анализ. 

5. Обобщение         

 

2. Основная часть

2.1.История авиации.

 

 

О полетах люди мечтали с незапамятных времен. Тысячи лет люди с восхищением и завистью наблюдали за птицами, легко и свободно парящими высоко в небесах.

Русский фольклор насчитывает немало сказок и легенд о фантастических существах и людях, обладающих "дьявольской" силой и умением летать по воздуху. Мысль о возможности летания жила в народе, переходя из поколения в поколение. До нас дошли былины о Тугарине Змее, сказки о Коньке-Горбунке, о Кощее Бессмертном, о ковре-самолете, на котором летал Иван-царевич.

Знаменитый художник Леонардо да Винчи занимался вопросами полетов. Ещё в 1505 году он написал работу «О летании птиц».

Первым, кому удалось подняться в воздух, был француз Жан Пилатр де Розье. В 1783 году он взлетел на воздушном шаре, созданным братьями Монгольфье из пергамента. Но этот шар не был управляемым и просто летел по ветру.

 

Созданию настоящих самолетов способствовали планеры. Благодаря крыльям планер поднимается в воздух, но вот взлететь самостоятельно планер не может, потому что у него нет ни мотора, ни пропеллера.

В 19 веке над проблемой создания летательного аппарата тяжелее воздуха для полетов человека работал русский инженер Александр Федорович Можайский.

Он сказал:

"Человек не имеет крыльев и по отношению веса своего тела к весу мускулов в 72 раза слабее птицы... Но я думаю, что он полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума".

Можайский построил самолет, который назвал «Жар-птицей», с широкими, прямоугольными крыльями. Ему удалось совершить на нем недолгий полет. Аппарат получился неустойчивым, он накренился набок и поломал крыло.

Можайский считается изобретателем самолёта. В 19 веке самолёт называли аэропланом. То есть планирующим, летящим в воздухе.

Над созданием аэропланов работали конструкторы разных стран.

Братья Райт, живущие в Америке, совершили тысячи успешных полетов на своих планерах, но в начале 1903 года им пришла в голову мысль оснастить один из планеров мотором.

17 декабря 1903 года братьями Райт был совершен первый управляемый полет на аппарате тяжелее воздуха (аэроплан с мотором). Их полёт продлился всего несколько секунд, но это был настоящий успех.

 

С этого момента в истории человечества началась эра авиации. Слово «авиация» происходит от латинского «авис», в переводе – «Птица». Авиация — это воздушные средства передвижения, воздушный флот.

 

2.2. Как устроен самолет?

Самолёт — летательный аппарат, тяжелее воздуха, для полётов в атмосфере с помощью силовой установки и крыльев. Неподвижное крыло отличает самолёт от вертолёта, а наличие двигателя — от планера.

Конструкция самолета.

Фюзеляж самолета. Основной частью самолета является корпус, который называется фюзеляжем.

Крылья. По обеим сторонам фюзеляжа находятся крылья. Благодаря крыльям самолет взлетает и держится в воздухе.

Хвостовое оперение. На фюзеляже размещено оперение, которое придает машине устойчивость. Оперение бывает горизонтальным и вертикальным. Устойчивость необходима, чтобы самолет не «завалился» в полете на крыло, как это произошло с первой машиной Можайского.

Важная часть самолета — шасси. Это колеса на толстых шинах. Шасси – это взлетно-посадочное устройство, благодаря которому осуществляется успешный взлет и плавная посадка. Во время полета шасси убирают внутрь фюзеляжа или крыла, чтобы уменьшить сопротивление воздуха.

Двигатель или силовая установка. Это устройство является основной движущей силой, что толкает летательный аппарат вперед.

Ученые работают над созданием все лучших и лучших моделей. Но каким бы совершенным ни был современный лайнер, он по-прежнему имеет фюзеляж, крылья и мотор.

2.3. Почему самолет летает?

Я провел опрос своих одноклассников и друзей. Задал им интересующий меня вопрос: «Почему самолет летает?». Я опросил 30 человек.

15 % из них ответили – ему помогает воздух, который есть под крыльями;

20 % - у него есть мощный двигатель;

25 % - у него есть крылья;

Самый популярный ответ (55 %) - не знаю, но хочу узнать.

Самолеты весят значительно больше вытесняемого ими воздуха. Что же их удерживает в небе? Оказывается, им помогает подъемная сила.

Как же эта сила возникает? Крылья самолета специальной формы, которая называется аэродинамическая (снизу крыло плоское, а сверху выпуклое). Во время полёта крыло самолёта как бы разрезает воздушный поток на две части. Форма крыла такова, что верхний поток должен преодолеть больший путь для того, чтобы соединиться с нижним в одной точке. Значит, он двигается с большей скоростью. А раз скорость больше, то и давление над верхней поверхностью крыла меньше, чем под нижней. Из-за разности давлений и создается подъемная сила, которая толкает крыло вверх, отрывает самолет от земли и держит его в воздухе. Нам стало понятно, зачем самолету крылья! Именно они удерживают его в воздухе.

Но подъемная сила работает только в том случае, если самолет движется в воздухе с большой скоростью.

У самолетов очень мощные двигатели, которые сообщают крылатой машине большую скорость. Другими словами, самолёт не может летать, если не будет двигателей, которые создают тягу. А для того, чтобы оторваться от земли и подняться в воздух, самолёт должен сначала промчаться на большой скорости по земле.

Я выяснил, что самолет движется вперед с помощью двигателей благодаря силе тяги. Она преодолевает силу торможения самолета (сопротивление воздуха), а подъемная сила преодолевает земное притяжение (силу тяжести). И самолет летит!

 

                    2.4. Проведенные опыты. Опыт № 1 

«Чем выше скорость потока воздуха у поверхности, тем меньше его давление на эту поверхность». Эту теорию доказал известный ученый Даниил Бернулли.

Чтобы доказать эту теорию, я провел элементарный опыт.

Если дунуть на шарик, то он улетит. А что будет, если дуть на него постоянно и с одной и той же скоростью? Я сделал это при помощи обычного фена.

Понадобится:

- шарик (для пинг-понга)

- фен для сушки волос

Описание опыта:

- Взял шарик.

- Включил фен, направляем струю воздуха вверх и поместил над ним шарик.

 

 

 

Струя воздуха поднимает шарик вверх, но он не улетает, а постоянно находится в воздушном потоке и легко управляется феном. Объяснение: Струя быстро двигающегося воздуха имеет меньшее давление, чем воздух вокруг неё. Это значит, что она буквально засасывает шарик. Кроме того, по схожим причинам давление воздуха над шариком меньше, чем под ним, и это позволяет шарику не падать.

Значит предметы тяжелее воздуха под действием воздушного потока способны летать. Этот же процесс происходит с самолетом в воздухе.

 

Опыт № 2.

 

Воздушный змей – самый простой и самый древний летательный аппарат. Можно сказать, прародитель авиации. Чтобы змей взлетел, нужно хорошенько разбежаться. Тогда ветер подхватит его и унесёт высоко в небо. На него тоже действует подъемная сила.

Чтобы показать наглядно действие подъемной силы, я провел простой опыт.

Я взял лист бумаги за края руками и поднял над головой. Лист как бы лежит на воздухе. А потом попробовал побежать. Лист начал вырываться из рук вверх, хотел взлететь! Это и есть действие подъёмной силы. Для возникновения подъёмной силы надо, чтобы лист двигался навстречу ветру.

 

 

 

 

 

Опыт № 3

Турбореактивный двигатель создает тягу при помощи выходящих из двигателя газов. В этом опыте я надул воздушный шарик и отпустил его. Он полетел потому, что из него очень быстро начал выходить воздух. Точно такой же процесс происходит в турбореактивных двигателях.

 

 

 

 

 

 

 

3. Практическая работа.

3.1.Сборка модели палубного истребителя.

Используя полученные знания о самолетах, я решил собрать модель палубного истребителя. Это самолет, который взлетает с палубы корабля.

Сначала я изучил схему сборки модели, разобрал детали на мелкие и более крупные. Самолет я собирал в несколько этапов:

- сборка корпуса истребителя (фюзеляж),

- присоединение крыльев к корпусу,

- сборка носа самолета и прикрепление его к корпусу,

-  присоединение хвостовой части,

- присоединение шасси.

3.2.Исследовательская работа.

Изготовление бумажных самолетиков и их испытание на дальность и время полета.

Для изучения влияния формы крыла и носа самолёта на дальность и продолжительность полёта, я сделал из бумаги шесть моделей самолетиков. Все они были с разной формой крыльев и носа. Затем я произвел запуск каждого самолета и пронаблюдал как они летают, а также измерил дальность и время их полетов.

Модель № 1 Селезень

Модель № 2 Планер

Модель № 3 Стремительный

 

 

Модель № 4 Стрела-1

 

 

Модель № 5 Стрела-2

 

Модель № 6 Летучая мышь

Результаты своих исследований я записал в таблицу:

 

 

 

 

Дальше и дольше всех пролетела модель «Планер», у нее очень широкие крылья, и этот самолетик дольше «планировал» и поэтому этому преодолел большое расстояние. Но очень хорошие результаты показал «Стремительный», он пролетел большое расстояние за очень короткое время.

В результате исследования я сделал выводы: 

-          чтобы отправить самолет на максимальную дистанцию, нужно как можно сильнее бросить его вперед;

-          для достижения максимального времени полета следует забросить самолет на максимальную высоту, чтобы он дольше планировал вниз; лучшей скоростью и устойчивостью обладают самолеты с острым длинным носом (Например, «Стремительный»);

- изменяя форму крыла бумажного самолетика, увеличивая размах его крыльев, можно изменить дальность и время его полета. Чем шире и длиннее крылья самолетика, тем дольше время его полета (Например, «Планер»).

 

 

 

 

  4.Мастер-класс для одноклассников.

   

В своем классе я показал модели бумажных самолетиков, которые я сделал и провел мастер класс. Мы решили сделать модель «Селезень» из листов цветной бумаги. Ребята выбрали разные цвета, чтобы потом провести соревнования.

Я подробно рассказал и показал все этапы складывания самолетика из бумаги. У моих одноклассников получились отличные самолеты.

Мы решили испытать наши самолеты и провести соревнования на дальность полета в спортивном зале школы.

Перед началом соревнования я рассказал своим одноклассникам правила для успешного запуска бумажных самолетиков:

-          чтобы отправить самолет на максимальную дистанцию, нужно как можно сильнее бросить его вперед;

-          для достижения максимального времени полета следует забросить самолет на максимальную высоту, чтобы он дольше планировал вниз.

  

 

 

                                                                                                                            

В результате трех попыток победителями оказались:

- Тамбов Артем

- Соболь Тоня

- Чернобай Артем.

В дальнейшем мы планируем сделать другие модели и провести соревнования не только на дальность полета, но и на максимальное время полета.

5. Интересные факты:

1.      Пассажирские самолеты летают на высоте 10 километров. Они летают так высоко для того, чтобы самолет расходовал меньше топлива. На высоте воздух более разреженный, и самолет, который летит высоко, летит гораздо быстрее, чем тот, что летит внизу. Так получается из-за меньшего сопротивления воздуха.

2.      На высоте всегда хорошая погода. Пролетая над облаками, самолет не попадает под дождь, снег или град, а просто пролетит сверху над ними.

3.      В 10 километрах над землей очень холодно – 50 ⁰ С.

4.      Оказывается, что пускание самолетиков - целая наука. Родилась она в 1930 году, когда стали использовать бумажные самолётики для тестирования новых идей при конструкции реальных самолётов. В целях экономии дорогих материалов, таких как пластик, металл, дерево, использовали бумагу, которая была более доступной.

5.      Согласно Ассоциации бумажного самолетостроения, самолет из бумаги, запущенный в открытый космос, не будет летать, он будет планировать по прямой линии. Если самолетик из бумаги не столкнется с каким-нибудь предметом, он может вечно парить в космосе.

6.      Самый большой размах крыльев бумажного самолета составляет 12, 22 см. Самолет с такими крыльями смог пролететь почти 35 метров перед тем, как столкнулся со стеной. Был сделан студентами из Нидерландов.

7.      Спортивные состязания по запусканию самолетиков из бумаги проходят на мировом уровне. Придумал их британец Энди Чиплинг. Многие годы он с друзьями занимался созданием бумажных моделей и в 1989 году основал Ассоциацию Бумажного Авиастроения.

8.      Чемпионат мира по запусканию бумажных самолетиков впервые состоялся в 2006 году. Он проходит раз в три года в Зальцбурге, в огромном стеклянно-сферической формы здании, которое называется «Ангар-7». 

 

 

6. Выводы.

Я нашел ответ на свой вопрос «почему летают самолеты?» В результате работы понял, что вопрос полета волновал людей многие тысячелетия, веками люди изучали полет птиц, создавали на их манер летательные аппараты самых немыслимых форм.

Я узнал о первых изобретениях и их создателях в области авиации. Разобрался и понял, как возникает подъемная сила крыла. Узнал, кто первый смог объяснить ее возникновение. Изучил строение и принципы полета самолета.

Я понял, почему самолет летает. Благодаря двигателям (которые создают силу тяги и приводят самолет в движение), крыльям (форме крыла) и подъемной силе крыла (которая образовывается из-за разности давлений при поступательном потоке воздуха во время движения).

Мне очень понравилось собирать модели самолетов. Я планирую собрать другую модель военного самолета. А также после изучения истории и принципов полета самолета мне очень захотелось посетить международную аэрокосмическую выставку МАКС, которая проходит  в городе Жуковском.

 

 

 

 

 

 

                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скачано с www.znanio.ru