Инфоурок Физика Научные работыИсследовательская работа «Грозоотметчик Рихмана-Ломоносова для прогнозирования сухих гроз и их последствий»

Исследовательская работа «Грозоотметчик Рихмана-Ломоносова для прогнозирования сухих гроз и их последствий»

Скачать материал

Министерство образования и науки РД

XXVIII Республиканская 

научная конференция молодых исследователей

«ШАГ В БУДУЩЕЕ»

 

 

 

 

 

Исследовательская работа

 

«Грозоотметчик Рихмана-Ломоносова для прогнозирования сухих гроз и их последствий»

 

 

Симпозиум 2: Естественные науки и современный мир

 

 

Секция:  Физика и познание мира

 

 

 

Автор:

Абиев Абумуслим Алипанахович,

ученик 8  класса

МБОУ СОШ №20

г. Дербент, 2022г.

abumuslimabiev.05@yandex.ru

89286770971

 

Научный руководитель:

Османова Тарана Залетдиновна,

преподаватель физики и информатики

высшей квалификационной категории

МБОУ «Гимназия  №3»

г. Дербент, 2022г.

osmanova31107@yandex.ru

89654883168

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

 

I. Введение ……………………………………..….................................................................2

 

II. Основная часть

§1. Сухие грозы. Их опасность……………………………………………………………....3

§2. Грозоотметчик Рихмана-Ломоносова и его применение для прогноза сухих гроз ….4

 

III. Заключение ……………………………………….……………………………………..7

 

IV. Литература, источники……...………………………………………………………....8

 

V. Приложения ………………………………………………….…………………..…..9-12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I. Введение

Гроза. Величественное и грозное явление природы. Наблюдается практически на всей планете.  Ее боятся и воспевают. Но что же на самом деле значит гроза в нашей жизни? Как защититься от нее?  Этими вопросами я задался не случайно. Я наблюдал летнюю классическую грозу в Дербенте и в Петербурге. Как же они отличались друг друга! Но все же это были летние грозы. И в обоих случаях я наблюдал темные облака, завесившие небо, затем яркие молнии и громкие раскаты грома, а потом плотные потоки дождя. Порой бывало очень страшно. Но во время грозы нужно бояться не грома, а молний, которые являются электрическими разрядами. О явлении электризации[1] и об электрических разрядах я узнал еще в 4 классе, работая над проектом «Электричество в нашей жизни». И я узнал поподробнее, что же представляют собой спутники грозы  - молния и гром, надо ли их бояться и как уберечься от них. Но еще интереснее стало, когда я столкнулся с явлением сухой грозы. Оказалось, что это явление еще опаснее из-за своей незаметности. Часто в жарком климате из-за нее возникают пожары, а люди списывают это на перегрев или костер.

Цель работы: исследовать проявления сухой грозы в дагестанских климатических условиях; выяснить, чем опасны сухие грозы; построить модификацию  грозоотметчика Рихмана-Ломоносова,  с его помощью прогнозировать сухие грозы и принимать меры профилактики.

Актуальность исследования: в современных городах, находящихся в теплых климатических условиях, плотная высотная застройка с множеством антенн и трансляционных вышек, которые могут притягивать молнию во время грозы, и не только обычной, но и во время сухой грозы. В летнее время возникает массовый наплыв туристов на берега Черного и Каспийского морей, и увеличивается число пострадавших от удара молнии. Важно понять, знают ли люди об опасности электрического разряда сухой грозы и необходимости заземления зданий[2].

Гипотеза исследования: сухие грозы возникают в условиях высокой температуры, особенно в отсутствие озеленения, а также в присутствии высоких металлических объектов и зданий. Грозоотметчик Рихмана-Ломоносова поможет прогнозировать сухую грозу до разряда, и принять меры по предотвращению удара молнии в электрические сети  и поражения техники и людей.

Методы и приемы: изучается теоретический материал, создается грозоотметчик Рихмана-Ломоносова, выполняются наблюдения сухих гроз и заземление зданий.

§1. Сухие грозы. Их опасность.

В Интернет-энциклопедии можно прочитать: «Гроза́ — атмосферное явление, при котором внутри облаков или между облаком и земной поверхностью возникают электрические разряды — молнии, сопровождаемые громом. Как правило, гроза образуется в мощных кучево-дождевых облаках и связана с ливневым дождём, градом и шквальным усилением ветра». Небо закрывается тучами, сверкают молнии, гремит гром. Сначала тучи быстро движутся низко над землей, на них из-за электризации[3] разделяются заряды. Земля электризуется положительным зарядом, тучи – могут и положительным, и отрицательным зарядом. Когда между тучами или между тучей и землей напряжение станет достаточно большим – произойдет разряд: электроны двинутся по разрядному каналу – это молния. При разряде за доли секунды выделяется огромное количество теплоты. Это разогревает канал молнии до температуры 20000С. Воздух быстро расширяется в канале молнии и разрывает стенки канала. Тогда мы и слышим раскат грома, как при взрыве. Звук грома доходит до нашего уха намного позже, чем мы увидим молнию: скорость света почти в 1000000 раз больше скорости звука. Если засекать молнию и время прихода грома, то можно понять, на каком расстоянии ударила молния. Летом я слышал гром через 8 секунд – значит, гроза шла на расстоянии 3-4км. Чем чаще слышатся раскаты грома, тем сильнее гроза и тем быстрее она приближается. Но бывает, что туч на небе нет. Но вдруг слышен треск, а следом «вылетают пробки», может произойти перегрузка в сетях и затем перестает работать техника, особенно электронная. Это – сухая гроза[4], которая наблюдается без осадков или при минимальном их количестве. Чаще такая гроза возникает при высокой температуре (выше +30 °C) и низкой относительной влажности воздуха (обычно менее 30 - 40%). Осадки при этом не успевают достичь поверхности земли, испаряясь в атмосфере. Если есть металлические трубы, антенны, высокие здания, то они притягивают разряд. Если в воздухе есть пылинки, горючие газы, например, бензина, то может произойти взрыв от искры. Особенно опасна гроза в хвойном лесу, так как деревья выделяют много летучих смолистых веществ, которые легко возгораются, а потушить пожар в сосновом бору возле Дербента не так и легко. Из-за летних гроз он часто горит, и каждый год можно наблюдать следы пожара и новые посадки сосенок на их месте. И не все пожары от прямого действия солнечных лучей, или непогашенного костра, часто причина – искорки разряда между хвоинками, или кроной и вершиной сосны. Как же  заметить приближение сухой грозы и как от нее защититься?

§2. Грозоотметчик Рихмана-Ломоносова и его применение для прогноза сухих гроз.

Молния – это разряд атмосферного электричества, а значит, она должна хорошо проходить через металлические проводники и не может проходить через диэлектрики[5] (смола, сухое дерево, фарфор, стекло, пластмасса, резина, эбонит). На этом основано действие прибора – грозоотметчика. Грозоотметчик Рихмана-Ломоносова[6] представлял собой, по сути, электроскоп, с конденсаторной частью. Они изобрели его летом 1752 года и установили в доме Рихмана. Он состоял из железного прута, продетого сквозь бутылку, и железной проволоки. Прибор устанавливался на крыше дома для наблюдений силы и характера электрических разрядов в атмосфере.

В доме ставилась измерительная часть. Сами учёные называли своё изобретение "Громовой машиной".

  

Проведем опыты по наблюдению сухих гроз в Дербенте.

Опыт 1. Создадим модифицированный грозоотметчик[7] (см. Приложение).

Оборудование: 3 стеклянные банки по 700мл, изолента, неизолированная проволока 3м, пластмассовые крышки с отверстиями, лепестки из белой пленки, клей.

Так как будем устанавливать грозоотметчик на трубу возле дома для наблюдения в прямой видимости, то используем для его изготовления 3 стеклянные колбы объемом 700мл, с пластмассовыми крышками. В зеленой крышке банки 1 проделаем отверстие для металлического прута (толстой неизолированной проволоки), конец которого обмотаем вокруг трубы, а затем выведем в банку 2 с синей пластмассовой крышкой. Внутри банки 2 установим 2 белых пластиковых лепестка 4см×4см, по углу расхождения которых определим накопившийся  на банке 1 отрицательный заряд. Еще одну неизолированную проволоку обмотаем наверху вокруг самой колбы 1, второй конец этой проволоки заведем в банку 3 с белой крышкой, также с парой пластиковых лепестков внутри. Это позволит отметить положительный заряд, накопленный на стеклянной колбе 1.

Примотаем банку 1 к изолированной части столба, а банки 2 и 3 – укроем прозрачной пленкой и закрепим по обеим сторонам банки 1.

Верх металлической трубы перемотаем изолентой, чтобы избежать замыкания цепи в сырую погоду.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


1- Лейденская банка[8]

2- отрицательный вывод лейденской банки

3- положительный вывод лейденской банки

 

Опыт 2. Наблюдение сухих гроз с помощью грозоотметчика.

Наш грозоотметчик является модификацией грозоотметчика Рихмана-Ломоносова и может легко изготавливаться в бытовых условиях. Он был изготовлен и установлен в апреле, так как в Дербенте грозы могут начаться уже в апреле, идти все лето, и осенью вплоть до конца октября. И так как здесь температура воздуха всегда выше, чем в других местах Дагестана, то здесь гремят яркие летние грозы.

Но вот сухих гроз, незамеченных, тоже оказалось немало. И их последствия оказались ничуть не менее опасными, чем у обычных гроз. Мы собрали информацию о грозах, происходящих с апреля по октябрь 2022 г. в ближней зоне (<16 км) от Дербента. Информация получена с сайта Грозовые очаги: Дербент[9] (см. Приложение).

А также пронаблюдали за грозоотметчиком и зафиксировали сухие грозы.

Город Дербент

Месяц

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

Обычные грозы

1

7

6

1

2

6

2

Сухие грозы

0

1

4

6

5

2

0

Молния притягивается острыми высокими предметами, например, металлическими вышками, зелеными высокими одиноко стоящими деревьями, особенно ореховыми и осиной. Поэтому под ними нельзя укрываться от молний. Это стало понятно после летней грозы в июле. Молния ударила в телерадиовышку и стоящее рядом ореховое дерево. А также повредила металлическую мачту освещения. Кроме того, произошел скачок напряжения в электросетях и множество бытовой техники оказалось испорчено. Так же действует и сухая гроза. Если все же молния ударила в человека, есть шанс выжить при некоторых условиях. Молния может выйти, не повредив жизненно важные органы и только оставив на память о себе так называемые узоры Лихтенберга[10]. Они похожи на морозные узоры на стекле (см. Приложение). Конечно, остаются не только внешние проявления на коже. При ударе молнии страдают внутренние органы, меняется химический состав крови и мышц, появляются сильные головные боли, и еще долго человек будет восстанавливать поврежденное здоровье. Молния может остановить сердце человека. Именно так погиб профессор Рихман[11], друг Ломоносова, вместе с ним изучавший молнию и грозу. Но его гибель не была напрасной – теперь мы знаем, как укротить молнию. Для этого устанавливают в домах громоотводы и заземлители. Но, к сожалению, не всегда действующие. Особенно это опасно для жителей многоэтажек, которые для красоты убирают трубы заземления[12], а в квартирах прячут батареи в футляры из дерева, заменяют трубы на пластиковые. А в частных домах без трубы заземления разряд может легко повреждать электронику, особенно, если в доме железные ворота и крыша.

Может ли молния быть полезной? Казалось бы, ответ очевиден - нет. Но это в корне неверно. Во время грозового разряда образуется озон О3, который так и называют «грозовой газ» и рекомендуют им дышать людям со слабыми легкими, с ослабленной нервной системой. А еще есть рассказ «Юрта Ворона», в котором описывается поиск железных руд на высокогорном перевале. В холодном сухом воздухе молнии выбирают, куда им бить, а именно - там, где железная руда ближе всего к поверхности. То есть можно проводить геологические изыскания более результативно, если отслеживать сухие грозы в местностях, где потенциально могут быть неглубокие залежи железной руды.

III. Заключение.

В данной исследовательской работе была поставлена цель: исследовать проявления сухой грозы в дагестанских климатических условиях; выяснить, чем опасны сухие грозы; построить грозоотметчик Рихмана-Ломоносова,  с его помощью прогнозировать сухие грозы и принимать меры профилактики. По результатам исследования могу сказать, что гроза, с молнией и громом, повсеместно наблюдаемое явление с мая по сентябрь, против которого нужно принимать специальные меры. Но летом в жару сухая гроза наблюдается чаще, чем обычная, хотя ее проявления заметны после того, как разряд произошел: пожар, испорченная техника, выбитые трансформаторы.

Поэтому я сформулировал из исследования следующие выводы.

Выводы:

1. Электрические заряды накапливаются в достаточно сухую теплую погоду на высоких металлических предметах (антеннах, телебашнях, мачтах освещения) и могут притянуть молнию во время грозы. Не стоит ради красоты убирать трубы заземления [13]или прятать трубы отопления в деревянные футляры – это приводит к накоплению зарядов от пылинок на полу и на коврах.

2. Во время грозы образуется озон, поэтому полезно выйти подышать свежим воздухом в течение 15 минут после грозы.

3. Сухие грозы неочевидны, но вполне наблюдаемы с помощью простого грозоотметчика. Изготовить его можно из подручных материалов в бытовых условиях.

Как уберечься от разряда?

дома: закройте окна и форточки, отключите электроприборы и кабель наружной антенны. Не прикасайтесь к заземленным предметам - например, батареям отопления.

на улице: спрячьтесь под козырьком здания, но е прислоняйтесь к стене. Грозу можно переждать в автомобиле или автобусе, окна и двери нужно плотно закрыть. Во время грозы нельзя разговаривать по мобильному телефону, он притягивает молнии.

на природе: нельзя прятаться у одиноких деревьев, прислоняться к скалам, останавливаться на полянах, вершине холма. Нельзя находиться в воде или поблизости от водоема. После удара молнией выживают редко. Если человек остался жив, первым делом нужно раздеть его, смочить ему голову холодной водой, желательно - соленой, и обернуть мокрой же тканью. И немедленно вызвать бригаду «Скорой помощи».

Надеюсь, результаты моего исследования помогут людям уберечь себя, свое имущество, от поражения молнией, неважно, во время сухой или обычной грозы.

IV. Литература, источники

1. Гуревич А.Е., Исаев И.Е. «Физика-химия 5-6», М., «Дрофа», 2018 г.

2. Касьянов В.А., Дмитриева Ф.В., «Физика -8», учебник для 8 класса, «Дрофа», 2018 г.

3. Перышкин А.В. «Физика -7», учебник для 7 класса, «Дрофа», 2019 г.

4. Перышкин А.В. «Физика -8», учебник для 8 класса, «Дрофа», 2019 г.

5. Тарасов Л.В. «Физика в природе», М., «Просвещение», 1986 г.

6. Интернет-ресурс: http://infoelectrik.ru/molniezashhita-i-zazemlenie/zachem-nuzhno-zazemlenie.html

7. Интернет-ресурс: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Молния. Википедия

8. Интернет-ресурс: https://ru.wikipedia.org/wiki/Статическое_ электричество.  Википедия.

9. Интернет-ресурс: http://infoelectrik.ru/molniezashhita-i-zazemlenie/zachem-nuzhno-zazemlenie.html

10. Интернет-ресурс: http://meteocenter.asia/ts.php?p=37470&dt=201807/ Грозовые очаги Дербент

11. Интернет-ресурс: https://ru.wikipedia.org/wiki/Фигуры_Лихтенберга 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение

 

Опыт 1. Создание грозоотметчика Рихмана - Ломоносова (модификация)

 

Токоприемник (лейденская банка)

 

 

Отметчик отрицательного заряда

   

 

 

 

 

 

Отметчик положительного заряда

 

 

 

Монтаж грозоотметчика на столбе

 

 

 

 

 

 

Опыт 2 . Наблюдение за грозоотметчиком. Сухие и обычные грозы

апрель

 

май

  

июнь

 

 

июль

 

 

август

 

 

Сентябрь

 

 

 

 

Аннотация

Исследовательский проект «Грозоотметчик Рихмана-Ломоносова для прогнозирования сухих гроз и их последствий» создал Абиев Абумуслим, ученик 8 класса МБОУ «Гимназия №3» г. Дербент. Проект посвящен проблеме обнаружения сухих гроз и способов их нейтрализации с помощью прибора, созданного в бытовых условиях.

Научная статья состоит из введения, основной части, заключения, списка источников и приложений.

 В основной части 2 параграфа. В §1 рассматриваются основные понятия и термины, касающиеся сухих гроз и их опасности. §2 рассматривается процесс изготовления прибора «Грозоотметчик Рихмана-Ломоносова», установки и применения в домашних условиях.

В Заключении приводятся выводы и рекомендации по итогам проделанной работы.

Актуальность исследования: в современных городах, находящихся в теплых климатических условиях, плотная высотная застройка с множеством антенн и трансляционных вышек, которые могут притягивать молнию во время грозы, и не только обычной, но и во время сухой грозы. В летнее время возникает массовый наплыв туристов на берега Черного и Каспийского морей, и увеличивается число пострадавших от удара молнии. Важно понять, знают ли люди об опасности электрического разряда сухой грозы и необходимости заземления зданий.

Выводы:

1. Электрические заряды накапливаются в достаточно сухую теплую погоду на высоких металлических предметах (антеннах, телебашнях, мачтах освещения) и могут притянуть молнию во время грозы. Не стоит ради красоты убирать трубы заземления  или прятать трубы отопления в деревянные футляры – это приводит к накоплению зарядов от пылинок на полу и на коврах.

2. Во время грозы образуется озон, поэтому полезно выйти подышать свежим воздухом в течение 15 минут после грозы.

3. Сухие грозы неочевидны, но вполне наблюдаемы с помощью простого грозоотметчика. Изготовить его можно из подручных материалов в бытовых условиях.

 

 

 

 



[1] Интернет-ресурс: https://ru.wikipedia.org/wiki/Статическое_электричество.  Википедия.

[2] Интернет-ресурс: http://infoelectrik.ru/molniezashhita-i-zazemlenie/zachem-nuzhno-zazemlenie.html

[3] Перышкин А.В. «Физика -8», учебник для 8 класса, «Дрофа», 2018 г

[4] Интернет-источник: https://44.mchs.gov.ru/deyatelnost/press-centr/novosti/4502025

[5] Интернет-ресурс: https://ru.wikipedia.org/wiki/Электрический_заряд. Википедия.

[6] Перышкин А.В. «Физика -7», учебник для 7 класса, «Дрофа», 2019 г.

[7] Касьянов В.А., Дмитриева Ф.В., «Физика -8», учебник для 8 класса, «Дрофа», 2018 г.

[8] Тарасов Л.В. «Физика в природе», М., «Просвещение», 1986 г.

[9] Интернет-ресурс: http://meteocenter.asia/ts.php?p=37470&dt=201807/ Грозовые очаги Дербент

[10] Интернет-ресурс: https://ru.wikipedia.org/wiki/Фигуры_Лихтенберга

[11] Интернет-ресурс: https://ru.wikipedia.org/wiki/Рихман,_Георг_Вильгельм

[12] Гуревич А.Е., Исаев И.Е. «Физика-химия 5-6», М., «Дрофа», 2018 г.

[13] Интернет-ресурс: http://infoelectrik.ru/molniezashhita-i-zazemlenie/zachem-nuzhno-zazemlenie.html

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал "Исследовательская работа «Грозоотметчик Рихмана-Ломоносова для прогнозирования сухих гроз и их последствий»"

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 3 месяца

Менеджер по платежным услугам

Получите профессию

Секретарь-администратор

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 743 661 материал в базе

Материал подходит для УМК

Скачать материал

Другие материалы

Исследовательский проект "Фотоэлектролитическая батарея и ее эффективность в различных условиях"
  • Учебник: «Физика (базовый уровень)», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. / Под ред. Парфентьевой Н.А.
  • Тема: § 88. Теория фотоэффекта
  • 26.05.2023
  • 218
  • 6
«Физика (базовый уровень)», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. / Под ред. Парфентьевой Н.А.
Паспорт проекта по физике "Радиация друг или враг?"
  • Учебник: «Физика (базовый уровень)», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. / Под ред. Парфентьевой Н.А.
  • Тема: § 113. Биологическое действие радиоактивных излучений
  • 26.05.2023
  • 92
  • 0
«Физика (базовый уровень)», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. / Под ред. Парфентьевой Н.А.

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 26.05.2023 298
    • DOCX 5.4 мбайт
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Османова Тарана Залетдиновна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    Османова Тарана Залетдиновна
    Османова Тарана Залетдиновна
    • На сайте: 1 год и 1 месяц
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 6067
    • Всего материалов: 25

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Мини-курс

Развитие детей дошкольного возраста в цифровом мире: влияние технологий на психическое и социальное здоровье

2 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Инновации, инвестиции и развитие транспортной отрасли

5 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Учитель в классе:этика и авторитет

3 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 21 человек из 12 регионов
  • Этот курс уже прошли 24 человека