Секция: «Математика и информационные технологии» Исследовательская работа по физике Сколько весит здоровье школьника?

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1.Теоретические аспекты: что такое трение?

1.1 Историческая справка.

1.2. Трение покоя.

1.3. Трение скольжения.

1.4. Трение качения.

1.5. Природа силы трения

1.6. Роль сил трения.

Глава 2. Что помогает уменьшить скольжение?

2.1. Домашние опыты с изменением качества подошвы обуви.

2.2. Специальные виды обуви с антискользящим эффектом .

2.3. Материалы против скольжения.

Заключение

Приложение

Список литературы

 Введение

Зима. Какое прекрасное время года!  Многие говорят, что зимой скучно. На мой взгляд, это не так.  Все вокруг покрывается легким пушистым снежком, на крышах домов появляются сосульки, а воздух становится свежим, хотя и холодным.  Под ногами хрустит искрящийся снег, в лицо тебе дует свежий ветерок, ты скатываешься с горки, и ветер свистит у тебя в ушах… Ничто не сравнится с теми ощущениями, которые получаешь, когда скатываешься с ледяной горки. Аж дух захватывает! Все было бы прекрасно, если бы не но. Но, каждый год с наступлением зимы многие люди обращаются в травмпункты, больницы с ушибами, переломами. Всему виной скользкая обувь, в которой приходится ходить: по льду, по раскатанным тропинкам, дорожкам. Люди придумывают разные способы, чтобы не скользить по льду или накатанному снегу.  СМИ, телевидения часто сообщают, что количество обращений в поликлиники, травмпункты остается неизменным год от года.

 Поэтому я решил провести исследование на тему: какой должна быть подошва обуви, чтобы в ней не было скользко зимой.

Актуальность проблемы. Явление трения встречается в нашей жизни очень часто. Все движения соприкасающихся тел друг относительно друга всегда происходит с трением. Сила трения всегда влияет в большей или меньшей степени на характер движения

Я провел анкетирование среди одноклассников, учителей и родственников. Результат получился следующим: 100% опрошенных не любят гололёд и боятся упасть, 46 % падали, а 15 % обращались в больницу по поводу травм, полученных в результате падения, 80 % считают, что рекомендации по выбору подошвы, обуви для передвижения во время гололеда необходимы, 90% подтвердили актуальность данного исследования.

Цель исследования: экспериментальным путем выяснить, обувь с какой подошвой безопаснее использовать в зимнее время года. 
Задачи исследования: 
1.выяснить, отчего возникает скольжение и что противодействует скольжению; 

2.определить, какие материалы могут уменьшать скольжение; 

3.разработать практические рекомендации для безопасного передвижения по скользкой поверхности

Гипотеза исследования: если подошва обуви будет покрыта материалами, уменьшающими скольжение и на подошве обуви будут острые шипы, препятствующие скольжению, то передвигаться по скользкой поверхности будет более безопасно.

Методы исследования:

Теоретические: сопоставление, сравнение, анализ.

Эмпирические: изучение литературы, других источников информации, эксперимент, наблюдение, анкетирование, беседа. 
План проведения исследования 

1. Изучение общественного мнения. 
2. Поиск и изучение информации в литературе, Интернете. 
3. Встречи со специалистами по обуви в нашей деревне.
4. Проведение экспериментальных исследований с различными видами обуви, с разными типами подошв. 
5. Выработка рекомендаций для безопасного передвижения по скользкой поверхности. 

Практическая значимость состоит в применении зависимости силы трения от силы реакции опоры, от свойств соприкасающихся поверхностей, от скорости движения в природе. Также необходимо это учитывать в технике и в быту.

ГЛАВА 1.

 1.1.Историческая справка

 1500 год. Великий итальянский художник, скульптор и ученый Леонардо да Винчи проводил странные опыты, чем удивлял своих учеников.

Он таскал по полу, то плотно свитую веревку, то ту же верев­ку во всю длину. Его интересовал ответ на вопрос: зависит ли сила трения скольжения от величины площади соприкасающих­ся в движении тел? Механики того времени были глубоко убеж­дены, что чем больше площадь касания, тем больше сила тре­ния. Они рассуждали примерно так, что чем больше таких точек, тем больше сила. Совершенно очевидно, что на большей по­верхности будет больше таких точек касания, поэтому сила тре­ния должна зависеть от площади трущихся тел.

Леонардо да Винчи усомнился и стал проводить опыты. И получил потрясающий вывод: сила трения скольжения не зави­сит от площади соприкасающихся тел. Попутно Леонардо да Винчи исследовал зависимость силы трения от материала, из которого изготовлены тела, от величины нагрузки на эти тела, от скорости скольжения и степени гладкости или шероховатости их поверхности. Он получил следующие результаты:

1. От площади не зависит.

2. От материала не зависит.

3. От величины нагрузки зависит (пропорционально ей).

4. От скорости скольжения не зависит.

5. Зависит от шероховатости поверхности.

1699 год. Французский ученый Амонтон в результате своих опытов так ответил на те же пять вопросов. На первые три - так же, на четвертый - зависит. На пятый - не зависит. Получалось, и Амонтон подтвердил столь неожиданный вывод Леонардо да Винчи о независимости силы трения от площади соприкасаю­щихся тел. Но в то же время он не согласился с ним в том, что сила трения не зависит от скорости скольжения; он считал, что сила трения скольжения зависит от скорости, а с тем, что сила трения зависит от шероховатостей поверхностей, не соглашался.

В течение восемнадцатого и девятнадцатого веков насчиты­валось до тридцати исследований на эту тему. Их авторы согла­шались только в одном - сила трения пропорциональна силе нормального давления, действующей на соприкасающиеся тела. А по остальным вопросам согласия не было. Продолжал вызы­вать недоумение даже у самых видных ученых эксперименталь­ный факт: сила трения не зависит от площади трущихся тел.

1748 год. Действительный член Российской Академии наук Леонард Эйлер опубликовал свои ответы на пять вопросов о трении. На первые три - такие же, как и у предыдущих, но в чет­вертом он согласился с Амонтоном, а в пятом - с Леонардо да Винчи.

1779 год. В связи с внедрением машин и механизмов в про­изводство назрела острая необходимость в более глубоком изу­чении законов трения. Выдающийся французский физик Кулон занялся решением задачи о трении и посвятил этому два года.. Кулон на все вопросы ответил - да. Общая сила трения в какой-то ма­лой степени все же зависит от размеров поверхности трущихся тел, прямо пропорциональна силе нормального давления, зави­сит от материала соприкасающихся тел, зависит от скорости скольжения и от степени гладкости трущихся поверхностей. В дальнейшем ученых стал интересовать вопрос о влиянии смазки, и были выделены виды трения: жидкостное, чистое, сухое и граничное.

1.2. Трение покоя

Для того чтобы выяснить сущность этого явления, можно провести несложный эксперимент. Положим брусок на наклон­ную доску. При не слишком большом угле наклона доски бру­сок может остаться на месте. Что будет удерживать его от со­скальзывания вниз? Трение покоя.

Прижмем свою руку к лежащей на столе тетради и передви­нем ее. Тетрадь будет двигаться относительно стола, но поко­иться по отношению нашей ладони. С помощью чего мы заста­вили эту тетрадь двигаться? С помощью трения покоя тетради о руку. Трение покоя перемещает грузы, находящиеся на движу­щейся ленте транспортера, препятствует развязыванию шнур­ков, удерживает гвозди, вбитые в доску, и т. д.

Сила трения покоя может быть разной. Она растет вместе с силой, стремящейся сдвинуть тело с места. Но для любых двух соприкасающихся тел она имеет некоторое максимальное зна­чение, больше которого быть не может. Например, для деревян­ного бруска, находящегося на деревянной доске, максимальная сила трения покоя составляет примерно 0,6 от его веса. Прило­жив к телу силу, превышающую максимальную силу трения по­коя, мы сдвинем тело с места, и оно начнет двигаться. Трение покоя при этом сменится трением скольжения.

1.3. Трение скольжения

Из-за чего постепенно останавливаются санки, скатившиеся с горы? Из-за трения скольжения. Почему замедляет свое дви­жение шайба, скользящая по льду? Вследствие трения скольже­ния, направленного всегда в сторону, противоположную на­правлению движения тела. Причины возникновения силы тре­ния:

1) Шероховатость поверхностей соприкасающихся тел. Даже те поверхности, которые выглядят гладкими, на самом деле все­гда имеют микроскопические неровности (выступы, впадины). При скольжении одного тела по поверхности другого эти неров­ности зацепляются друг за друга и тем самым мешают движе­нию;

2) межмолекулярное притяжение, действующее в местах контакта трущихся тел. Между молекулами вещества на очень малых расстояниях возникает притяжение. Молекулярное при­тяжение проявляется в тех случаях, когда поверхности соприкасающихся тел хорошо отполированы. Так, например, при отно­сительном скольжении двух металлов с очень чистыми и ров­ными поверхностями, обработанными в вакууме с помощью специальной технологии, сила трения оказывается намного сильнее, чем сила трения между брусками дерева друг с другом, и дальнейшее скольжение становится невозможно.

1.4. Трение качения

Если тело не скользит по поверхности другого тела, а, по­добно колесу или цилиндру, катится, то возникающее в месте их контакта трение называют трением качения. Катящееся колесо несколько вдавливается в полотно дороги, и потому перед ним всё время оказывается небольшой бугорок, который необходимо преодолевать. Именно тем, что катящемуся колесу постоянно приходится наезжать на появляющийся впереди бугорок, и обу­словлено трение качения. При этом, чем дорога тверже, тем тре­ние качения меньше. При одинаковых нагрузках сила трения качения значительно меньше силы трения скольжения (это было замечено еще в древности). Так, ножки тяжелых предметов, на­пример, кроватей, роялей и т. п., снабжают роликами. В технике для уменьшения трения в машинах широко пользуются под­шипниками качения, иначе называемыми шариковыми и роли­ковыми подшипниками.

Эти виды трения относятся к сухому трению. Мы знаем, по­чему книга не проваливается сквозь стол. Но что мешает ей со­скользнуть, если стол немного наклонен? Наш ответ - трение!

1.5. Природа силы трения.

 Мы попытаемся объяснить природу силы трения.

На первый взгляд, объяснить происхождение силы трения очень просто. Ведь поверхность стола и обложка книги шерохо­ваты. Это чувствуется на ощупь, а под микроскопом видно, что поверхность твердого тела более всего напоминает горную страну. Бесчисленные выступы цепляются друг за друга, немно­го деформируются и не дают книге соскользнуть. Таким образом, сила трения покоя вызвана теми же силами взаимодействия молекул, что и обычная упругость.

Если мы увеличим наклон стола, то книга начнет скользить. Очевидно, при этом начинаются «скалывание» бугорков, разрыв молекулярных связей, не способных выдержать возросшую на­грузку. Сила трения по-прежнему действует, но это уже будет сила трения скольжения. Обнаружить «скалывание» бугорков не представляет труда. Результатом такого «скалывания» является износ трущихся деталей.

Казалось бы, чем тщательнее отполированы поверхности, тем меньше должна быть сила трения. До известной степени это так. Шлифовка снижает, например, силу трения между двумя стальными брусками. Но не беспредельно! Сила трения внезап­но начинает расти при дальнейшем увеличении гладкости по­верхности. Это неожиданно, по все же объяснимо.

По мере сглаживания поверхностей они все теснее и теснее прилегают друг к другу.

Однако до тех пор, пока высота неровностей превышает не­сколько молекулярных радиусов, силы взаимодействия между молекулами соседних поверхностей отсутствуют. Ведь это очень короткодействующие силы. При достижении некоего со­вершенства шлифовки поверхности сблизятся настолько, что силы сцепления молекул включатся в игру. Они начнут препят­ствовать смещению брусков друг относительно друга, что и обеспечивает силу трения покоя. При скольжении гладких бру­сков молекулярные связи между их поверхностями рвутся по­добно тому, как у шероховатых поверхностей разрушаются свя­зи внутри самих бугорков. Разрыв молекулярных связей - вот то главное, чем отличаются силы трения от сил упругости. При возникновении сил упругости таких разрывов не происходит. Из-за этого силы трения зависят от скорости. 

Узнать, почему можно скользить по льду, учёные пытаются в течение последних 150 лет. В 1849 году братья Джеймс и Вильям Томсон (лорд Кельвин) выдвинули гипотезу, согласно которой лёд под нами плавится потому, что мы на него давим. И поэтому мы скользим уже не по льду, а по образовавшейся плёнке воды на его поверхности. В 1939 году стало ясно, что понижением температуры плавления скользкость льда не объяснить, Ф.Бауден (Bowden) и Т.Хьюз (Hughes) предположили, что тепло, необходимое для плавления льда под коньком, даёт сила трения. Однако эта теория не могла объяснить, почему так тяжело бывает даже стоять на льду, не двигаясь. С начала 1950-х годов учёные стали считать, что лёд скользкий из-за тонкой плёнки воды, образовавшейся на его поверхности в силу каких-то неизвестных причин. В результате, на поверхности льда образуется плёнка жидкости, служащая хорошей смазкой при скольжении. В статье «Почему лед скользкий?» Роберт Розенберг, профессор химии университета Лоуренс, развенчивает популярную теорию, согласно которой верхний слой льда подтаивает и делается скользким под воздействием давления – например, коньков. Д-р Розенберг объясняет, почему эта теория несостоятельна: эффект таяния слишком незначителен, чтобы объяснить эффект скольжения, который имеет место и при значительно более низких температурах. Кроме того, эта теория не может объяснить, почему ботинки с широкими подошвами, которые имеют гораздо большую, чем лезвия коньков, площадь соприкосновения со льдом и производят меньшее давление, тем не менее тоже скользят. Вместо теории давления предлагаются две альтернативные концепции. Одна объясняет механизм скольжения трением: при соприкосновении с лезвием конька или подошвой ботинка лед разогревается и подтаивает, создавая скользящий слой.

Другая, впервые предложенная физиком Майклом Фарадеем в 1850 году, утверждает, что поверхность льда содержит слой воды. Колебание молекул воды на поверхности льда сильнее, чем у обычного твердого тела, поскольку они не закреплены на месте сверху расположенными молекулами – в результате они создают жидкий незамерзающий слой. Ученые описывают поверхность льда как имеющую свойства жидкости, но при этом не текучую. Впрочем, обе концепции имеют свои слабые стороны. Теория трения не отвечает на вопрос, почему лед остается скользким даже тогда, когда человек просто стоит на льду и не разогревает его трением.

Почему же всё-таки скользко ходить по ледяной или накатанной поверхности? Как же отвечают на этот вопрос современные учебники физики? На первый взгляд, ответ на вопрос напрашивается сам собой: да потому, что эти поверхности идеально ровные. Но падает человек не только на гладком льду, но и на шероховатой накатанной поверхности, по такой зимней дороге ходить ещё опасней. Санки по бугристой поверхности скользят ничуть не хуже, чем по гладкому льду. Значит, лёд скользкий не потому, что гладкий, а по какой-то другой причине. Почему мы не скользим по всякой другой гладкой поверхности?

Суть заключается в самом процессе трения. Когда два предмета вступают в соприкосновение, возникает сила сопротивления, которая препятствует движению и предохраняет, таким образом, от скольжения и падения. Чем сильнее трение, тем больше соответствующая сила, поэтому трение стараются не уменьшать, а увеличивать: покрытие дорог делают шероховатым, наносят на поверхность шин рельефные рисунки (протекторы). Вспомните, как трудно идти по скользкой дороге или как буксует автомобиль, стоящий на льду или в грязи: колеса проскальзывают на месте, хотя мотор исправно вращает их. Что определяет величину силы трения? Повседневный опыт свидетельствует: чем сильнее прижать поверхности тел друг к другу, тем труднее вызвать их скольжение и поддерживать его (пример, лист бумаги, вложенный между страницами лежащей на столе книги, проще вытащить из верхней части книги, чем из нижней). Следовательно, трение возникает из-за взаимодействия между соприкасающимися частями тел. Даже на отполированной твердой поверхности имеются беспорядочно расположенные микроскопические выступы и впадины. Их высота порядка сотен атомных диаметров; если бы они были меньше, прилегающие друг к другу поверхности слиплись бы из-за притяжения между молекулами. Соприкосновение твердых тел в действительности происходит не по всей поверхности, а лишь в отдельных «пятнах касания», т.е. вершинах выступов. При скольжении твердых тел микронеровности разрушаются, трущиеся поверхности становятся более гладкими - они шлифуются и полируются. Трение приводит к нагреву поверхностей, так как выделяющаяся при деформации выступов теплота не успевает распространиться вглубь вещества. Это приводит к размягчению тонкого поверхностного слоя, который становится смазкой, уменьшающей силу трения, Именно поэтому, в частности, так легко скользят коньки по льду и лыжи по снегу.

Но ведь знания о природе трения пришли к нам не сами со­бой. Этому предшествовала большая исследовательская работа ученых-экспериментаторов на протяжении нескольких веков. Не все знания приживались легко и просто, многие требовали мно­гократных экспериментальных проверок, доказательств.

1.6.  Роль сил трения

В технике и в повседневной жизни силы трения играют ог­ромную роль. В одних случаях силы трения приносят пользу, в других - вред. Сила трения удерживает вбитые гвозди, винты, гайки; удерживает нитки в материи, завязанные узлы и т. д. При отсутствии трения нельзя было бы сшить одежду, собрать ста­нок, сколотить ящик.

Трение увеличивает прочность сооружений; без трения нельзя производить ни кладку стен здания, ни закрепление телеграфных столбов, ни скрепление частей машин и сооружений болтами, гвоздями, шурупами. Без трения не могли бы удерживаться растения в почве. Наличие трения покоя позволяет человеку передвигаться по поверхности Земли. Идя, человек отталкивает от себя Землю на­зад, а Земля с такой же силой толкает человека вперед. Сила, движущая человека вперед, равна силе трения покоя между по­дошвой ноги и Землей.

Чем сильнее человек толкает Землю назад, тем больше сила трения покоя, приложенная к ноге, и тем быстрее движется че­ловек.

Когда человек отталкивает Землю с силой большей, чем предельная сила трения покоя, то нога скользит назад, и это за­трудняет ходьбу. Вспомним, как трудно ходить по скользкому льду. Чтобы легче было идти, необходимо увеличить трение по­коя. С этой целью скользкую поверхность посыпают песком. Сказанное относится и к движению электровоза, автомобиля. Колёса, соединенные с двигателем, называются ведущими.

Когда ведущее колесо с силой, создаваемой двигателем, тол­кает рельс назад, то сила, равная трению покоя и приложенная к оси колеса, двигает вперед электровоз или автомобиль. Итак, трение между ведущим колесом и рельсом или Землей - полез­но. Если оно мало, то колесо буксует, а электровоз или автомо­биль стоит на месте. Трение же, например, между движущимися частями работающей машины вредно. Для увеличения трения посыпают рельсы песком. В гололедицу очень трудно ходить пешком и передвигаться на автомобилях, так как трение покоя очень мало. В этих случаях посыпают тротуары песком и надевают цепи на колеса автомобилей, чтобы увеличить трение покоя.

Силой трения также пользуются для удержания тел в со­стоянии покоя или для их остановки, если они движутся.

Человек скользит на ледяной или накатанной поверхности, даже не абсолютно ровной, потому что между подошвой обуви и поверхностью возникает в силу некоторых физических явлений тонкая пленка воды. Своеобразная «смазка», которая уменьшает трение, и люди, теряя опору, катятся и падают, не в силах контролировать движение. Таким образом, несмотря на различные объяснения появления этой пленки, можно сделать общий вывод: чтобы сделать обувь менее скользкой, необходимо увеличить трение между подошвой обуви и скользкой поверхностью.

Исследованиям в области уменьшения скольжения обуви в зимнее время года я посвятил следующую главу. В доказательство того, что увеличение трения способствует уменьшению скольжения, мы провели опыты с банкой, скользящей по наклонной поверхности.

На  слайде – банка, быстро скатившаяся по наклонной поверхности. Затем банку обмотали резинками, тем самым увеличив трение. Банка немного скатившись, застряла на склоне. Этот опыт подтверждает вывод, что обувь станет менее скользкой, если увеличится трение между подошвой и поверхностью земли (льдом, накатанным снегом и т.п.) 

ГЛАВА 2.

ЧТО ПОМОГАЕТ УМЕНЬШИТЬ СКОЛЬЖЕНИЕ? 

2.1. Домашние опыты с изменением качества подошвы обуви.

Для проведения опытов по снижению скольжения зимней обуви я изучал литературу, провёл опрос среди взрослых людей, а также на форумах интернета: какими средствами пользуются во время гололёда, чтобы ходить было менее скользко. Все предложенные способы можно сгруппировать в несколько позиций:

1.Наклеивание на подошву разных материалов; 

2.Изменение качества самой подошвы. 

В проведении опытов участвовали: я сам, мой папа Борис Эрдынеевич,  мои. Проводя опыты, мы наклеивали на подошвы медицинский пластырь, наждачную бумагу, кусочки войлока и натурального меха. Полученные результаты представлены в следующей таблице: 

№	Материал	Источник	Результат
	Медицинский пластырь	Результаты опросов среди знакомых людей	Кусочки пластыря не уменьшают скольжение, может, только на 1 час. Затем шершавая поверхность становилась гладкой, так как выравнивалась снегом. Пластырь отклеивался через 1 день. Результат отрицательный.
	Наждачная бумага	Данный совет встретился в Интернет-форуме	Наждачная бумага только усиливала скольжение. Похоже было, что идёшь на лыжах или коньках. Поверхность наждачной бумаги становилась гладкой, т.к. промежутки между частицами быстро забивались снегом. Результат отрицательный.
	Войлок	Данный совет встретился в Интернет-форуме	Считается, что в валенках из натурального войлока ходить менее скользко. Но на гладкой ледяной поверхности идти стало не менее скользко, чем в обуви без войлока. А на наклонной поверхности даже более скользко. В валенках – удобно, но не безопасно. Общий результат также отрицательный.
	Натирание подошвы сырым картофелем	Результаты опросов среди знакомых людей	Этот совет очень удивил всех моих знакомых, но тем не менее, мы его тоже испробовали. Как и следовало ожидать, результат опыта отрицательный.

Таким образом, опыты с наклеиванием на подошву обуви различных «домашних» средств оказались отрицательными. Все наклеенные материалы не защищали от скольжения, при соприкосновении со снегом становились более гладкими (неровности либо забивались снегом, либо сглаживались), что увеличивало эффект скольжения.

Следующим этапом моего исследования стало проведение опытов по изменению свойств самой подошвы. В разных источниках мы нашли следующие способы: нанести на подошву слой клея, поверх него насыпать крупный песок или какой-либо иной подобный материал и дать высохнуть; с помощью наждачной бумаги сделать подошву более шершавой и тому подобное. Все эти способы не приводят к какому-либо положительному результату, т.к. эффект тот же, что и с наклеиванием разных материалов – поверхность сглаживается через короткое время, становится гладкой и более скользкой.

2.2   Специальные виды обуви с антискользящим эффектом. 

Возникает вопрос: может быть во избежание сглаживания нужно использовать для подошвы более твердые или более крупные по размеру материалы, например металлические шипы? Я нашел в интернете рекламу обуви со специальными антигололедными свойствами. Производители этой обуви утверждают: «Yaktrax и WinterTrax являются простейшими и наиболее эффективными приспособлениями для обуви, так как создают прочное, надёжное сцепление с поверхностью за счёт эксклюзивной системы катушек. Когда Вы шагаете, каждый крошечный виток катушки давит вниз, врезаясь в лёд под ней. Когда Вы переносите вес на ногу, сотни витков, врезаясь в лёд, обеспечивают устойчивость во всех направлениях: вперёд, назад и в стороны. Когда Вы поднимаете ногу, система катушек остаётся плотно прижатой к обуви, не задерживая движение». Так утверждает реклама. 

Но эти чудо-ботинки тоже не оказались спасением для пожилых людей, которые наиболее страдают во время гололеда. При обсуждении этой обуви на форуме в Интернете неоднократно встретились реплики подобные данной: «Я такие купил - если просто скользко по снегу-льду, то они приемлемы , но при сильном гололёде на булыжнике или асфальте они превращаются в коньки - то есть эти самые "железочки" на подошве "едут" по льду и толку от них меньше , чем от рифлёной подошвы». Как видите, рекламе не всегда нужно верить, да и трудно представить пожилых людей, бабушек в этих супер-ботинках. Они, скорее, для молодых спортивных людей и достаточно дорого стоят. Неоднократно мне встречалась реклама резиновых накладок со стальными шипами, надеваемых на обувь любого размера. Но, как известно, сталь и резина – не самые лучшие материалы против скольжения. В этом году приобрести такие накладки для меня оказалось невозможным, но я решил, что следующей зимой обязательно попробую приобрести такие для эксперимента.

Вообще с использованием металлических шипов возникает парадокс: с одной стороны, это материал более твердый, который не будет стачиваться достаточно быстро, но, с другой стороны, эти шипы должны быть достаточно острыми и длинными, чтобы препятствовать скольжению, при этом не сгибаться под весом человека. К тому же снимать и надевать подобные накладки при входе в помещение и выходе из него легко только молодым людям, но эта возрастная категория не так страдает от гололеда, как люди старшего возраста.

В поисках современной антискользящей обуви я посетил магазины спортивной обуви, вспомнив о том, что передвигаться по скользящим склонам приходится альпинистам и другим спортсменам. Может, эта обувь поможет другим людям обойтись без травм? В магазине консультант мне представил несколько видов ботинок, в которых ходить не скользко. Возможно, ходить в этих ботинках удобно, но это обувь спортивная и ходить в ней ежедневно на работу, в магазин и т.п. могут только спортивные молодые люди. 

Таким образом, все рекламируемые модели обуви с антискользящей подошвой подходят, в основном, для спортсменов и молодежи. Мое же исследование проблемы предназначено для людей старшего возраста, которые зачастую не относятся к спортсменам и должны ежедневно ходить на работу, в магазин, по другим делам в любое время года, в том числе во время гололёда. 

2.3.Материалы против скольжения, предлагаемые мастерскими по ремонту обуви («профилактика»). 

Тогда я обратил своё внимание на материалы, которые наклеивают на подошву в мастерских по ремонту обуви. Какова же их эффективность?

У нас в селе есть два мастера по ремонту и пошиву обуви. В ответ на вопрос:

-Что вы предлагаете для того, чтобы обувь была наименее скользкой?

Мне рассказали следующее.

- В настоящее время существует много видов изменения свойств подошвы обуви. Один из наиболее популярных – профилактика, накладка на подошву из специального материала, который дает антискользящий эффект. На каблук прибивают набойки из других материалов, более твердых, но тоже с антискользящим эффектом.

Эти материалы все время обновляются, появляются новые с лучшими свойствами. Среди этих материалов резит, спиранза, носорог и другие. Они делают обувь менее скользкой за счет ребристой упругой поверхности.

Мне дали в мастерской образцы материалов для профилактики и набоек, обладающих антискользящим эффектом. Я узнал стоимость данного вида работы, она приемлема для людей с разным достатком, в том числе для пенсионеров. Мы поставили профилактику на обувь членов семьи. Конечно, это средство не спасает полностью от скольжения, но оно оказалось самым эффективным из исследованных, потому что поверхность подошвы-профилактики неровная, с достаточно чётко выраженными бугорками, неровностями, которые не стираются долгое время. Эта поверхность, соприкасаясь с накатанным снегом и льдом, увеличивает трение, и человек оказывается бол ее устойчив.

Конечно, влияют на антискользящий эффект и химические свойства материала (например температура замерзания при которой подошва станет очень твёрдой и поэтому скользкой), но в данном исследовании не ставилась цель проанализировать химический состав подошвы, я  только начал изучать химию, это может стать продолжением исследования в дальнейшем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы выяснили, что человек издавна использует знания о яв­лении трения, полученные опытным путем. Начиная с XV-XVI веков, знания об этом явлении становятся научными: ставятся опыты по определению зависимостей силы трения от многих факторов, выясняются закономерности.

Теперь мы точно знаем, от чего зависит сила трения, а что не влияет на нее. Если говорить более конкретно, то сила трения зависит: от нагрузки или массы тела; от рода соприкасающихся поверхностей; от скорости относительного движения тел; от размера неровностей или шероховатостей поверхностей. А вот от площади соприкосновения она не зависит.

 Теперь мы можем объяснить все наблюдаемые в практике закономерности строением вещества, силой взаимодействия между молекулами.

В результате проведенного исследования, в обуви с какой подошвой лучше ходить в зимнее время, в том числе во время гололеда, я изучил вопрос, почему люди скользят и падают при передвижении по накатанному снегу и льду. Мне удалось выяснить, что влияет на это тонкий слой жидкости, появляющийся при движении по зимним дорогам. При этом уменьшается сила трения, и часто человек не может удержаться на ногах, особенно на наклонной поверхности. Поэтому я поставил задачу, найти способы увеличить трение с помощью применения различных материалов с неровной, шероховатой поверхностью. Все «домашние» изобретения, народные средства (пластырь, мех, песок и другие) оказались малоэффективными, т.к. поверхность материалов быстро сглаживалась при ходьбе, увеличивая скольжение. Следующим этапом исследования стал поиск специальной обуви с антискользящим эффектом. Но эта обувь спортивная, не приспособленная для людей старшего возраста (спортивные ботинки, кроссовки).

В поисках наиболее приемлемых средств уменьшения скольжения я посетил мастеров по ремонту обуви и выяснил, что рекомендуют мастера-обувщики. В последнее время появилось много видов профилактики, уменьшающей скольжение. Все они имеют приемлемую цену и эффективны в течение всей зимы, т.е. выступы на поверхности не стираются целый сезон, на следующий год профилактика должна быть обновлена.

Таким образом, проведя экспериментальные исследования, я пришёл к выводу, что на сегодняшний день   наиболее приемлемым средством, препятствующим падениям при передвижении по скользкой поверхности, является наклеиваемая на подошву обуви профилактика. Это средство доступно людям любого возраста, разного материального достатка.

Но необходимо помнить, что, кроме обуви, существуют и правила передвижения по скользкой поверхности. Они представлены в практических рекомендациях.

Приложение 1

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. От падения не спасают средства «народные», такие как приклеенный к подошве пластырь, мех, песок и др. Подготовьте обувь заблаговременно. Если вы не спортивный человек, бегающий зимой в кроссовках, лучше обратиться к специалистам и наклеить антискользящую профилактику. 

2. Во время движения по льду не идите на цыпочках, старайтесь наступать на всю подошву, т.к. при этом увеличивается площадь соприкосновения со льдом и усиливается трение. Поднимайте ноги, а в буквальном смысле – скользите, как будто вы на лыжах. Помните, что шпильки в гололед могут стать причиной серьезной травмы головы. 

3. Старайтесь ходить там, где можно за что-то держаться. 

4.При ходьбе смотрите под ноги, а не рассматривайте других пешеходов, машины или дома. Для сохранения равновесия руки лучше держать свободными, при ходьбе ими можно размахивать, удерживая равновесие, а сумку лучше повесить на плечо. 

5.Носите шапку и капюшон. Они могут смягчить падение, если будете падать на затылок. 

6.Как только вы начинаете терять равновесие, тотчас же присядьте, причем резко. Тогда ваше падение произойдет с небольшой высоты. Вполне возможно, что вы и вовсе не упадете. При этом, когда будете падать, втяните как можно сильней голову в плечи, к бокам прижмите локти и спину держите как можно прямей. Благодаря этой группировке вы сможете избежать растяжений и ушибов. Падайте на бок, на предплечье, амортизируя таким образом удар. Не выставляйте назад локти и не подставляйте ладонь вытянутой руки. Такие падения чреваты переломами. 

7.Чтобы при падении все вышеперечисленные советы вспоминались автоматически, заранее отрепетируйте все эти движения. Иначе, когда будете падать, вы вовсе про них не вспомните. А так ваше тело при падении само примет нужное положение. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

1.      Богданов К.Ю. "Прогулки с физикой" 

2. Савенков А.И. Я – исследователь. Рабочая тетрадь для младших школьников. Самара: «Учебная литература»: Издательский дом «Федоров», 2007 
3. Сосновский И.П. О редких животных мира. М., Просвещение, 1997 
4. Энциклопедия для детей «Аванта+». Физика, том 16. Москва, Аванта+. 2003 
5. Элементарный учебник физики:Учебное пособие. В 3-хт. /Под ред. Г.С. Ландсберга. Т.1 Механика. Молекулярная физика. М.:Наука, 1985.

6.      Энциклопедия для детей. Том 16. Физика Ч.1 Биография физики. Путешествие в глубь материи. Механическая картина мира/Глав. Ред. В. А.Володин. – М.:Аванта+, 2000

7. http://class-fizika. /7_tren. htm
8. www.lechaim.ru/arhiv/172/tora.htm 
9. http://walkingblog.ru/375 

Муниципальное Бюджетное  Общеобразовательное учреждение

Новозхоринская средняя общеобразовательная школа

Ононского района Забайкальского края

Секция

«Математика и информационные технологии»

Исследовательская работа по физике

Безопасная обувь.

Работу выполнил: ученик 8 класса

МБОУ Новозоринская СОШ

Бальжинимаев Бабужап

Руководитель: учитель физики

Бальжинимаева Цыцыгма Эрдынеевна

с. Новая Заря

2016 г.