Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение "Средняя общеобразовательная школа № 18"

Конкурс рефератных работ «Макеевские чтения» 2016

«Автомобиль: экономия + экология»

Авторы: Ефарова Диана,

 Гришина Елена, 9 класс

Научный руководитель:

Лукьянова Ольга Георгиевна

учитель математики.

Миасс, 2016

Оглавление

Введение. 3

I. Основная часть. 3

1.1. История возникновения автомобиля. 3

1.2. Экология и математика. 5

1.3. Какое топливо экономичнее?. 6

1.4. Плюсы и минусы установки ГБО.. 6

1.5. Акция «День без автомобиля». 7

1.6. Интересные факты.. 8

II. Решение производственных задач с применением математического аппарата  9

Заключение. 9

Список литературы. 10

Приложения

Приложение 1. История автомобиля

Приложение 2. Экология

Приложение 3.  Установка газового оборудования

Приложение 4.  Акция «День без автомобиля»

Приложение 5. Задачи

Приложение 6.  Машины будущего

Приложение 7.  Финансовый расчет стоимости  использования различных видов топлива автомобилем ВАЗ – 2107

«Нельзя допустить, чтобы люди направляли на свое

собственное уничтожение те силы природы,

 которые они сумели открыть и покорить»

(Ф. Жолио - Кюри, физик, лауреат Нобелевской премии.)

Введение

Автомобиль на сегодняшний день – это оптимальное средство передвижения как на территории города, так и по бездорожью. Как же должно развиваться автомобилестроение, чтобы обеспечить нас чистым воздухом и при этом  быть экономичным?

Актуальность работы: в настоящее время остается актуальной экологической проблемой, связана с огромным количеством выбросов вредных веществ в атмосферу. Поэтому нам представляется интересным исследование влияния автомобилей на окружающую среду - цель работы.

Для достижения поставленной цели мы ставим перед собой следующие задачи:

1.            Изучить историю происхождения автомобилей.

2.            Проанализировать, какие города наиболее сильно загрязнены выхлопными газами.

3.            Систематизировать эффективные пути решения экологической проблемы.

В своей работе мы использовали следующие методы:

1) сбор и анализ литературы по теме;

2) сравнение;

3) обобщение.

                                               I. Основная часть

1.1. История возникновения автомобиля

  Первые машины появились в 1768 году. Именно тогда появились паросиловые автомобили, способные без помощи лошадей перевозить человека (а иногда и двух). Уже в 1806 году изобретатели обратили свое внимание на двигатели внутреннего сгорания. Однако первому бензиновому двигателю было суждено появиться только в 1885 году.

История первых машин, движимых электрическими двигателями, оказалась довольно извилистой и неоднозначной. Первые модели появились в самом начале двадцатого века. Сначала они произвели настоящий фурор, а уже через два года интерес общественности к ним иссяк – скорость маленькая, да и тяга в сравнении с другими двигателями, незначительная. В начале двадцать первого века все снова заинтересовались электродвигателями, в расчете найти безопасный, малотоксичный и экологически чистый вид энергии для автомобиля.

Кто придумал машину - Первопроходцы?

Что-то похожее на первый автомобиль изобрел простой крепостной Леонтий Шамшуренков, который жил в Нижнем Новгороде. (Приложение 1. рис.1), 1 ноября 1752 года его изобретение было представлено в столице Российской Империи – Санкт-Петербурге. Самоходная четырехколесная коляска могла разгоняться до пятнадцати километров в час и везти двух человек. Изобретатель представил общественности и первый счетчик пройденного пути, так называемый верстометр. В 1791 году Иван Кулибин, гениальный изобретатель, представил свое детище – трехколесный экипаж, который мог передвигаться самостоятельно (Приложение 1. рис.2). Он же сумел поставить первый рекорд скорости для самоходной машины – 16,2 км/ч. Кулибин очень любил свою машину и часто разъезжал на ней по улицам Санкт-Петербурга, вызывая в восхищение у прохожих.

В Европе изобретатели активно работали над бензиновыми двигателями. Главным автомобильным инженером Европы считается Карл Бенц, сумевший изобрести четырехтактный бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Кроме Бенца над подобными двигателями работал Рудольф Дизель (Приложение 1. рис.3).

Самый первый Мерседес

Компания Даймлера с этой работой справилась наилучшим образом, и к концу 1890 года появился известный на весь мир автомобиль, который был назван в честь дочери основателя компании – Мерседес Даймлер.  

Мерседес, мощностью 35 лошадиных сил – это настоящее достижение и вершина мастерства инженеров того времени (Приложение 1. рис. 4).

Первый автомобиль в России

Россия хоть и отставала от иностранных производителей автомобилей, но все же со временем поняла перспективы в развитии этого направления промышленности. Первым автомобилем, который появился в России, был французский красавец «Панар-Левассор» — французский автомобиль, привезенный в Россию в 1891 году Василием Навроцким. Однако, несмотря на это, впервые авто на улицах Москвы первые авто появились только в 1899 году. В это время в стране разрабатывались и собственные модели автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и первым таким серийным автомобилем стал «Автомобиль Фрезе и Яковлева», который был представлен впервые публике в 1896 году (Приложение 1. рис.5).

1.2. Экология и математика

На сегодняшний день в мире около 500 миллиардов машин, их выхлопные газы производят более 200 вредных веществ (Приложение  2. рис. 1). Ежедневно атмосфера загрязняется вредными веществами, которые находятся в составе выхлопных газов автомобилей. К основным веществам относятся: оксид углерода – 19%, углеводороды – 9% и оксиды азота – 12% (Приложение 2. рис.2). Как не удивительно, но на III место самых грязных городов России попал Санкт-Петербург, со своими 5 миллионами жителей. Здесь за год в воздух попадает около 500 тысяч тонн вредных веществ, из которых 85% приходиться на выхлопы машин. Также последние годы Питер удерживает за собой лидерство в России по увеличению выбросов вредных отходов в окружающую среду в процентном соотношении (Приложение 2. рис.3). В Москве (II место) каждый год в воздух попадает около миллиона тонн вредных веществ в год, из которых 93% приходиться на машины. Самое печальное - количество вредных выбросов ежегодно увеличивается (Приложение 2. рис.4). Если сравнивать обстановку с выбросами от работы автомобилей в России с обстановкой в странах Запада, то можно заметить, что при большей плотности автомобилей количество загрязнений от них в западных городах гораздо меньше, чем в российских. Это связано с тем, что:

v  в российских автомобилях используется некачественное топливо;

v  на российских дорогах еще много старых автомобилей, у которых плохая фильтрация выхлопов;

v  российские автомобильные дороги мало приспособлены для передвижения большого количества автомобилей, в результате чего двигатель автомобиля работает не в оптимальном режиме и дает много выбросов.

1.3. Какое топливо экономичнее?

Большинство машин работают на бензине, но, есть такие автомобили, которые работают на дизельном и газовом топливе. Мы провели финансовый расчет стоимости  использования различных видов топлива автомобилем ВАЗ – 2107 (применение жидкого топлива (бензин АИ – 95), газообразного (газ - Пропан, газ – Метан) и, заглядывая в будущее, электрического двигателя) на расстоянии 20 км в течение года (Приложение 7.).

Наиболее дешевый вариант при использовании машин с альтернативным двигателем, но так как в нашей стране электромобили еще на дорогах не используются, выходит, что наиболее дешевым является вариант использования топлива газа Метан.

1.4. Плюсы и минусы установки ГБО

(Газа – баллонное оборудование)

+ более чистое топливо, почти не оставляет отложений и нагара на поршнях и цилиндрах что увеличивает срок службы двигателя;

+ моторное масло остается работоспособным более длительный срок;

+ газа тратится на 2-3 литра больше чем бензина, но его цена в два раза ниже отсюда следует ЭКОНОМИЯ денежных средств (первые 30-50 тыс. пробега эта ЭКОНОМИЯ средств будет уходить в счет погашения затрат на покупку и установку ГБО), а в последствии идет сплошная выгода. Маршрутные ГАЗели на газе ходят до 600 тыс. км., потом двигатель разбирают он намного чище, чем после бензина на 200-300 тыс. км. пробега;

- двигатель теряет в мощности;

- можно настроить ГБО так, что двигатель не потеряет в мощности, но при этом в камере сгорания увеличиться температура, она будет выше, чем при использовании бензина, что неизбежно приведет к быстрому износу (Приложение 3. рис.1, рис.2).

1.5. «Акция «День без автомобиля»

Человек любит комфорт, и машина предоставляет его, даря быстроту передвижения и отсутствие давки, но большинство людей не задумывается над тем, что помимо комфорта наносится также вред окружающей среде. Это и загрязнение воздуха выхлопными газами, и аварии с летальным исходом.

Всемирный день без автомобиля отмечается ежегодно 22 сентября. С 2008 года к праздничным мероприятиям присоединилась и Россия. Всемирный день без автомобиля 2016 отмечают не только активисты движения, экологические организации, но и простые граждане, обеспокоенные состоянием воздуха в атмосфере. Мнения о том, в какой стране впервые произошла данная акция, разнятся. Одни приписывают этот день Англии (1997-й г.), другие – Франции (1998-й г.). Однако необходимо упомянуть, что первые подобные акции устраивались еще в 1973 году в рамках нефтяного кризиса. А в декабре 1994 г. во время конференции в Испании представители многих стран призвали к периодическому проведению таких мероприятий. Если в первые годы празднования к данному движению примкнули только около 20 городов, то уже к 2001 году их насчитывалось более 1000 из 35 государств.

Во Франции в этот день перекрывается центр Парижа, и жителям предлагают воспользоваться велосипедами. В Белоруссии высаживают деревья и кустарники, всем оставившим машины у дома на остановках общественного транспорта вручают поощрительные призы. В Минске организуется бесплатный проезд для автолюбителей.

В России происходит снижение цены на проезд в общественном транспорте (выпускаются специальные билеты), устраиваются велопробеги. Но не все города РФ участвуют в этой акции. В 2008 году она была впервые проведена в Москве, но результат ее оказался плачевным. Столичные водители не стали отказываться от комфортного передвижения по городу. Также этот день был отмечен в Курске и Санкт-Петербурге. В 2009 году к празднованию присоединилась Уфа, в 2011 – Краснодар, Зеленоград,  Калуга, Самара, в 2013 – Ростов-на-Дону и Екатеринбург, в 2015 – Пенза (Приложение 4. рис.1, рис.2).

1.6. Интересные факты

1.            В 1960 г. на участке дороги Париж-Лондон была отмечена самая длинная автомобильная пробка – 200 километров.

2.            Автомобиль среднего класса во время движения производит 500 грамм вредных газоотходов каждые 40 километров.

3.            Японии, США, Китае широко используются автомобили с электрическим двигателем. Леонардо ДиКаприо, Том Хэнкс, Kэмерон Диаз, Мэрил Стрип, Билли Джоэл, Энтони, Дэвид Духовный и многие другие суперзвезды кино и шоу-бизнеса пересели на автомобили, в которых установлены двигатели, использующие альтернативные источники энергии - электричество, природный газ и т. д. (Приложение 4. рис.3, рис 4). Главной причиной этого стало желание суперзвезд помочь сохранению окружающей среды. Использование "экологических" автомобилей позволяет свести к минимуму или вообще избавиться от выхлопов, которые являются основной составляющей смога и становятся причиной многих заболеваний. Власти США создали ряд программ, поощряющих американцев пересаживаться на экологические автомобили. К примеру, федеральные власти и власти некоторых штатов предоставляют им значительные налоговые льготы.

II. Решение производственных задач с применением математического аппарата

Задача № 1. Реакция водителя не должна превышать 1 сек. Какое расстояние пройдет автомобиль за 1 секунду при V=90 км/ч?

Решение: Для точного подсчета расстояния, пройденного автомобилем за секунду, нужно умножить скорость на 1000 и разделить на 3600:

S = 90*1000 :3600 = 25м (Приложение 5. рис.1).

Задача № 2. Выдержит ли ледяная переправа грузовой а/м КАМАЗ — 4310 массой 16000кг, если толщина льда 45 см?

Нужно высчитать минимальную допустимую толщину льда по формуле:

Н — толщина льда

р — масса автомобиля в тоннах                                            

Ответ: да, выдержит (Приложение 5. рис.2).

Заключение

В нашей работе, исследовав и проанализировав использование топлива: жидкого, газообразного, мы убедились, что из жидких и газообразных видов топлива наиболее экономным является газ – Метан. Автомобиль с альтернативным источником энергии, т.е. заряжающийся от электричества, является самым экологически чистым и за ним будущее, а возможно – это будет самый экономный вид транспорта (Приложение 6. рис.1). Электрическая энергия получается путем использования солнечных батарей, а это изобретение - новейшее, хотя применяется оно уже для отопления помещений, освещения остановок на федеральных трассах, поэтому будущее автомобилей с электрическим двигателем вполне реальное в ближайшем будущем. Так, применение зарядного устройства в машинах в нашей стране используется достаточно давно и активно для обслуживания в цехах многих заводов, базах продуктов питания, гипермаркетах для транспортировки продукции - электрокары (Приложение 6. рис.2, рис.3).

Список литературы

1.     http://my-calend.ru/holidays/vsemirnyy-den-bez-avtomobilya - Всемирный день без автомобиля

2.     http://www.1gai.ru/publ/510708-desyat-tehnologiy-buduschego-kotorye-izmenyat-avtomobil.html - Десять технологий будущего, которые изменят автомобиль

3.      http://post-factum.net/kak-poyavilis-mashiny-istoriya-sozdaniya-avtomobilya/- Как появились машины. История создания автомобиля

4.     http://www.1gai.ru/publ/514260-skolko-avtomobiley-zaregistrirovano-v-rossii.html - Сколько автомобилей зарегистрировано в России

5.     http://www.erudition.ru/ref/id.18869_1.html - Загрязнение атмосферного воздуха выбросами автотранспорта и влияние отработанных газов на здоровье населения

6.     http://www.ecobyt.ru/article/090515/1446/ - 20 пугающих фактов о загрязнении окружающей среды

Скачано с www.znanio.ru