Исследовательская работа :«Почему Пизанская башня не упала?»

Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение

начальная общеобразовательная школа № 24

Автор работы:Винник Екатерина Олеговна.

МОБУ НОШ № 24

3 «б» класс

Руководитель:Смолина Светлана Николаевна.

Тема:«Почему Пизанская башня не упала?»

Р.п. Чунский 2014 год

Оглавление

1.Введение. - стр. 1

2. Основная часть. – стр. 2- 4

3. Заключение.  – стр.5

4. Список использованных источников.  – стр. 6

7. Приложение.  – стр. 7 - 9

Тема:  «Почему Пизанская башня не упала?»

Введение

 (Слайд 1) Здравствуйте! Меня зовут Винник Катя.  Я, ученица 3 «б» класса. Летом к нам приезжали гости. И подарили мне подарок: журнал «Пизанская башня» и к журналу прилагались пазлы 3D. Конечно же первым делом я побежала складывать

пазлы. (Слайд 2,3,4)  Через некоторое время когда я собрала конструкцию похожую на башню, я удивилась что моя башня наклонена, (Слайд 5)   и мне показалась что она вот - вот упадёт. Я немного расстроилась, так как я подумала, что при сборе ошиблась. Но родители мне сказали, что, ни я ошиблась, а на самом деле есть в Италии в городе Пиза такая «падающая башня». (Слайд 6,7)  Я взяла журнал и внимательно его прочитала. Меня очень заинтересовала история знаменитой Пизанской башни. Это колокольная башня собора Санта-Мария Маджоре в итальянском городе Пиза. Она получила прозвище «Падающая» и всемирную известность благодаря тому, что сильно наклонена и как бы «падает».

Строительство башни началось в 1173 году и продолжалось с перерывами почти 200 лет. Автор проекта остался неизвестен. Раньше считалось, что наклон башни являлся замыслом автора, но сейчас эта версия опровергнута. Изначально башня проектировалась вертикальной, а наклон стал проявляться уже во время строительства. Кроме того, следует отметить, что  Пизанская башня не единственное «падающее» сооружение. В другом итальянском городе Болонье есть наклоненные друг к другу две «косые» башни DueTorri, была «падающая» колокольня и в российском городе Архангельске.

Я решила узнать, почему башня, которая выглядит падающей, на самом деле не падает. (Слайд 8)  А также выяснить, какие условия должны быть соблюдены, чтобы тело находилось в равновесии, и что должно произойти, чтобы тело упало.

Цель  моей исследовательской работы: (Слайд 9)

Установить причину устойчивого положения Пизанской башни.

Гипотеза:Я предположилабашня в городе Пиза до сих пор не упала благодаря мощному фундаменту, глубоко врытому в землю. (Слайд 10)

Задачи, которые я поставила перед собой при выполнении исследовательской работы узнать: (Слайд 11)Что такое центр тяжести?Понятие равновесия.Устойчивость тел и факторы, влияющие на степень устойчивости.

1

Основная часть

В процессе исследования я узнала некоторые новые для себя понятия. (Слайд 12)

Мне стало известно, что у каждого предмета есть центр тяжести. Древнегреческий ученый Архимед дал ему такое определение: «Центром тяжести тела является некоторая расположенная внутри него точка – такая, что если за нее мысленно подвесить тело, то оно остается в покое и сохраняет первоначальное положение.»

Если тело находится в покое (то есть не вращается, не качается, не скользит и не опрокидывается), то оно находится в состоянии равновесия.

Тело можно вывести из состояния равновесия, например: толкнув или качнув его. Если после этого тело стремится вернуться в исходное  состояние равновесия, то говорят, что это устойчивое равновесие.

Пример устойчивого равновесия нам показывает знакомая всем с детства игрушка - неваляшка или Ванька-Встанька. В какую сторону ее не толкни, она через некоторое время, покачавшись, снова вернется в исходное положение.

(Слайд 13) Любое тело, находящееся в состоянии покоя, опирается на что-либо. Например, книга лежит на столе, а человек сидит на стуле. Стол в этом случае является опорой для книги, а стул – для человека.

Если тело подвешено на нити (или веревке, или канате), то понятие опоры заменяется понятием подвес. У любого подвешенного тела состояние равновесия устойчиво. Здесь можно вспомнить качели, которые обязательно вернутся в состояние равновесия, как бы сильно их не раскачали.

Рассмотрим условия равновесия тел на примере человека.

Когда человек ровно стоит на двух ногах, площадь его опоры ограничена его ступнями и воображаемая прямая линия, проведённая из центра тяжести человека вертикально вниз (такую линию называют проекцией центра тяжести) проходит через эту площадь.

Это главное условие равновесия.

Если встать на одну ногу, то площадь опоры уменьшится и удерживать равновесие станет труднее. Положение человека становится неустойчивым.

2

Как только проекция центра тяжести выйдет за пределы площади опоры,  человек потеряет равновесие и упадёт.

Увеличить эту площадь можно также за счет дополнительных опор, например, можно стоять, оперевшись на стул.

При катании на лыжах дополнительными опорами служат лыжные палки.

Пожилые люди используют тросточки, которые помогают им сохранять устойчивость и удерживать равновесие.

А маленькие дети, чтобы не упасть, держатся за мамину руку.(Слайд 15)

Расположение центра тяжести тела также оказывает влияние на его  устойчивость. Если взять два кубика, один из которых длиннее другого и поставить их так, чтобы площадь опоры была одинакова, то опрокинуть «длинный» кубик будет гораздо проще. Он менее устойчив, потому что его центр тяжести расположен выше, то есть дальше от точки опоры.

Я провела следующие эксперименты по  Определению центра тяжести плоской фигуры.

Из картона вырезаю фигуру произвольной формы.(Слайд 16,17)

По краю фигуры делаю несколько отверстий. Отверстий должно быть не меньше двух, чем их будет больше, тем точнее будет результат

(Слайд 18) Подвешиваю фигуру на гвоздик за любое отверстие, фигура должна свободно качаться. На тот же гвоздик  подвешиваю отвес.

По отвесу провожу вертикальную линию. Повторяю эту операцию для всех сделанных отверстий

(Слайд 19) В идеальном случае, все линии пересекутся в одной точке. Делаю в этой точке отверстие Убеждаюсь, что фигура, подвешенная за это отверстие, находится в покое (в равновесии), в каком бы положении я ее не оставила Значит в этой точке и находится центр тяжести фигуры.

(Слайд 20) Если линий больше двух, то при их пересечении может образоваться не точка, а некоторая фигура; например, если линий три, то может получиться треугольник. Тогда центр тяжести будет находиться внутри этой фигуры.

3

А вот так я определила  центр тяжести продолговатого предмета.

Для эксперимента я взяла теннисную ракетку. (Слайд 21)

Кладу её на указательные пальцы левой и правой руки

Начинаю сдвигать руки до тех пор, пока ладони не сомкнутся   (Слайд 22)

(Слайд 23) Ракетка находится в равновесии, значит центр её тяжести расположен точно над пальцами. Отметив это место, можно проверить равновесие с помощью подвеса

Так же  определила центр тяжести человека.

Центр тяжести человека расположен внутри его тела, чуть выше пояса. Проверить это можно используя в качестве опоры гимнастический мяч или табурет. (Слайд 24)

При ходьбе человек наклоняет корпус вперед, проекция центра тяжести смещается за пределы площади опоры стоп и человек начинает падать. Чтобы не упасть, он выставляет вперёд одну ногу – делает шаг. (Слайд 25,26)

После этого процесс повторяется: центр тяжести смещается вперёд за пределы площади опоры, начинается падение, которое предотвращается вторым шагом и т.д.

(Слайд 27) У человека, ровно сидящего на стуле, центр тяжести проецируется на площадь дополнительной опоры (стула) позади его ступней ).

Встать из такого положения невозможно; ведь чтобы человек стоял, проекция центра тяжести должна проходить в площади опоры его ступней. (Слайд 28)

Для того чтобы встать нужно либо пододвинуть ноги под стул, либо сильно наклонить корпус вперёд, при этом проекция центра тяжести пройдет через площадь опоры стоп.

Ещё я определила  условия устойчивости воронки.(Слайд 29)

Если воронку поставить широкой стороной на стол, то она будет очень устойчива. В таком положении площадь опоры воронки велика, а её центр тяжести расположен низко

Если воронку поставить на стол узким носиком, то площадь её опоры будет очень маленькой, а центр тяжести будет расположен высоко. Поэтому достаточно небольшого касания, чтобы проекция центра тяжести вышла за пределы площади опоры, и воронка опрокинулась. Такое положение воронки очень неустойчиво.

Но если воронку установить на узкий носик, углубив его в песок, то положение воронки станет устойчивее чем на твёрдой поверхности. Она даже сможет стоять в наклонённом  состоянии. В этом случае песок становится дополнительной опорой и удерживает воронку от падения

4

Заключение

(Слайд 30) В процессе исследовательской работы я узнала много новых интересных фактов и думаю, что теперь я могу объяснить, почему наклонное сооружение, такое как Пизанская башня, не падает.

Во-первых, центр тяжести башни смещен вниз, потому что толщина стен в её основании почти 5 метров, а вверху 2.5 метра.

Во-вторых, для башни выполняется основное условие равновесия – проекция её центра тяжести, не выходит за пределы площади её опоры.

В-третьих, грунт, в который заглублён фундамент башни, выполняет роль дополнительной опоры, помогающей башне удерживать равновесие. Хотя по одной из версий, именно проседание грунта под фундаментом и вызвало первоначальный наклон башни.

Поскольку равновесие башни неустойчиво, за ней ведётся постоянное наблюдение. Регулярно проводятся ремонтные и реставрационные работы. Особенно архитекторы и строители заботятся об укреплении фундамента здания.

Сейчас башня открыта для посещений и любой желающий может подняться на ее вершину, отсчитав 294 ступеньки.

Традиционно туристы могут посетить Пизанскую башню в группе состоящей не более чем из 40 человек. Длительность экскурсии – 35 – 40 минут. Не допускаются дети в возрасте до 8 лет.

(Слайд 31) В конце своего выступления я прочитаю  стихотворение «Пизанская башня».

5

Список использованных источников

1.Журнал «Пизанская башня».

2.Интернет источники:  

http://www.nt.unets.ru/italy,  inflora.ru›tourism/tourism120.html,    vseznaichik.ru›…pochemu-pizanskaja…naklonena.html,  ru.wikipedia.org›Пизанская башня,  takearest.ru›leaning-tower-pisa.

6

7

8

9