Модель винта Архимеда на уроках физики в 7 классе.

 

Содержание

Введение                                                                                                   3

I.1. Теоретическая часть                                                                          4

I.1. 1. Кто такой Архимед?                                                                      4

          I.1. 2. Изобретения Архимеда                                                                 6

          I.1. 3. Что такое архимедов винт?                                                           8 

          I.1. 4. Как в современном мире используют Архимедов винт?           9                                        

II.1. Практическая часть                                                                         10

II.1.1. Создание продукта проекта                                                         10

Заключение                                                                                              11

Список источников                                                                                 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Думаю, многие знают великого учёного Архимеда и какой вклад в развитие человечества он сделал. Изучая его открытия меня заинтересовало одно из его изобретений, а именно Архимедов винт. Он довольно прост и так сильно облегчил жизнь людям. Я решила сделать действующую модель данного изобретения и познакомить вас с ней.

Цель: Создать Архимедов винт и наглядно увидеть его работу.

Задачи:  

1.     Собрать информацию о Архимеде и его изобретениях.

2.     Узнать, как работает Архимедов винт.

3.     Узнать как используется ли Архимедов винт в современном мире.

4.     Приступить к моделированию Архимедова винта.

Продукт проекта: Модель Архимедова винта

Вопросы проекта:

1.     Кто такой Архимед и что он изобрёл?

2.     Что такое Архимедов винт и как он работает?

3.     Как в современном мире используют Архимедов винт?

 

 

 

 

 

 

 

 

I.1. Теоретическая часть

I.1.1. Кто такой Архимед?

Архимед — древнегреческий учёный и инженер. Родился и большую часть жизни прожил в городе Сиракузы на Сицилии.

Сделал множество открытий в области геометрии, предвосхитил многие идеи математического анализа. Заложил основы механики, гидростатики, был автором ряда важных изобретений. С именем Архимеда связаны многие математические понятия. Наиболее известно приближение числа π, которое называется Архимедовым числом. Работы учёного использовали в своих сочинениях всемирно известные математики и физики XVI—XVII веков, такие, как Иоганн Кеплер, Галилео Галилей, Рене Декарт и Пьер Ферма. Согласно современным оценкам, открытия Архимеда стали основой для дальнейшего развития математики в 1550—1650-х годах. В частности, работы Архимеда легли в основание математического анализа.

С жизнью Архимеда связаны несколько легенд. Широкую известность получил рассказ о том, как Архимед сумел определить, сделана ли корона царя Гиерона полностью из золота, выданного царём для этого заказа, или нанятый ювелир сжульничал, подмешав в расплав серебро. Размышляя о поставленной задаче, Архимед пришёл в баню и, погружаясь в ванну, обратил внимание на поведение уровня воды. В этот момент его осенила идея о приложении вытесняемого объёма к весу, которая легла в основу гидростатики. С криком «Эврика!» Архимед выскочил из ванны и побежал к царю. Сравнив объёмы воды, вытесненные короной и слитком золота равного с ней веса, учёный доказал обман ювелира. Согласно другой легенде, благодаря открытию теории рычага и созданию полиспаста Архимед смог в одиночку сдвинуть с места огромный корабль при перевозке его по суше на катках. Ошеломлённым соотечественникам учёный сказал, что, будь у него точка опоры, он бы перевернул Землю.

Во время штурма Сиракуз римлянами созданные Архимедом устройства привели к поражению целой армии, которая атаковала город с моря и суши. Римляне, надеявшиеся быстро захватить город, были вынуждены отказаться от первоначального плана и перешли к осаде. Через два года город захватили благодаря изменнику. Во время штурма Архимед был убит. [2]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        

 I.1. 2. Изобретения Архимеда

Закон Архимеда

Архимед прославился своим важным открытием в области физики. Всем известно, что оно называлось законом Архимеда. Согласно открытию ученого, на любое тело, опущенное в жидкость, производит давление выталкивающая сила. Она направляется кверху и по величине равняется весу жидкости, вытесненной при помещении тела в такую среду. При этом плотность жидкости значения не имеет.

Железный коготь

Изобретатель известен созданием военных машин для Сиракуз. В частности, он сделал важное устройство под названием Железный коготь. Сооружение ставилось на стены города и позволяло захватывать и топить приближающиеся к ней суда.

Закон рычага

Ученого считают изобретателем рычага. Ему поручили спустить на воду крупный корабль, поскольку это не удавалось сделать при помощи стандартной рабочей силы. В результате Архимед придумал рычажный механизм и серию шкивов. Если оглянуться назад, ученый был не первым. Однако ему удалось впервые описать физические принципы устройства и улучшить его дизайн.

Геометрия форм

В работах Плутарха сказано, что Архимед не слишком ценил собственные открытия в сфере механики. Значительно больше внимания он уделял физическим и математическим теориям и доказательствам. Именно этот ученый считается первым, кому удалось создать формулу для определения площади поверхности сферы конкретного радиуса.

Система шкивов

Архимед не изобрел шкив. Однако ученому удалось усовершенствовать существующие на тот момент конструкции. Он показал, что колесо, которое опиралось на веревку, могло использоваться как способ передачи энергии. Это обеспечивало оператору механическое преимущество. Архимед улучшил технологию, чтобы получить систему блоков и захватов. При этом он применял составные шкивы и краны. [6]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          I.1. 3. Что такое архимедов винт?

Архимедов винт, винт Архимеда — механизм, исторически использовавшийся для передачи воды из низколежащих водоёмов в оросительные каналы. Он был одним из нескольких изобретений и открытий, традиционно приписываемых Архимеду, жившему в III веке до н. э. Архимедов винт, стал прообразом шнека.

Принцип работы

Устройство состоит из наклоненной под углом к горизонту полой трубы с винтом внутри. Она была изобретена Архимедом примерно в 250 году до н. э. либо в Греции ранее. Винт можно представить, как наклонную плоскость, навёрнутую на цилиндр. Винт вращается обычно с помощью ветряного колеса, либо вручную. В то время, как поворачивается нижний конец трубы, он собирает некоторый объём воды. Это количество воды будет скользить вверх по спиральной трубе во время вращения вала, пока наконец вода не выльется из вершины трубы, снабжая ирригационную систему.

Применение

Издавна архимедов винт применялся для подъёма воды в оросительные каналы. Кроме того, это устройство также использовалось для отвоёвывания земли у моря в Голландии и других местах при создании польдеров. Участок моря перекрывался дамбой, и вода удалялась из него, начинался процесс осушения земли для использования в земледелии. Архимедовы винты использовались в установках по обработке сточных вод, потому что они успешно справляются с разными мощностями потока и с суспензиями. Тот же принцип можно увидеть в «пескалаторах» — архимедовых винтах, предназначенных для безопасного подъёма рыбы из прудов. Эта технология применяется в основном на рыбоводных заводах, поскольку она позволяет транспортировать рыбу, не травмируя. [3]

I.1. 4. Как в современном мире используют Архимедов винт?

Прошло более 2000 лет с тех пор, как при взятии римлянами Сиракуз погиб знаменитый математик и изобретатель Архимед. Но его идеи находят новое применение и сейчас. На прошедшей в начале июня в Нью-Йоркском университете конференции «Архимед в XXI веке», где обсуждалось влияние идей ученого на математику и технику, было в частности рассказано о конструкции электрогенератора на основе Архимедова винта.

Многие столетия люди использовали Архимедов винт для орошения, чтобы поднимать воду в каналы из водоемов, расположенных ниже. Пару десятилетий назад инженеры обнаружили, что винт можно использовать и при обратном  вращении. Если для подъема воды винт должна вращать внешняя сила, то в данном случае он устанавливается в водный поток и вращается течением воды.

В результате Архимедов винт оказался удачной конструкцией для мини-гидроэлектростанций на ручьях и небольших речках. Мощность таких источников энергии скромная, но достаточная для нужды небольшой деревни. Плюсом является минимальное воздействие на окружающую среду: не создается плотины и затопления выше нее, а рыбы могут без вреда проплывать через Архимедов винт, тогда как лопатки плотины служат им серьезным препятствием.

Такие генераторы уже действуют в Европе, например, в Великобритании, где созданы микро-гидроэлектростанции Torrs Hydro и Settle Hydro, а еще один генератор, построенный по заказу Елизаветы II, снабжает электроэнергией Виндзорский замок.[4]

 

 

 

II.1. Практическая часть

II.1.1. Создание продукта проекта

Для создания макета нам потребовалось:

·        полипропиленовая водопроводная труба диаметром 50 мм

·        две заглушки

·        силиконовый шланг диаметром 10 мм

·        кронштейны для крепления шланга

·        строительная шпилька

·        несколько гаек и 2 подшипника

·        мотор-редуктор

·        кусок фанеры

В 2 заглушках для водопроводных труб проделываем отверстие, одеваем 1 заглушку на трубу, продеваем шпильку, одеваем 2 заглушку и заворачиваем гайками на выступающий кусок шпильки. Одеваем 2 подшипника, которые крепим к куску фанеры так, чтобы угол наклона трубы к горизонту составлял 45 °, насаживаем сверху на шпильку мотор-редуктор на канализационную трубу. Крепим кронштейн таким образом, что бы проложив в них силиконовую трубку, мы получили спираль шагом 50 мм. Всё, архимедов винт готов. Необходимо нижний конец трубы опустить в ёмкость с жидкостью и запустить мотор-редуктор. [1][5]

 

 

 

 

 

Заключение

Во время работы над проектом я узнала, что в биографии Архимеда имеется достаточно много научных открытий и изобретений. Которые применяются в наши дни. Очень много интересных легенд связано с открытиями Архимеда. Открытия некоторых последующих ученых были основаны на положениях Архимеда. Все известные изобретения использовались раньше и будут продолжать использоваться еще очень долго. Если говорить именно о применении Архимедова винта, ранее применялись для орошения огородных участков. Намного упрощая жизнь людей. В наше время винт может применяться на рыболовных заводах, так как транспортирует рыбу не травмируя ее. Поиск и изучение данной темы, очень увлекательно и познавательно, как для подростков, так и для взрослых. Мне было интересно на протяжении всего проекта, я не потеряла интерес к этой теме.

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список источников

1.     Вараксина, Е. А. Учебные проекты по школьному физическому эксперименту/ Е. А. Вараксина, В. В. Майер. – 1-е изд. – Москва: Флинта, 2017 – 172 с. – Текст: непосредственный.

2.     Архимед [Электронный ресурс] : Материал из Википедии — свободной энциклопедии : Версия 129186334, сохранённая в 12:05 UTC 12 марта 2023 / Авторы Википедии // Википедия, свободная энциклопедия. — Электрон. дан. — Сан-Франциско: Фонд Викимедиа, 2023. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/?curid=2569&oldid=129186334

3.     Архимедов винт [Электронный ресурс] : Материал из Википедии — свободной энциклопедии : Версия 120758726, сохранённая в 12:16 UTC 19 марта 2022 / Авторы Википедии // Википедия, свободная энциклопедия. — Электрон. дан. — Сан-Франциско: Фонд Викимедиа, 2022. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/?curid=1155222&oldid=120758726

4.     Архимедов винт нашел применение в электротехнике. — Текст :электронный //полит.ру:[сайт].—Режим доступа: https://polit.ru/news/2013/06/25/ps_archimedes_now/

5.     Галилео. Эксперимент. Винт Архимеда. — Текст : электронный // youtube.com : [сайт]. — Режим доступа: https://www.youtube.com/watch?v=feSH5hS89_I

6.     Что изобрел Архимед, список и история его открытий, чем прославился ученый. — Текст : электронный // history-doc.ru : [сайт]. — Режим доступа: https://history-doc.ru/izobretateli/chto-otkryl-arximed/

 

7.     Скачано с www.znanio.ru