К Урок №1 (физика 10 класс академический)

Погрешности измерений физических величин

1. Введение  (измерения и погрешности измерений)

         Физика как наука родилась более 300 лет назад, когда Галилей по сути создал научный изучения физических явлений: физические законы устанавливаются и проверяются экспериментально путем накопления и сопоставления опытных данных, представляемых набором чисел, формулируются законы языком математики, т.е. с помощью формул, связывающих функциональной зависимостью числовые значения физических величин. Поэтому физика- наука экспериментальная, физика- наука количественная.

  Познакомимся с некоторыми характерными особенностями любых измерений.

         Измерение- это нахождение числового значения физической величины опытным путем с помощью средств измерений (линейки, вольтметра, часы и т.д.).

         Измерения могут быть прямыми и косвенными.

         Прямое измерение- это нахождение числового значения физической величины непосредственно средствами измерений. Например, длину - линейкой, атмосферное давление- барометром.

         Косвенное измерение- это нахождение числового значения физической величины по формуле, связывающей искомую величину с другими величинами, определяемыми прямыми измерениями. Например сопротивление проводника определяют по формуле R=U/I, где U и I измеряются электроизмерительными приборами.

         Рассмотрим пример измерения.

0    мм           10                    20                    30                   40

 Измерим длину бруска линейкой (цена деления 1 мм). Можно лишь утверждать, что длина бруска составляет величину между 22 и 23 мм. Ширина интервала “неизвестности составляет 1мм, те есть равна цене деления. Замена линейки более чувствительным прибором, например штангенциркулем снизит этот интервал, что приведет к повышению точности измерения. В нашем примере точность измерения не превышает 1мм.

         Поэтому измерения никогда не могут быть выполнены абсолютно точно. Результат любого измерения приближенный. Неопределенность в измерении характеризуется погрешностью - отклонением измеренного значения физической величины от ее истинного значения.

         Перечислим некоторые из причин, приводящих к появлению погрешностей.

         1. Ограниченная точность изготовления средств измерения.

         2. Влияние на измерение внешних условий (изменение температуры, колебание напряжения ...).

         3. Действия экспериментатора (запаздывание с включением секундомера, различное положение глаза...).

         4. Приближенный характер законов, используемых для нахождения измеряемых величин.

         Перечисленные причины появления погрешностей неустранимы, хотя и могут быть сведены к минимуму. Для установления достоверности выводов, полученных в результате научных исследований существуют методы оценки данных погрешностей.

2. Случайные и систематические погрешности 

         Погрешности, возникаемые при измерениях делятся на систематические и случайные.

         Систематические погрешности- это погрешности, соответствующие отклонению измеренного значения от истинного значения физической величины всегда в одну сторону (повышения или занижения). При повторных измерениях погрешность остается прежней.

         Причины возникновения систематических погрешностей:

         1) несоответствие средств измерения эталону;

         2) неправильная установка измерительных приборов (наклон, неуравновешенность);

         3) несовпадение начальных показателей приборов с нулем и игнорирование поправок, которые в связи с этим возникают;

         4) несоответствие измеряемого объекта с предположением о его свойствах (наличие пустот и т.д).

         Случайные погрешности- это погрешности, которые непредсказуемым образом меняют свое численное значение. Такие погрешности вызываются большим числом неконтролируемых причин, влияющих на процесс измерения (неровности на поверхности объекта, дуновение ветра, скачки напряжения и т.д.). Влияние случайных погрешностей может быть уменьшено при многократном повторении опыта.

3. Абсолютные и относительные погрешности

            Для количественной оценки качества измерений вводят понятия абсолютной и относительной погрешностей измерений.

         Как уже говорилось, любое измерение дает лишь приближенное значение физической величины, однако можно указать интервал, который содержит ее истинное значение:

  А_пр- DА < А_ист < А_пр+ DА

            Величина DА называется абсолютной погрешностью измерения величины А. Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины. Абсолютная погрешность равна модулю максимально возможного отклонения значения физической величины от измеренного значения. А_пр- значение физической величины, полученное экспериментально, если измерение проводилось многократно, то среднее арифметическое этих измерений.

         Но для оценки качества измерения необходимо определить относительную погрешность e. e= DА/А_пр или e= (DА/А_пр)*100%.

         Если при измерении получена относительная погрешность более 10%, то говорят, что произведена лишь оценка измеряемой величины. В лабораториях физического практикума рекомендуется проводить измерения с относительной погрешностью до 10%. В научных лабораториях некоторые точные измерения (например определение длины световой волны), выполняются с точностью миллионных долей процента.

4. Погрешности средств измерений

         Эти погрешности называют еще инструментальными или приборными. Они обусловлены конструкцией измерительного прибора, точностью его изготовления и градуировки. Обычно довольствуются о допустимых инструментальных погрешностях, сообщаемых заводом изготовителем в паспорте к данному прибору. Эти допустимые погрешности регламентируются ГОСТами. Это относится и к эталонам. Обычно абсолютную инструментальную погрешность обозначают D иА.

         Если сведений о допустимой погрешности не имеется (например у линейки), то в качестве этой погрешности можно принять половину цены деления.

         При взвешивании абсолютная инструментальная погрешность складывается из инструментальных погрешностей весов и гирь. В таблице приведены допустимые погрешности наиболее часто

встречающихся в школьном эксперименте средств измерения.

Средства измерения	Предел измерения	Цена деления	Допустимая  погрешность
линейка ученическая	до 50 см	1 мм	1 мм
линейка демонстрационная	100 см	1 см	0.5 см
лента измерительная	150 см	0.5 см	0.5 см
мензурка	до 250 мл	1 мл	1 мл
гири 10,20, 50 мг			1 мг
гири 100,200 мг			2 мг
гири 500 мг			3 мг
гири 1 г			4 мг
гири 2 г			6 мг
гири 5 г			8 мг
гири 10 г			12 мг
гири 20 г			20 мг
гири 50 г			30 мг
гири 100 г			40 мг
штангенциркуль	150 мм	0.1 мм	0.05 мм
микрометр	25 мм	0.01 мм	0.005 мм
динамометр	4 Н	0.1 Н	0.05 Н
весы учебные	200 г		0.1 г
Секундомер	0-30 мин	0.2 с	1с за 30 мин
барометр-анероид	720-780 мм рт.ст.	1 мм рт.ст	3 мм рт.ст
термометр лабораторный	0-100 градусов С	1 градус	1 градус
амперметр школьный	2 А	0.1 А	0.08 А
вольтметр школьный	6 В	0.2 В	0.16 В

5. Класс точности электроизмерительных приборов

         Стрелочные электроизмерительные приборы по допустимым значениям погрешностям делятся на классы точности, которые обозначены на шкалах приборов числами 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Класс точности g _пр прибора показывает, сколько процентов составляет абсолютная погрешность от всей шкалы прибора.

         g _пр = (D _иА/А_макс)*100% .

Например абсолютная инструментальная погрешность прибора класса 2,5 составляет 2,5% от его шкалы.

         Если известен класс точности прибора и его шкала, то можно определить абсолютную инструментальную погрешность измерения

         D иА=( g _пр * А_макс)/100.

         Для повышения точности измерения стрелочным электроизмерительным прибором надо выбирать прибор с такой шкалой, чтобы в процессе измерения располагались во второй половине шкалы прибора.

6. Погрешность отсчета

         Погрешность отсчета получается от недостаточно точного отсчитывания показаний средств измерений.

         В большинстве случаев абсолютную погрешность отсчета принимают равной половине цены деления. Исключения составляют измерения стрелочными часами (стрелки передвигаются рывками).

         Абсолютную погрешность отсчета принято обозначать D оА

7. Полная абсолютная погрешность прямых измерений

         При выполнении прямых измерений физической величины А нужно оценивать следующие погрешности: D иА, D оА и D сА (случайную). Конечно, иные источники ошибок, связанные с неправильной установкой приборов, несовмещение начального положения стрелки прибора с 0 и пр. должны быть исключены.

         Полная абсолютная погрешность прямого измерения должна включать в себя все три вида погрешностей.

         Если случайная погрешность мала по сравнению с наименьшим значением, которое может быть измерено данным средством измерения (по сравнению с ценой деления), то ее можно пренебречь и тогда для определения значения физической величины достаточно одного измерения. В противном случае теория вероятностей рекомендует находить результат измерения как среднее арифметическое значение результатов всей серии многократных измерений, погрешность результата вычислять методом математической статистики. Знание этих методов выходит за пределы школьной программы.

        8. Запись окончательного результата прямого измерения

         Окончательный результат измерения физической величины А следует записывать в такой форме;

         А=А_пр+ D А,  e= (DА/А_пр)*100%.

А_пр- значение физической величины, полученное экспериментально, если измерение проводилось многократно, то среднее арифметическое этих измерений. D А- полная абсолютная погрешность прямого измерения.

         Абсолютную погрешность обычно выражают одной значащей цифрой.

         Пример: L=(7,9 + 0,1) мм, e=13%.

9. Погрешности косвенных измерений

При обработке результатов косвенных измерений физической величины, связанной функционально с физическими величинами А, В и С, которые измеряются прямым способом, сначала определяют относительную погрешность косвенного измерения e= DХ/Х_пр, пользуясь формулами, приведенными в таблице (без доказательств).

         Абсолютную погрешность определяется по формуле DХ=Х_пр *e,

где e выражается десятичной дробью, а не в процентах.

         Окончательный результат записывается так же, как и в случае прямых измерений

 

Вид функции	Формула
Х=А+В+С	ε=ΔA+ΔB+ΔC/A+B+C
Х=А-В	ε=ΔA+ΔB/A-B
Х=А*В*С	ε=ΔA/A+ΔB/B+ΔC/C
Х=Аn	ε=n*ΔA/A
Х=А/В	ε=ΔA/A+ΔB/B
Х= nA	ε=ΔA/nA     /(деление)

Пример:    Вычислим погрешность измерения коэффициента трения с помощью динамометра. Опыт заключается в том, что брусок равномерно тянут по горизонтальной поверхности и измеряют прикладываемую силу: она равна силе трения скольжения.

μ=FтрN    N=mg

С помощью динамометра взвесим брусок с грузами: 1,8 Н. F_тр=0,6 Н

μ=0,33.  Инструментальная погрешность динамометра (находим по таблице) составляет Δ _и  =0,05Н, Погрешность отсчета (половина цены деления)

Δ _о =0,05Н  .  Абсолютная погрешность измерения веса и силы трения 0,1 Н.

Относительная погрешность измерения (в таблице 5-я строчка)

ε=0,11,8+0,10,6=0,22 , следовательно абсолютная погрешность косвенного измерения μ составляет   0,22*0,33=0,074

Ответ:  μ=0,33 -+ 0,074   ε=22%

Додаток 1 до листа Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України від 27.01.2012 р. № 1/9-61 Особливості проведення державної підсумкової атестації у загальноосвітніх навчальних закладах у 2011/2012 навчальному році

Державна підсумкова атестація з математики проводиться у формі інтегрованої письмової роботи з алгебри та геометрії за навчальним посібником «Збірник завдань для державної підсумкової атестації з математики. 9 клас» (авт. Істер О.С., Глобін О.І., Комаренко О.В. – К.: Центр навчально-методичної літератури, 2012).

Посібник містить 30 варіантів атестаційних робіт. Кожен варіант атестаційної роботи складається з чотирьох частин, що відрізняються за складністю та формою завдань.

Учні загальноосвітніх класів виконують завдання першої (12 завдань), другої (4 завдання) та третьої (3 завдання) частин атестаційної роботи. Учні класів з поглибленим вивченням математики виконують завдання першої, другої, третьої та четвертої (2 завдання) частин атестаційної роботи.

Кожний варіант атестаційної роботи включає завдання різних типів і рівнів складності, які охоплюють більшість розділів навчальної програми. Серед них: тестові завдання з вибором однієї правильної відповіді, завдання відкритої форми з короткою відповіддю, завдання відкритої форми з розгорнутою відповіддю. Таке поєднання дає змогу учневі максимально продемонструвати свої знання.

Варіанти завдань першої та другої частин атестаційної роботи добирають загальноосвітні навчальні заклади, третьої та четвертої частин — Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління освіти і науки обласних, Київської та Севастопольської міських державних адміністрацій за вказаним посібником.

Кількість варіантів першої та другої частин атестаційної роботи добирається навчальними закладами у кількості не менше десяти варіантів для кожного класу. Міністерство освіти і науки, молоді та спорту Автономної Республіки Крим, управління освіти і науки обласних, Київської та Севастопольської міських державних адміністрацій визначають не менше чотирьох варіантів третьої та четвертої частин атестаційної роботи.

Кожен учень у класі має виконувати один з варіантів першої та другої частини атестаційної роботи та один із варіантів третьої та четвертої частини атестаційної роботи за вибором учителя.

Державна підсумкова атестація з математики проводиться протягом 3 академічних годин для учнів загальноосвітніх класів. Учні класів з поглибленим вивченням математики виконують атестаційну роботу протягом 4 академічних годин.

За результатами роботи учням виставляється одна оцінка — з математики. Оцінка виставляється у класному журналі на сторінці предмета «Алгебра» у колонку з написом «ДПА» після колонки з написом «Річна».

На неделю физики -математики

Умение решать открытые задачи — это как умение плавать, которое всегда пригодится в открытом жизненном океане: даже если ты плывешь на вроде бы надежном корабле, никогда не знаешь, с айсбергом можешь столкнуться…

Вся жизнь — открытая задача.
Решай! И ждет тебя удача!

Знакомьтесь: открытые задачи

Задачи вокруг нас

Нет такой области человеческой деятельности, в которой не было бы открытых задач.
В технике, в науке, в быту, в искусстве, в отношениях людей…

Хотите примеры?

Кот и скворцы

(БЫТОВАЯ СФЕРА)
Как только в скворечнике на дереве запищали птенцы, тут как тут объявился кот — ходит, облизывается, поживу чует. Мальчик, смастеривший домик для скворцов, захотел помочь птицам. И придумал способ, как закрыть котам доступ к скворечнику напрочно. Как же?²

Мощь меч-рыбы

(СФЕРА НАУКИ)
Как рыбы и дельфины умудряются двигаться в плотной воде со скоростями, характерными скорее для полета в воздухе?
Меч-рыба, например, согласно некоторым источникам достигает скорости 130 км/ч. Чтобы набрать такую скорость в воде, рыбе необходимо развить мощность автомобильного мотора — порядка 100 лошадиных сил. Энергию живые существа черпают из окислительных процессов. Но рыбы — существа холоднокровные, их температура не намного выше температуры воды, в которой кислород, кстати, растворен в очень небольшом количестве. Такие мощности для них недостижимы! Можно предположить, что рыбы каким-то образом «умеют» значительно снижать сопротивление воды. Как? Пока вопрос без ответа…

Как завоевать имя?

(СФЕРА ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ОТНОШЕНИЙ)
Папуасы племени болдай выбирают имя новорожденному по старинному обряду, который очень жесток: родители присматривают умного, работящего, всеми уважаемого человека в соседней деревне, а потом убивают его, чтобы завладеть его именем для своего младенца. Такой обычай не нравился соседям, но что поделаешь?! И все же староста деревни болдаев Чибу смог победить этот страшный и дикий предрассудок родового строя. Как же удалось ему в одиночку сделать то, что не смогли сделать многие поколения туземцев?!!³

Перспектива в балете

(СФЕРА ИСКУССТВА)
Режиссер при постановке балета решил добиться зрительного эффекта уменьшения фигур удаляющихся в лес охотников — так, как это происходит в реальности. Но размеры сцены невелики, и рост артистов не уменьшается зрительно. Как быть?⁴

² Мальчик обернул ствол дерева жестяным кольцом. Задача из книги: Иванов Г. Формулы творчества, Или как научиться изобретать. — М.: Просвещение, 1994. — С. 97-98.

³ Задача предоставлена коллегой из Владивостока Анатолием Лимаренко. А вот ее решение: староста деревни болдаев Чибу стал привозить из города видеофильмы, открытки, статуэтки, портреты артистов, спортсменов, кинозвезд. Ему удалось убедить соплеменников, что их имена ничуть не хуже других. Теперь для того, чтобы дать имя полюбившегося ковбоя или кинозвезды своему первенцу, достаточно купить видеокассету или открытку и пронзить их копьем. Люди вздохнули с облегчением, страшный обычай был побежден изобретательным Чибу.

⁴ Автор задачи — Валентина Березина, Челябинск. А вот и ответ: «Я разбил всех артистов на шесть групп, соответственно их росту. Охотники самого высокого роста проходили по ближайшей к зрителю дорожке, на следующей их сменяли охотники второй группы, еще меньшие проходили по третьей дорожке, и т. д., пока шествие не завершалось уже на мосту охотниками самого маленького роста, которых изображали дети. Иллюзия была столь велика, что публика воображала, будто все одни и те же шесть человек идут по разным дорожкам леса. Такая же градация соблюдалась и в музыке, которая становилась все тише и замирала... Постепенно ослаблялся и цвет костюмов артистов». Ж. Ж. Новерр. Письма о танце, 1965. — С. 106-107.

Чаша Зибольда

В одном из наиболее засушливых районов Черноморского побережья расположен небольшой городок — Феодосия. В начале XX века на склонах ближайшей к городу горы обнаружили большие кучи камней искусственного происхождения. А рядом с этими грудами остатки старых керамических труб. Инженер Ф.И. Зибольд провел серию экспериментов и доказал, что груды камней могли быть источниками воды для древнего водопровода.

Откуда бралась вода в грудах камней? 

Решение задачи «Чаша Зибольда»

Выполнение

Дано: засушливое место на берегу моря; кучи камней на склонах горы. Найти (Объяснить): откуда в кучах камней бралась вода.

Кучи камней. Почва склона горы, солнце, воздух, море, керамические трубы. Камни могут нагреваться и остывать днем и ночью. Во время дождя вода может стекать с камней и накапливаться под ними; испарение морской воды. Ветер с моря или в сторону моря.

Гипотезы: вода в кучи поступала из источников, расположенных выше на склонах горы; дождевые капли стекали с камней кучи, и вода накапливалась под камнями, а камни не давали воде преждевременно испаряться; дождевая вода стекала по склону горы, а кучи камней задерживали ее и направляли потоки в трубы водопровода; вода конденсировалась на поверхности камней из паров, содержащихся в морском воздухе; вода под кучами камней накапливалась благодаря капиллярному всасыванию из почвы; на камни попадала морская вода и опреснялась.

Гипотеза 4 правдоподобна, вода могла конденсироваться на поверхности камней из влажного морского воздуха, стекать под кучи и попадать в трубы. Но эта гипотеза нуждается в проверке, так как неясно, возможно ли обеспечить город водой, полученной из воздуха. Гипотезы 2 и 3 мало правдоподобны, так как дожди в Феодосии — большая редкость, в условии задачи сказано, что это засушливый район. Гипотеза 5 не правдоподобна, так как вода, всосавшаяся из почвы в поры камней и в щели между ними, будет удерживаться там теми же капиллярными силами. К тому же почва вблизи Феодосии очень сухая. Гипотезы 1 и 6 также неправдоподобны (обоснуйте это сами)

Оценочный расчет (доступный школьникам 10 класса) для гипотезы 4 показывает, что куча камней в виде конуса (высотой 10 м при диаметре основания 10 м) позволяет «надоить» из воздуха примерно 200 л воды за ночь.

Ответ

Кучи камней на склонах горы вполне могли быть аккумуляторами влаги. Они действовали следующим образом: ночью камни груд остывали, и на них из влажного атмосферного воздуха оседала роса. Капли воды стекали к основаниям куч и постепенно наполняли емкость, устроенную в основании каждой кучи. Собранная таким образом вода могла подаваться в город по керамическому водопроводу.

Справка
Зибольд подкрепил свою догадку удачными опытами по получения воды из воздуха. Он построил по «историческому образцу» конденсатор влаги, который позднее назвали чашей Зибольда. Диаметр чаши составлял 12 метров. В нее была насыпана куча камней высотой также около 12 метров. Ночью на камни выпадала роса и стекала через желоб в специальную емкость. Чаша Зибольда сохранилась до настоящего времени. Она находится вблизи Феодосии на склоне горы Тепе-Оба на высоте 150 метров над уровнем моря. Интересно, что догадка Зимбольда оказалось неверной — современные исследования показали, что водопровода в Феодосии не было. Но возможность построения подобной конструкции была доказана.

Кстати
Об изобретении феодосийского инженера Зибольда было известно в Европе. Более того, на юге Франции, в местечке Трансан-Прованс, в начале 30-х годов прошлого века по подобию чаши Зибольда была построена первая установка «Ziebold machine». Удивительно, но во Франции искусственные конденсаторы системы Зибольда работают даже в настоящее время.

Заблудившийся голубь

Почтовый голубь по кличке Билли сбился с курса и по ошибке совершил… трансатлантический перелёт. Голубь стартовал в северной Франции и должен был приземлиться в Англии. Но где-то над Ла-Маншем Билли сбился с курса и полетел совсем не в ту сторону. В результате он пролетел 5,5 тысячи километров и приземлился в Нью-Йорке. В Англию голубя вернули самолётом.

Как птицы ориентируются при дальних перелетах? По каким причинам голубь мог сбиться с курса?

Решение задачи «Заблудившийся голубь»

Выполнение

Дано: при перелетах птицы хорошо ориентируются. Найти (Объяснить): Каким образом птицы ориентируются при дальних перелетах? Комментарий: сначала отвечаем на первый вопрос задачи.

Голубь, система навигации голубя. Поверхность суши, воздух, океан, облака, Солнце, звезды. В воздухе находятся другие птицы, самолеты. Голубь машет крыльями, устает и отдыхает, ест. Происходят различные атмосферные явления. Голубь мог взаимодействовать с другими летающими объектами, живыми или техническими.

Гипотезы: птицы ориентируются по атмосферным ветрам; птицы ориентируются по температуре — чем ближе к югу (в северном полушарии), тем теплее; ориентируются по запаху; ориентируются по магнитному полю Земли; ориентирами являются Солнце и звезды; возможно, птицы запоминают какие-то ориентиры на поверхности земли — реки, горы, моря, строения и прочее.

Гипотеза 1 неправдоподобна — ветры меняются. Гипотеза 2 не правдоподобна — так можно определить направление, но голубь обычно точно определяет точку прилёта. Температура — также «капризное» явление. Несмотря на хорошее обоняние птиц, гипотеза мало правдоподобна. Слишком большие расстояния при наличии меняющих направление ветров… Гипотезы 4–6 наиболее правдоподобны. Гипотеза 5 вызывает некоторое сомнение, потому что птицы обычно не теряют ориентации по время плотной облачности, когда Солнце и звезды не видны. Правда, можно предположить, что гипотезы 5 и 6 верны, то есть действуют оба механизма: ориентирование по Солнцу и по земной поверхности. Тогда во время облачности птицы ориентируются по земной поверхности.

Известны эксперименты, в которых почтовые голуби возвращались домой, даже если их увозили в закрытом транспорте. Это делает наиболее вероятной гипотезу 4: ориентацию по магнитному полю Земли. Гипотезы 5 и 6 можно принять как дополнительные. Например, возможно, что на малых расстояниях птицы ориентируются по ориентирам, расположенным на земной поверхности.

Подведем промежуточный итог: наиболее вероятно, что при длинных перелетах птицы ориентируются по магнитному полю Земли. При этом вполне возможно, что они используют дополнительные ориентиры: Солнце, звезды, особенности земного рельефа.

Теперь ответим на второй вопрос задачи: по каким причинам голубь мог сбиться с курса?

Решение задачи «Заблудившийся голубь» (продолжение)

Выполнение

Дано: заблудившийся при перелете почтовый голубь. Найти (Объяснить): по каким причинам голубь мог сбиться с курса?

Голубь, его система навигации по магнитному полю Земли. Поверхность суши, воздух, океан, облака, Солнце, звезды. В воздухе находятся другие птицы, самолеты. Голубь машет крыльями, устает и отдыхает, ест. Происходят различные атмосферные явления. Голубь мог взаимодействовать с другими летающими объектами, живыми или техническими.

Гипотезы: голубь устал и сел на палубу корабля, который доставил его в США; сильный ветер сдул голубя с курса; гул самолета или какой-то другой громкий звук сбил голубя с курса; голубь перегрелся на солнце, и тепловой удар повлиял на его поведение; голубь перед полётом отравился и поэтому сбился с пути; небо во время всего полета было затянуто плотными облаками, и голубь не смог найти правильный путь; голубь испугался движущихся грозовых туч и, «убегая» от них, перелетел через океан; голубя сбила с пути геомагнитная буря; голубя сбило с пути электромагнитное излучение телевизионной станции или радара; голубя сбила с правильного пути магнитная аномалия (залежи магнитной руды); сильная вспышка в атмосфере ослепила голубя;

Вызывает сомнение, что ослепленный или отравленный голубь улетел бы так далеко… Если бы голубь сбился с пути, спасаясь от хищной птицы, он бы наверняка вернулся на маршрут как только опасность бы миновала. Излучения телевизионной станции или радара, а также магнитная аномалия — факторы временные. Пролетев мимо этих источников полей, голубь мог восстановить свои способности к навигации. Хотя можно допустить, что способность к навигации была выведена из строя надолго… С учетом нашего вывода по первому вопросу задачи наиболее правдоподобными выглядят гипотезы: 8, 9 и 10.

Многие исследователи отмечают, что электромагнитные излучения нарушают способности птиц к ориентации, во время геомагнитных бурь не только отдельные птицы, но и целые стаи иногда сбиваются с маршрута. Практическую каждую из гипотез нетрудно проверить экспериментально. Вероятно, в данном случае наиболее правдоподобна гипотеза 8, так как магнитная буря может продолжаться несколько дней, то есть на протяжении всего полета голубя.

Ответ

Птицы при дальних перелетах ориентируются по магнитному полю Земли. Наблюдения показывают, что навигационные способности почтовых голубей значительно ухудшаются во время геомагнитных бурь. (Кстати, во время полета голубя Билли была зафиксирована сильная магнитная буря. Скорее всего, именно эта буря и сбила его с нужного курса.)

Справка
Все мы живем в магнитном поле Земли. Это поле имеет два источника. Первый — сама Земля, которая представляет собой огромный магнит, а второй — потоки заряженных частиц в верхних слоях атмосферы. Обычно изменения магнитного поля Земли составляют около 0,1% от его среднего значения. Однако бывают и более сильные изменения магнитного поля — это так называемые магнитные бури. Эти бури являются результатом вспышек на Солнце. При таких вспышках Солнце выбрасывает в космическое пространство поток заряженных частиц. Достигнув Земли, эти частицы вызывают сильное возмущение магнитного поля, то есть «бурю». Обычно магнитная буря продолжается 2–3 дня.

Кстати
Магнитные бури оказывают влияние и на насекомых. Эти бури приводят насекомых в беспокойное, возбужденное состояние. Проводились опыты, в которых подсчитывали число насекомых, прилетающих ночью на свет кварцевой лампы. Оказалось, что если ночью магнитное поле Земли возмущено, на свет лампы прилетает гораздо больше насекомых, чем в обычную спокойную ночь.

Картотека открытых задач.

СКРИПЯЩИЕ РОБОТЫ

Автор задачи: Кабанов Анатолий Николаевич, г. Златоуст.

Чтобы привлечь внимание к выставочному стенду с роботами, решили заставить скрипеть и пищать их суставы. Но как это осуществить? Самый простой путь — удалить некоторые маслопроводы. Но тогда трение приведет к износу важных деталей.

Как быть?

Ответ:
1. Устанавливать специальные не смазывающиеся лжесуставы, которые и будут скрипеть;
2. Устанавливать в суставы «пищалки», например, как в детских игрушках.
Шекли Р. Билет на планету Транай, кн.: Шекли Р. Рассказы. Повести. — М.: МГ, 1968.

ПРОТИВ ЗАКОНА АРХИМЕДА

Автор задачи: Кузнецов Андрей Александрович, г. Саратов.

По закону Архимеда любое не находящееся в равновесии тело в жидкости либо всплывает, либо тонет, иного не дано. Однако есть такая жидкость, что если бросить в нее обыкновенное куриное яйцо, произойдет удивительная вещь — яйцо будет периодически всплывать и тонуть.

В чем тут дело и что это за жидкость?

Ответ:
Жидкость — 5-ти процентный раствор соляной кислоты. Неочищенное куриное яйцо сначала опускается на дно сосуда. Через некоторое время из-за реакции карбоната кальция с соляной кислотой на поверхности скорлупы появляются пузырьки углекислого газа, увлекающие яйцо вверх. На поверхности пузырьки схлопываются, и яйцо вновь опускается на дно. Процесс происходит до тех пор, пока вся скорлупа не растворится. Если яйцо слишком тяжелое, добавляют в раствор немного поваренной соли.
Химическая страничка Ярославского Государственного Университета http://www-windows-1251.edu.yar.ru/russian/cources/chem/.

ПОЛЕТ МУХИ 

Автор задачи: Добрынина Светлана Викторовна, Иркутск.

Необходимо исследовать траекторию полета мухи. Придумайте, как это сделать. Выберите самый экономически выгодный способ.

Ответ:
1. Установить камеру, фиксирующую положение мухи. Таким образом можно построить дискретную траекторию полета, которая будет тем более гладкой, чем с большей частотой снимает камера (есть такие, что снимают и по 1300 кадров в секунду — должно хватить).
2. Можно пропускать через объем с мухой лучи (например, рентгеновские), поставив за объемом поверхность, реагирующую на лучи (типа фотобумаги). Со временем поверхность изменит свое состояние, сохранив в виде «следа» траекторию. В целом конструкция будет чем-то напоминать камеру Вильсона.
Автор решения: Александр Шмидт, Днепропетровск.

ГДЕ ВЗЯТЬ ТЕПЛО? 

Автор задачи: Добрынина Светлана Викторовна, Иркутск.

Насекомые — холоднокровные животные, и температура их тела во многом зависит от внешних условий. А внешняя температура может быть и небольшой. Между тем, для того, чтобы начать полет, температура тела насекомого (и особенно его груди) должна достигнуть достаточно высокого уровня. Например, бабочка крапивница взлетает лишь при температуре крыловых мышц равной 35 градусам. Не всегда бывает столь высокая температура воздуха, но насекомые все-таки летают!

Откуда же они получают необходимое тепло?

Ответ:
Некоторые из насекомых перед полетом определенным образом ориентируют свое тело по отношению к солнцу и максимум возможного берут от него. Многие виды в ходе эволюции выработали активный способ прогревания груди с помощью особых движений крыльев (холостой полет), но всего этого хватает лишь для того, чтобы начать полет. Во время полета температура груди благодаря работе мышц крылового мотора еще более повышается (у некоторых насекомых до 40-45 градусов). Достигнутый температурный режим в процессе полета поддерживается достаточно стабильно.
Свидерский В. Л. Полет насекомого. — М.: Наука, 1980, 136 с.: ил. — С. 59.

ЧУДЕСНЫЕ СВОЙСТВА ЖЕЛЕЗА

Автор задачи: Подшиблова Аля, Гомель.

Все знают, что железо обладает магнитным свойством, и очень часто, допустим на свалках или заводах, железо переносят магнитом.

Почему же тогда раскаленные болванки на тех же самых заводах никогда не переносят с помощью электромагнита, а пользуются каким-нибудь другим способом?

Ответ:
При нагревании до 800 градусов железо перестает намагничиваться.

НЕОБЫЧНЫЕ «ЧАСЫ» 

Автор задачи: Марченко Валентина Васильевна,
Читинская обл., г. Краснокаменск.

Жители Тибета не пекут

хлеб, издавна хлеб тибетцам заменяет цзамба: насыпают

в деревянную чашку горсть муки из прожаренного ячменя, подливают чаю с маслом и солью, размешивают пальцами это крутое рассыпчатое тесто и едят его сырым. Зерно для цзамбы жарят, соблюдая время выполнения каждого этапа: сначала калят на огне глиняную миску с песком, затем снимают миску с огня, бросают в нее горсть ячменя, перемешивают, снова ставят на огонь, наконец, высыпают песок с зерном на сито.

Как тибетские женщины, ведут при этом «счет времени»?

Ответ:
Ни одна женщина не станет жарить зерно на цзамбу без песни. Песня эта длинная, старая. Когда снять миску с огня, когда бросить в нее горсть ячменя, сколько времени перемешивать, когда высыпать песок с зерном на сито — все это подскажет песня. Куплеты ее — мудрый счет времени.
Овчинников В. Вознесение в Шамбалу. — М.: Дрофа, 2003. — С. 15, 73.

ЗАГАДКА ПОЛЕТА МАЙСКОГО ЖУКА

Автор задачи: Рейно Пендикайнен, Финляндия, pendikai@dnainternet.net

По всем законам, известным современной аэродинамике, майский жук летать не должен. Крыло жука слишком мало, чтобы поднять массу около 0,9 грамма. Однако «несовершенное» крыло жука на поверку оказалось во много раз эффективнее плоскости крыла современного самолета. Чтобы исследовать этот феномен, при Нью-йоркском университете даже была создана специальная лаборатория, и в
70-х годах прошлого века серьезно стоял вопрос: кто возьмется решить задачу полета майского жука?
Сегодня механизм полета майского жука уже понятен.

Как вы думаете, каким образом майский жук все-таки летает?

Ответ:
При движении крыла жука вниз создается подъемная сила и дополнительно к ней, благодаря некоторому повороту крыла, создается также сила тяги (толкающая сила). При этом также происходит засасывание воздуха в пространство между надкрыльем и крылом. В нижней мертвой точке крыло жука разворачивается и меняет угол атаки. Теперь при движении вверх крыло вытесняет воздух из пространства под надкрыльем. Причем получающаяся струя воздуха создает одновременно и подъемную силу, и силу тяги, так как эта струя направлена под углом вниз и назад. Таким образом, получается, что у майского жука объединены машущий и реактивный полет.
Александер П. Биомеханика. — М.: Мир, 1970.
Прокофьев О. Н. Удивительное рядом. Пособие для учащихся. — М.: Просвещение, 1973.

Кстати
Интересно, что птицы летают благодаря движению их крыльев вниз, колибри получают 25 процентов подъемной силы от движения крыльев вверх и 75 процентов — от движения вниз, а некоторые насекомые, используя аэродинамические «уловки», получают 50 процентов подъемной силы от движения крыльев вверх и 50 процентов — от движения крыльев вниз.

КАК ОСЛИКАМ ПЕРЕЙТИ РЕЧКУ? 

Автор задачи: Коробейникова Елена Юрьевна, воспитатель д/с № 41, г. Лесосибирск.

Как-то раз два ослика возвращались домой с рынка. Один нес мешки с солью, а другой — мешки с поролоном. По дороге им нужно было перебраться через речку. Да вот какая задача: по мостику мог пройти только один ослик: мост был очень старый, и на нем висела предупреждающая табличка: «После того, как по мостику кто-нибудь пройдет, он развалится».
Ослик, который нес соль, очень устал и решил, что для него будет лучше, если он перейдет речку по мостику, а ослик с поролоном заупрямился, как настоящий осел, и, хотя ему очень хотелось порезвиться в воде, наотрез отказался переходить речку вброд.

Как осликам решить, кому из них идти по мосту? Помогите им найти правильное решение.

Ответ:
Если уставший ослик пойдет вброд, то соль в воде растает, и ослику с солью будет легче дальше идти. А поролон в воде намокнет и станет очень тяжелым, так что ослику с поролоном лучше и не пытаться заходить в воду.
Сказка « Как ослик спасся».

КАК СПРАВИТЬСЯ СО СНЕЖНОЙ СЛЕПОТОЙ?

Автор задачи: Подоплелов Александр Михайлович, г. Сергиев Посад (Московская область).

Для северных народов существует проблема переосвещенности, с которой мы сталкиваемся только в начале весны, когда солнце уже начинает хорошо припекать, а снег с его отражательной способностью еще не растаял. Естественно, что высокая освещенность очень вредна для глаз.

Как эта проблема решена у северных народов? Предложите свои гипотезы: как северные народы решали эту проблему задолго до того, как к ним пришли современные темные очки?

Ответ:
Чтобы не заболеть «снежной слепотой», делали снеговые очки. Для этого брали кусок коры размером 18 х 7 сантиметров, обрабатывали края, прорезали отверстия для глаз — узкую щель в 2-4 миллиметра, снизу делали вырез для носа, а с боков — отверстия для завязок. Изнутри очки можно было подклеить материей (шкуркой) и выкрасить в черный цвет. Если не было красок, использовали уголь.

ЛЕДЯНОЙ СКЛАД 

Автор задачи: Подоплелов Александр Михайлович, г. Сергиев Посад (Московская область).

Для хранения овощей и других пищевых продуктов широко распространен ледяной склад системы советского ученого М. М. Крылова. Ледяной склад устраивают в земле в зимнее время. Склад имеет ледяной пол толщиной 60 см, внутренняя глубина склада 2,3 м. Стенки и свод делают изо льда толщиной 1,5 м. Для защиты склада от нагревания теплым воздухом в летнее время ледяной свод укрывают сверху теплоизоляционными материалами — торфом, мхом, шлаком с опилками и др. толщиной в 0,5 м. Поверх этого укрытия укладывают дерн или насыпают слой земли. Однако эти меры недостаточны для устранения таяния льда. Летом тепло все же проникает в склад при открывании дверей. Кроме того, продукты, вносимые в ледяной склад, при охлаждении отдают свое тепло льду.

Как устранить таянье льда?

Ответ:
Используется соль, при соприкосновении которой со льдом происходит процесс поглощения тепла. Чтобы увеличить площадь соприкосновения льда с солью, в ледяных стенах делают специальные «льдосоляные карманы» — ниши, в которые ставят бочки, наполненные льдом и солью. Эта смесь забирает тепло, которое проникает в ледяной склад, и таким образом поддерживается нужная температура, и ледяной свод и стены не тают.
Книга полезных советов — Минск, 1959.

НОВЫЙ СПОСОБ СТЕРИЛИЗАЦИИ ИНСТРУМЕНТОВ

Автор задачи: Виктор Тимохов, г. Москва.

Обычно медицинские инструменты стерилизуют в автоклавах кипячением под высоким давлением. В США запатентован способ стерилизации, при котором использованный инструментарий стерилизуют не в автоклавах, а в микроволновых печах. При этом инструменты в микроволновом поле особым образом вращаются и покачиваются.

Объясните, для чего инструменты вращают и покачивают.

Ответ:
Отраженные от стенок печи микроволны накладываются друг на друга и дают картину интерференции. В результате на инструментах остаются непродезинфицированные, как бы «холодные пятна». Чтобы избежать этого недостатка, приходится перемещать инструменты.
Журнал «Бизнес-Уик», 1992. – № 1. – С. 44.

Точки роста

• Каким еще способом можно избавиться от появления «холодных пятен» при микроволновой стерилизации инструментов?
• Предложите другие способы стерилизации инструментов.

для проекта Квест для учеников "Чему учат в школе?"

http://www.zhastar.net/content/view/40604/15/
Материал разместила Бурьянова Катя ученица 9В класса

для проекта Квест для учеников "Чему учат в школе?"

Материалы второго Российско-Германского семинара по экологическому образованию в Калининградской области


Материал разместила ученица 9А класса Мирзоева Сабрина

Обучающий квест :"Чему учат в школе?"

Участники:

Ученики 9-х классов Мелитопольской общеобразовательной І-ІІІ ступеней школы№ 24

Сроки проведения

начало квеста: 20.03.12 Закінчення квесту: 19.04.12 Підведення підсумків: 23.04.12

Условия проведения

обучающий квест проходит на базе 9 классов. Цель:сравнить как проходит экологическое воспитание детей в разных странах.

Руководительпроекта:

Семёнова Ольга Николаевна -учитель физики и математики .

Задания:

Дорогие мои ученики!  Поздравляю Вас с началом нашего проекта:"Чему учат в школе?"

Цель этого проекта:  изучения богатства экологических  традиций разных народов.
В настоящее время требования экологической образованности и культуры становятся неотъемлемыми качествами общей культуры личности. Всё больше внимания уделяется экологическому образованию, формированию экологического сознания, экологической культуры.
Интерес к экологической проблематике не случаен. Он обусловлен тревожащим человечество экологическим кризисом и его последствиями, а также поиском новых путей выхода из него. Однако технократическое мышление настолько сильно, что экологический кризис представляется как нечто внешнее по отношению к человеку, а не как то, что заключено в нём самом. Поэтому формирование экологического сознания, экологической культуры и мировоззрения личности в целом должно стать первостепенной задачей экологического образования и воспитания. Большую роль в этом процессе играет менталитет общества. Вместе с тем в разных регионах страны экологическое воспитание обретает свою специфику под влиянием национальных традиций, особенностей народов, проживающих на данной территории, отношения к природе родного края, реально сложившейся ситуации. Рассмотрим специфику этих национальных традиций.
Природа как фактор народного воспитания.
Природа – один из важнейших факторов народной педагогики, она – не только среда обитания, но и родная сторона, Родина. Природа родины имеет неизъяснимую власть над человеком. Природосообразность в народной педагогике порождена естественностью народного воспитания. Поэтому вполне правомерно вести речь об экологии как универсальной заботе человечества – экологии окружающей природы, экологии культуры, экологии человека, экологии этнических образований. Природа – это и двор отцовского дома, и Вселенная, и мировое космическое пространство. Даже звёзды на небе родины – родные. Достаточно вспомнить их народные названия: «Медведица» (Большая и Малая), «Млечный путь». По звёздам, по их миганию, свечению, цвету предсказывается погода, по их расположению находится дорога к одному дому.
Весь традиционный образ жизни определяется родной природой. Её разрушение равносильно разрушению этносферы, следовательно, и самого этноса. Природа оказывает огромное влияние на формирование личности человека. Говоря «на лоне природы», русский народ очень легко определил роль природы в жизни человека. Народ и природа, народность и естественность неразделимы. В их единстве – высшая гармония жизни на земле. Поэтому учащихся, несомненно, нужно знакомить с народными экологическими традициями. Однако, что нужно сделать, Чтобы они не воспринимали их как нечто устаревшее, а как личностно-значимое, как ориентиры в повседневном отношении к природе?
Необходим поиск такой системы методических подходов, приёмов, средств и форм работы, которая способствовала бы формированию эколого-гуманитарной культуры молодых людей, включающей бесценный опыт народных традиций.

	С ДНЁМ 8 МАРТА! Пусть в жизни будет всё прекрасно, И слёз не будет никогда. Пусть будет всё светло и ясно, Хоть жизнь,порою, и сложна. И в этот день ,такой прекрасный, Желаю в счастье утонуть, Забыть желаю все ненастья И нежной радостью вздохнуть!