Исследовательская работа "Снежная мелодия"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Гимназия»

Исследовательская работа

« СНЕЖНАЯ МЕЛОДИЯ»

Почему снег скрипит?

Автор:

ученица 5 «а» класса

МБОУ «Гимназия»

Руководитель: учитель географии:

Щербакова И.А.

Моршанск

2017г.

                                          Содержание                                                    

Аннотация                                                                                                3

План исследования                                                                                  4

1.Введение                                                                                                      5

2.Основная часть                                                                                             6-10             

2.1.Причины возникновения скрипа                                  

2.2. Практическая работа             

 3.Заключение                                                                                               

Список использованной литературы                                                       12

Приложения                                                                                            12-16

Аннотация

Одним из интереснейших явлений природы многие считают снег.

В мифах и преданиях о снеге можно узнать, о том, что снег сравнивают с белыми перьями: «В области, лежащей ещё дальше к северу от земли скифов, — говорит Геродот, — как передают, нельзя ничего видеть, и туда невозможно проникнуть из-за летающих перьев. И действительно, земля и воздух там полны перьев, а это-то и мешает зрению». Невиданные перья есть не что иное, как снег.

Что же такое снег? С. И. Ожегов даёт определение понятию снег - атмосферные осадки – белые пушинки, хлопья, представляющие собой кристаллики льда, а также сплошной массы этих осадков, покрывающих землю зимой.

Ученые объясняют, что снег образуется, когда микроскопические капли воды в облаках притягиваются к пылевым частицам и замерзают. Появляющиеся при этом кристаллы льда, не превышающие поначалу 0,1 мм в диаметре, падают вниз и растут в результате конденсации на них влаги из воздуха. При этом образуются шестиконечные кристаллические формы. Из-за структуры молекул воды между лучами кристалла возможны углы лишь в 60° и 120°. Основной кристалл воды имеет в плоскости форму правильного шестиугольника. На вершинах такого шестиугольника затем осаждаются новые кристаллы, на них — новые, и так получаются разнообразные формы звёздочек-снежинок.

Белый цвет снега происходит от заключённого в снежинке воздуха. Свет всех возможных частот отражается на граничных поверхностях между кристаллами и воздухом и рассеивается. Снежинки состоят на 95 % из воздуха, что обуславливает низкую плотность и сравнительно медленную скорость падения (0,9 км/ч).

В 1885 году американский фермер Уилсон Бентли получил первую удачную фотографию снежинки под микроскопом. Он занимался этим 46 лет и сделал более 5000 уникальных снимков. На основе его работ было доказано, что не бывает двух одинаковых снежинок.

Интересно, что самая крупная снежинка была засвидетельствована 28 января 1887 года во время снегопада в Форт-Кео, Монтана, США; она имела диаметр в 15 дюймов (около 38 см).

Обычно же снежинки имеют около 5 мм в диаметре при массе 0,004 г.

Все замечали, что в некоторые зимние дни снег скрипит под ногами. Почему и отчего скрипит снег? Таким вопросом задаются многие, особенно дети.

Интересует это и меня. Этим объясняется выбор темы моего исследования.

План исследования

Тема работы «Почему снег скрипит?»

Цель: Исследовать снег и установить, отчего возникает звук скрипа снега, и при какой температуре возможен снежный скрип?

Задачи:  

1. Изучить литературу по теме: «Снег»

2. Провести наблюдения, опыты.

3. Сделать выводы по исследованию.

Гипотеза: 

 1. Снег пушистый, и при надавливании он издает скрип.

 2. Снег начинает скрипеть при температуре -6 С.

Предмет исследования: снег.

Объект исследования: свойства снега и температурный период при котором снег скрипит.

Основные методы работы:

Ø Исследовательский;

Теоретическая часть: подбор и изучение материала по теме исследования.

Практическая часть: экспериментальное исследование (наблюдения и опыты)

Ø Описательный;

Ø Метод анализа и обобщения. Выводы.

Исследование проводилось в три этапа:

· Изучение литературы 2015-2016 уч. г.

· Проведение эксперимента (20.11.15г.-11.02.16г.)

· Анализ полученных результатов (21.12.15г.-19.02.16г)

1.Введение

Моя «малая» Родина – город Моршанск. Это край, где около четырёх месяцев в году хозяйничает зима. Я люблю это время года, потому что всё вокруг кажется чистым и красивым. Мне с подругами  нравится играть в снежки, строить снежную горку и лепить различные фигурки. В снегу просто приятно побарахтаться.

В этом году зимой было немало снега. Однажды я наблюдала за снегом, рассматривала снежинки, и мне стало интересно, а что такое снег, как он образуется, какие свойства есть у снега, почему он скрипит? Я решила  исследовать эту проблему.

Зимой кругом снег. Иду, а под ногами скрип, скрип, скрип… Я взяла снег в руки и надавила. Опять издается хруст. Что создаёт этот звук? Он возникает при ходьбе по снегу, надавливании на свежий снег лыжами… Когда на улице было теплее скрипа такого не было слышно. А, когда очень холодно, снег скрипит сильнее. Я стала наблюдать за скрипом снега и за температурой воздуха.

                                              2. Основная часть

2.1.          Причины возникновения скрипа

Что же я узнала из книг и интернета?

 Существует две причины возникновения скрипа снега:

1)                Снег состоит из снежинок, представляющий собой кристаллы, в которые превращаются капли воды в снежных облаках. Во время перелома этих кристаллов и слышен скрипящий или хрустящий звук.

2)                Трение кристаллов снега друг об друга при смещении.

Первая причина рассматривается, как основная.

        Снег скрипит только в мороз, и сила его скрипа меняется в зависимости от температуры воздуха – чем крепче мороз, тем снег сильнее скрипит.

         Есть люди, которые могут оценивать температуру воздуха по воспринимаемым на слух изменениям в характере скрипа снега. Скрип снега – не что иное, как шум от раздавливаемых мельчайших кристалликов снега. В отдельности каждый из них так мал, что, ломаясь, издает звук, недоступный человеческому уху.

   Чем выше температура, кристаллики, сопротивляясь перелому, изгибаются, выделяя при этом тепло. Это способствует еще большему подтаиванию снежинок. В таком снеге не слышно ни звука перелома, ни звука трения.

        Смазанные водой кристаллики издают звук, отличный от звука трения сухих снежинок, а при температуре выше некоторой снег вообще перестаёт скрипеть. Это связано с тем, что при определённой температуре снежинки при сдавливании не ломаются, а начинают подтаивать, выделяющаяся вода смачивает снежинки и вместо сухого трения возникает «скольжение снежинок по смоченной поверхности».

На Крайнем Севере снег бывает настолько твердым, что топор при ударе по нему звенит, словно ударили по железу.

    Интересно то, что скрип, похожий на скрип снега, можно получить, если сжимать, например, смешанные соль и сахар. Это используют при озвучивании фильмов.

2.2.Практическая работа

Опыт №1 Свойства снега (Приложение 1)

Я взяла снег и стала его рассматривать.

1.                 Положила снег на стол, приложила к нему белый лист бумаги, сравнила, и я увидела, что снег белого цвета и не прозрачный.

2.                 Положила снег на ладошку – почувствовала, что он холодный, на улице легко сдул снег с ладошки, значит, снег рыхлый.

3.                 Набрала снег в стакан и поставила дома на кухне на стол, через 35 минут увидела в стакане уже не снег, а воду. В тепле снег быстро тает.

Вывод: снег белого цвета, непрозрачный, рыхлый и холодный, а в тепле быстро тает.

Опыт № 2 Превращения (Приложение 2)

Поставила стакан с водой в морозилку холодильника, вода превратилась в лёд.

Наблюдение №1 (Приложение 3)

При надавливании снег скрипит.

Наблюдение № 2 (Приложение 4)

Снег состоит из очень красивых разнообразных снежинок.

Исследую первую гипотезу.

Предположим, что снег пушистый и при надавливании издаёт скрип.

Опыт №3 (Приложение 5)

Для исследования этого предположения я изготовил модель снега из бумаги. Нарезал бумагу на мелкие кусочки- «снежинки». Насыпал их на стол и ладошкой надавил на этот «сугроб». Раздался скрип. Как возник этот звук?

Когда я сминаю «снежинки», каждая из них шуршит и потрескивает. Тоже самое происходит со снегом. Скрип, скрип - скрипит снег под ногами. Можно смешать сахар и соль, результат будет такой же.

Опыт № 4 (Приложение 6)

Смешиваю сахар и соль, проверяю звук: результат - такой же скрип.

Какой снег скрипит сильнее?

Опыт № 5 (Приложение 7)

 Добавляю воды. Звук изменился!

 Опыт № 6 (Приложение 8)

Провёл опыт на бумажной модели снежинки. Для этого взял стакан с водой и 2 листочка бумаги – «снежинки».

Первый листочек -  это модель мокрой снежинки, такой она бывает в тёплую погоду. Опустил листочек в стакан с водой и оставил намокать.

Второй листочек – это модель сухой снежинки, такой она бывает в морозную погоду. Разорвал листочек и послушал звук. Листочек рвётся со звуком.

Вытащила «мокрую снежинку» из стакана с водой, разорвала её и послушала.  А звука не слышно!

Я сделала следующий вывод:

Сухой  листочек рвётся со звуком, мокрый листочек разорвался без звука. Сухая соль издает скрип, а у мокрой соли звук другой.

Значит, сухой снег в морозную погоду скрипит под ногами, мокрый снег в тёплую погоду под ногами не скрипит.

Исследую вторую гипотезу.

Снег начинает скрипеть при температуре – 6 С.

Наблюдение № 3 Температурное влияние на снежный покров.

Цель; Проследить температурный режим, при котором происходит скрип снега.

В течение всего периода наблюдения (с 20.11.2015 по 11.02.2016г.) будет отмечен температурный режим, толщина снежного покрова, наличие снежных осадков, скрипа снега.

Дневник наблюдения (ноябрь 2016 г.)

Дата	20.	21.	22.	23.	24.	25.	26.	27.	28.	29.	30.
Средняя t (температура)	-4С	-2С	-4С	-  5С	-2С	- 6С	-7С	-11С	-7С	-4С	- 10С
Толщина снежного покрова	*0.6 см	0.4 см	0.4 см	0.4 см	*1.8 см	1 см	*2.8 см	2.8 см	2.5см	0.7 см	2.7см
Вывод по наблюдению за сутки							©	©	©		©

*- снег ©- скрип

Толщина снежного покрова измерялась на месте проведения наблюдения.

Описание наблюдения: снег выпадал в течение исследуемого периода 3 раза, снежный покров не покрывал всех участков земли, а низкие дневные температуры лишь ухудшали состояние снега, превращая его в лёд. Слабый скрип снега наблюдался в ноябре месяце лишь 26, 27, 28, 30 ноября, на малых снежных участках, сохранившихся под кустами или деревьями, где толщина снега превышала 2см.

ВЫВОД: скрип снега наблюдался при температуре ниже -6С

Дневник наблюдения (ДЕКАБРЬ 2016 г.)

Толщина снежного покрова измерялась на месте проведения наблюдения

Дата

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Сред. t

-7С

-12С

-9С

-8С

-16С

-19С

-24С

-23С

-20С

-14С

-20.4С

-16.4С

-19.4С

Толщина снежного покрова

2.8 см *

4.8 см *

4.8 см

5.2 см

5.8 см

5.8 см

6.2 см

6.7см

6.8 см

6.8 см *

16. см

12. см

12.8 см

Вывод по наблюдению за сутки

©

©

©

©

©

©

©

©

©

©

©

©

©

*- снег ©- скрип

Дата	14	15	16.	17	18	19	20
Сред. t	-23С	-20С	-24С	-28С	26 С	-24С	-22С
Толщина снежного покрова	12см	12 см	20см *	20см	20см	20см	20см
Вывод по наблюдению за сутки	©	©	©	©	©	©	©

Описание наблюдения: 

исследуя температурный режим декабря, отметил, что средняя температура месяца составила -19С, самая высокая температура месяца -7С, самая низкая -28.С, снежные осадки наблюдались четыре раза в течение месяца, скрип снега фиксировался каждый день, в разное время суток.

Дневник наблюдения (ФЕВРАЛЬ 2017г.)

Дата	02.02. 2016 г.	05.02. 2016г.	07.02. 2016 г.	08.02. 2016г.	09.02. 2016 г.	10.02. 2016 г.	11.02. 2016 г.
Температура воздуха	-10°	-20°	-29°	-21°	-14°	-9°	-7°
Скрип	*	***	****	***	**	*	*

*         скрип снега

**       скрип сильнее

***     скрип ещё сильнее

****   самый сильный скрип

Вывод: с усилением мороза усиливается громкость скрипа снега.

Заключение

Проведя исследование, я пришла к выводу. При сдавливании снег издает звук, напоминающий скрип (хруст). Этот звук возникает при ходьбе по снегу, надавливании на свежий снег полозьями саней, лыжами, при лепке снежков, и т. п.

Выше −6°С скрип не слышен. Снег скрипит не всякий, и не всегда.

Есть две основных причины возникновения звуков:

· ломанье кристалликов снега;

· скольжение (смещение и трение) кристалликов снега друг о друга под давлением.

Основной причиной скрипа (хруста) снега считается первая (ломанье кристалликов).

Подтаивание снега влияет и на характер трения снежинок друг о друга: смоченные (смазанные водой) кристаллики издают звук, отличный от звука трения сухих снежинок, а при температуре выше −6° С снег вообще перестаёт скрипеть. Это связано с тем, что при определённой температуре снежинки при сдавливании не столько ломаются, сколько начинают подтаивать, энергия сдавливания расходуется не на слом кристалликов, а на таяние снежинок, выделяющаяся вода смачивает снежинки и вместо сухого трения возникает «скольжение снежинок по смоченной поверхности».

Ознакомившись с литературой, наблюдая и проделав опыты, я сделал следующие выводы:

1.Мои результаты исследования и сведения из литературы о скрипе снега совпадают.

2.В результате проведенных опытов и наблюдений подтвердилась гипотеза - снег пушистый и при надавливании снег издает скрип.

 3. Скрип снега слышен при температуре ниже −6°. Основной причиной скрипа снега считается именно ломанье кристалликов.

Ресурсы:

1. Дюнин А. К. В царстве снега. — Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1983.

2.Известия Императорского Исторического Общества. Том XXV. 1889. С-Петербург.

3.Текст миниатюры И. Кеплера «О шестиугольных снежинках».

4.Вячеслав Шевченко. Сценография Кеплера.

5.Коллекция снежинок Уилсона Бентли.

6.Большая книга знаний для детей. М.: Астрель, 2010. – 128 с.

7.Всё обо всём. География. М.: Астрель, 2011 г. – 40 с.

8.Энциклопедия «Я познаю мир» / М.: Астрель, 2012 г. – 413 с.

Интернет-ресурсы

1.             О киносъёмках – (http://www.kp.ru/)

2.            Как образуются снежинки? (doshkolenok.kiev.ua)

3.            Картинки зимы (фотографии снежинок) – (images.yandex.ru)

4.            Материал из Википедии — свободной энциклопедии (ru.wikipedia.org › wiki/Снег)

5.            Наука о снеге – (science.km.ru)

Приложение 1

Опыт №1

Свойства:

Снег - рыхлый, холодный, белого цвета, непрозрачный

                        

Приложение 2

Опыт №2

Превращения: СНЕГ-ВОДА-ЛЁД

Приложение 3

Наблюдение № 1

При надавливании снег скрипит.

Приложение 4

Наблюдение № 2

Снег состоит из снежинок

 

             

Приложение 5

Опыт № 3

Модель снега

Приложение 6

Опыт № 4

Смешиваю сахар и соль, проверяю звук - результат - скрип.

           

Приложение 7

Опыт № 5

Добавляю воды. Звук изменился!

                  

Приложение 8

Опыт № 6

Сухой лист бумаги рвётся со звуком, мокрый - без звука.