Творческий проект учащихся по техническому творчеству.

Открытая городская научно-техническая конференция

                      «От идеи до воплощения»

Творческий проект

тема: Светильники

Работу выполнили:

Учащиеся   2   Б класса

МБОУ «Гимназия № 54»

г. Набережные Челны

Фаизов Марсель и Мухаметов Артур

Руководитель:

Педагог дополнительного

образования МБОУ

« Гимназия  № 54 »

Низамова Суфия Габдулловна

2016 г.

Набережные Челны

Оглавление.

1.                              Введение                                                                                                 3 стр.

2.                              Основная часть.

Разработка и сборка  светильников                                                     5 стр.

Изучение  схемы устройства

·                                                         Подбор материалов

·                                                         Сборка и принцип работы

·                                                         Эксперименты и результаты

    3. Экономическая часть.                                                                 9 стр.

    4.   Экологическая часть.                                                                          9 стр.

    5. Заключение.                                                                                           10 стр.

     6. Использованная литература.                                                               11 стр.

    7. Приложение.                                                                                           12 стр.

   8 . Фотографии.                                                                                           16 стр.

Введение.

Мы думаем, мы все можем согласиться, что открытие электрического тока, безусловно, является одним из выдающихся открытий в истории развития науки и техники. Только представьте себе на минуту, что у вас больше нет электричества, чтобы освещать, греть или охлаждать, проветривать, фильтровать и смешивать, производить быстрые расчеты, поднимать и опускать, обеспечивать связь, охранять, перевозить, обследовать и лечить. Что произойдет? Для всех, электричество — универсальный элемент, мы уже не можем полноценно существовать без него. Электричество необходимо для жизнедеятельности людей, любое его отключение неблагоприятно влияет не только на развитие промышленности, но и на сохранение здоровья, иногда и жизни  человека.

Откуда же берётся электрическая энергия? Её вырабатывают на электростанциях специальные машины – генераторы электрического тока.

Чтобы генератор давал электрический ток, его надо вращать. Конечно, не весь генератор, а только его часть – ротор. Вращает ротор особая машина – турбина.

У каждой турбины есть рабочее колесо с лопатками. Струя пара, газа или воды с силой бьёт по лопастям рабочего колеса турбины и заставляет её вращаться, а вместе с турбиной – и ротор генератора.

Если турбину вращает струя воды, то электростанция называется гидроэлектростанцией, или сокращённо ГЭС. На тепловой электростанции (ТЭС) турбину вращает пар.

ГЭС обычно строят на больших, полноводных реках, таких, как Волга, Днепр, Енисей или же на горных реках.

Для ГЭС нужны плотины и водохранилища. ТЭС нуждается в топливе, чтобы нагревать воду и получать пар. Один за другим идут поезда с мазутом и углем на ТЭС.А вот на атомной электростанции (АЭС) топлива требуется совсем немного. Но топливо это особое. Всего 10 граммов атомного топлива (урана) заменяют целый вагон угля.

Учёные и инженеры ищут новые источники электроэнергии. Нельзя ли, например, заставить работать морские приливы и отливы, заставить море вращать турбины электростанции? Оказывается, можно. И такие электростанции – их называют приливными (ПЭС) – уже работают.

Еще созданы электростанции, которые используют для вращения турбин силу ветра – ветровые электростанции.

Миллиарды лет щедрое Солнце посылает свои лучи на Землю. Солнечный свет – это тоже энергия. И люди научились превращать её в электрический ток. Созданы приборы – фотоэлементы, из которых образуют солнечные батареи, вырабатывающие электрический ток (Прил.1).

Наш родной город Набережные Челны расположен на берегу реки Кама. Мощная электромашина Нижнекамской гидроэлектростанции превращает вращения турбин ГЭС в электрический ток, обеспечивая потребности не только близлежащих городов и сёл, но и заводов и фабрик (Прил.2).

За счет электрического освещения люди продлили рабочий день и научились организовать непрерывные производства. Освещенные ночные города, как утверждают космонавты, видны даже из космоса. В городах люди вынуждены перед сном плотно зашторивать окна потому, что как шумовое, так и световое загрязнение мешает человеку полноценно отдохнуть.

Познакомившись с темой «Электричество» на занятиях по начальному техническому моделированию мы узнали, что электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц (Прил.3).

Мы тренировались в сборке электрических цепей с разным количеством потребителей параллельного и последовательного соединений. Тогда мы два друга решили сконструировать светильник из подручных материалов: куска водопроводной трубы, выключателя и светодиодов. Но в процессе работы мы решили сконструировать каждый свой светильник и сравнить их по стоимости, травмоопасности, экологичности, проделать с ними эксперименты.

Актуальность проекта заключается в том, что в настоящее время системы освещения, направленные на создание уюта и освещение помещений разрабатываются в большом количестве. Однако не всегда есть возможность найти, купить и установить у себя дома или на даче подходящие осветительные устройства. А порой от этого зависит не только настроение, но и здоровье человека. Люди должны уметь собрать из подручных материалов светильники, подобные лампам «Луна» и «Морские светлячки».

Цель проекта – собрать конструкции устройств для освещения небольших помещений,

Задачи проекта - подобрать подходящие материалы для этих светильников, сравнить их качества, провести эксперименты.

Светильники должны иметь привлекательный корпус, максимально простое управление и устройство, а также должны быть удобны и безопасны при эксплуатации.

В ходе работы мы применяли следующие методы исследования:

·                                             эксперимент

·                                             сравнение

·                                             наблюдение

·                                             измерение

·                                             материальное моделирование

    Были прочитаны, проанализированы и изучены  разные информационные источники; тщательно продуманы, воплощены и сфотографированы эксперименты; подобраны интересные факты из истории развития дизайна светильников (Прил.4). Мы узнали, что в природе существуют «живые светильники» (Прил. 5). Мы выяснили, что ученые предлагают просыпаться постепенно под световой будильник.

Результатами исследований мы остались довольны, подробнее мы рассмотрим их далее. Сконструированные устройства работают, как мы предполагали и выполняют свои главные функции – светильник «Морские светлячки» помогает создавать и поддерживать приятную праздничную атмосферу в небольших помещениях, светильник «Луна» создает благоприятную атмосферу для спокойного засыпания и пробуждения.

   Тем самым светильники считаем экологически безопасными, экономически выгодными и полезным для человеческого здоровья!!!

Основная часть

Разработка и сборка светильников

На занятиях объединения начального технического моделирования мы узнали о проводниках и изоляторах, типах выключателей, способах сборки электрических цепей, их условном изображении. Мы познакомились с правилами техники безопасности, которые необходимо соблюдать при обращении с электрическими приборами. Нас очень заинтересовала идея конструирования светильников своей простотой, функциональностью, и мы решили воплотить ее в жизнь. Хотелось испытать устройство и оценить  его характеристики.

 Разработка эскизов светильников.

1.подставка   

2. корпус       

3.блок для элементов питания  

4. светодиоды

5. выключатель

6. электропровода

7.элементы отделки 

Подбор материалов

Начальный вариант светильника мы собрали совместно из отрезка водопроводной трубы, вставив в просверленные в ней отверстия светодиоды, соединенные параллельно к источнику питания (Фото1). Одному из нас захотелось сделать мигающие огни, другому – более спокойный свет. Поэтому мы собрали еще два светильника. Были нарисованы эскизы, составлен список необходимых материалов и инструментов, последовательность сборки конструкций, варианты их оформления. Использовали для работы материалы, имеющиеся под рукой. Так для светильника «Морские светлячки» идеально подошла гирлянда для новогодней ёлки, используемая всего 2-3 недели в году. Разноцветные светодиоды гирлянды переключаются микропроцессором, работающим от бытовой сети 220вольт. Для украшения были использованы ненужные компьютерные диски, разные ракушки. Для модели «Луна» использован фонарик, прикрепляемый к голове, работающий от трёх элементов питания по 1,5в. Центральный светодиод перегорел, но это не ухудшает качество ночной лампы. Итак, материалы подобраны, приступим к сборке.

                               Сборка и принцип работы.

Сборка светильников выполняется в следующей последовательности.

Возьмем светодиодную гирлянду с электрическим проводом и вилкой, помещаем в прозрачную вазу(фото ). Для прочности вазу плотно устанавливаем на обычную полиэтиленовую крышку

  Вот  устройство и собрано, (фото10) украшаем тем, что блестит, напоминает море (фото 8,9).

Эксперименты и результаты.

1.                              Выбор материалов. Цель: проверить, какое питание наиболее приемлемо в настольных лампах в детской спальне.

Эксперимент: Устанавливаем в плафон из папье-маше патрон с вилкой, шнуром и выключателем. В патрон вкручиваем энергосберегающую лампочку мощностью 9вт. Включаем в сеть и видим, что лампа даёт тёплый свет. Но если ребёнок уронит светильник, повреждённая лампочка может серьёзно загрязнить окружающую среду. Устанавливаем плафон на светодиодный головной фонарик. Роняем светильник «Луна» со стола на пол. Светильник остаётся цел, он не имеет травмирующих деталей.

Вывод:

 Светильник «Морские светлячки» имеет стеклянный корпус, заменить на ударопрочный. Светильник «Луна» безопасна для детей.

2.                              Светильник для светомузыки. Цель: проверить,  подходят ли предложенные светильники для сопровождения танцевальной музыки на дискотеке.

Эксперимент:

·                    мы установили светильник «Луна» на столике, включили весёлую музыку(фото 15). Решили потанцевать с такой светомузыкой Только двое  из десяти присутствующих(фото 16).  Эксперимент повторили со светильником «Морские светлячки». Танцевать при мигающих разноцветных огнях захотелось всем детям(фото 17) 

Вывод:

3.                              Укладывание спать.

Цель:  проверить, какая лампа создает благоприятную спокойную обстановку для ночного сна и насколько эффективно.

Эксперимент:

На этот раз мама, укладывая нас спать, в детской спальне включила светильник «Морские светлячки» и начала читать сказку на ночь. Но мигание огней нас развеселило, а сон пропал(фото 22). Тогда мама включила светильник «Луна» и мы успокоились, глядя на голубые цветы на потолке, потом она стала закрывать «кратеры» желтые, оранжевые, последними красные. Когда мама повернула светильник «глухой» стороной к нам, мой братишка, который не хочет засыпать без света, наблюдал за интересными лучами света, отражающимися со стола. Вскорости он спокойно заснул. 

Вывод:

Светильник «Луна» выполняют полностью свою задачу по созданию спокойной обстановки для отхода ко сну.

4.                              Утренний подъём в тёмное зимнее утро.

Цель:  проверить воздействия света ламп на постепенное пробуждение человека утром.

Эксперимент:

·                    включим светильник «Морские светлячки» в сеть, загораются светодиоды и начинают мигать, но мы спим, просыпается только папа. Включаем лампу «Луна», от красного к оранжевому и желтому. Наконец открываем все кратеры, отчего на стене и потолке расцветают голубые цветы. Но без звона будильника  никто из детей не просыпается.

·                     Вывод: Значит  с задачей постепенной утренней побудки  светильники без звона будильника не справились.

Вывод:

Расчет стоимости светильников

	Основные детали	Светильник «Луна»	«Морские светлячки»	Светильник «Космос»
1	Корпус	0руб	0руб (б/у)	0руб (б/у)
2	Свечи	0(б/у головной фонрик)	0(б/у новогодняя гирлянда)	0(б/у светодиоды)
3	Питание	36рублей	9в от сети	15рублей
4	Выключатель	0	0	10
5	Оформление	0	0	0
6	Всего стоит	36рублей	0рублей	25рублей

   Итак, себестоимость наших светильников составила  36 рублей, 0рублей и 25рублей.

   Таким образом, можно сделать вывод, что наши приборы обладают низкой себестоимостью.

Преимущества по сравнению. с обычными лампами

1.простота обслуживания.

 2.возможность самостоятельного изготовления.

 3.низкая себестоимость (затраты только на элементы питания.)

 4. мобильность  - легко переносить  в собранном виде, и еще легче в разобранном.

Проблемы экологии

  Данный проект экспериментально доказал, что собственными руками из подручных материалов, приобретя только, элементы питания, мы в состоянии в домашних условиях сконструировать прибор, создающий нужное для нас освещение. Использованные нами материалы: газеты, бумага, фольга, старый фонарик, ёлочные гирлянды, ваза, и компьютерные диски пылились бы на полках или попали бы на свалку. За то, что мы им подарили вторую жизнь, они ещё послужат нам.

Заключение.

    Порой решение проблем у нас находится «под носом», и своими руками мы можем сами себе помочь, но не знаем как.

Изучая изобретения прошлых  столетий (применяя знания о живой природе - рыбы и моллюски- «живые светильники»), человек размышляющий и ищущий ответ, всегда его найдет!

В данной работе мы показали доступность в поиске материалов для сборки данных  приборов, провели исследования и доказали их эффективность, выявили недостатки. Мы получили интересные поделки, освещающие, успокаивающие и веселящие окружающих. Надеемся, что проведенная нами работа будет полезна людям и  пригодится в экстренных ситуациях для создания уюта и интересного времяпровождения! Приятного всем отдыха!

Информационные ресурсы

1. Аксёнова М. Д. «Энциклопедия для детей», Том.14. Техника; Москва: «Аванта+», 2001год.                                                         

 2. А.С. Енохович «Справочник по физике и технике» Издательство Москва «Просвещение»,1983год.                                                                                        

 3. Большая книга вопросов и ответов «Что? Зачем? Почему?»/п.р. К. Мишиной, А. Зыковой; - Москва: «Эксмо», 2007год.                                             

4. Непорожний П. С. « Ток бежит по проводам»/П.С. Непорожний; - Москва: «Детская литература», 1981год.

 5. Хозин Г. С. « Кому служит наука и техника»/ Г. С.  Хозин; -  Москва: «Знание», 1984год.                                                                                                             

6. «Теплоэнергетика и её проблемы», журнал «Физика в школе» - № 5. стр. 12 – 14, 1981год.                                                                                                                                                   7. Ветроэнергетика-энергетика будущего -http://www.cyinvest.ru/ubscribe/subscribe_ru   

Приложение 1

Приложение 2

Нижнекамская ГЭС   

Приложение 3

Электрический ток — это направленный поток заряженных частиц. В металле есть два типа таких частиц — ионы (они неподвижны и составляют «каркас» металла) и электроны, которые могут свободно перемещаться внутри этого каркаса. Число электронов равно числу ионов, и в целом металл имеет нулевой заряд.

Провода в розетке, в лампочке и нить накаливания сделаны из металла, поэтому, когда по ним протекает ток, он создается движением электронов, которые текут из розетки через лампочку обратно в розетку. Проходя через спираль лампочки, электроны накаливают ее до такой высокой температуры, что лампочка начинает светиться. Если же мы выключим лампочку из сети, ток прекратится. Электроны, которые к моменту выключения протекали через лампочку, останутся в ней, а те, что утекли в розетку, — останутся там. А ток, как поток электронов, прекратится и там, и тут.

Приложение 4

    

Светильник подвесной.                 Светильник настенно-потолочный.

       

Канделябр                                                                  Потолочный софит

                      

Торшер                                           Бра

                     

Лампа переносная                                      Встраиваемый светильник

Светильники настольные

Светильники уличные на солнечных батареях

Приложение 5

Светящиеся в глубине

Очень многие организмы растительного и животного мира способны излучать свет. На данный момент таких животных насчитывается порядка 800 видов, часть которых относится к глубоководным обитателям.

Это одноклеточные (ночесветки), кишечнополостные (морские перья, гидроиды, медузы, сифонофоры), гребневики, различные ракообразные, моллюски (особенно глубоководные кальмары), черви и иглокожие. Но не стоит забывать и про рыб, ярким примером которых являются удильщики.

Глубоководный кальмар «Чудесная лампа» (лат. Lycoteuthis diadema Chun)

Обитает на глубине 500-1000 метров.  Он буквально усеян фотофорами различных размеров, большая часть которых располагается на глазах (на веках и даже в глазном яблоке). Иногда они сливаются в сплошные светящиеся полосы, которые окружают глаз.  Он может регулировать интенсивность свечения своих «фар». Питается рыбой и различными позвоночными. Имеет чернильный мешок.

Глубоководный удильщик (лат. Ceratioidei)

Яркий представитель глубоководный светящихся рыб . Одна из самых страшных рыб в мире. Обитает на глубине до 3000 метров.  Отличительной особенностью является отросток на голове у самок, на конце которого располагается мешочек со светящимися бактериями. Он выполняет роль приманки для других глубоководных рыб. Удильщики также питаются ракообразными и головоногими. Очень прожорливы.

Светящиеся аквариумные рыбки GloFish запатентованное название флуоресцирующих рыбок полученных путем генной модификации. Название образовано двумя английскими совами: glow - «сияющий», «свечение» и fish – «рыба». Под таким брендом трансгенные рыбки продаются на территории Америки, но официальным производителем рыбок считается корпорация Тайконг в Тайване. Для получения свечения в ДНК этих рыбок был помещен ген одного из видов тихоокеанских медуз, отвечающий за синтез флуоресцентного зеленого белка. Изначально эксперименты проводились с научными целями: рыбки должны были служить индикаторами загрязнения воды, то есть при наличии в ней опасных токсичных веществ изменять окрас. На одной из научных конференций была продемонстрирована фотография трансгенной рыбки, что очень заинтересовало представителя компании, специализирующейся на продаже аквариумных рыбок. В результате ученые получили заказ на получение еще одного вида светящихся рыбок. Но на этот раз данио рерио был вживлен ген морского коралла, придав рыбкам уже не зеленое, а красное свечение. Особи, получившие гены ДНК медузы и коралла светятся желтым цветом. Рыбки не флуоресцируют при освещении обыкновенными лампами. Белки, сосредоточенные в их теле, проявляются только под синим и ультрафиолетовым светом. Чтобы светящиеся рыбки предстали во всей своей сверкающей красоте, выпускаются специальные светильники, при освещении которыми флуоресцентное свечение генномодифицированных рыбок проявляется максимально.

Приложение 6

Световые будильники

По утверждению учёных, человеческий организм переживает большой стресс, просыпаясь в темноте по звонку будильника. Световые будильники в течении получаса постепенно наращивают свет и снижают уровень гормона сна (мелатонина) в организме. Человек просыпается естественно даже в самое тёмное утро. Установленная в будильнике лампа начинает гореть за полчаса до того, как прозвучит сигнал. К моменту пробуждения свет горит максимально ярко, имитируя солнечный день. Таким образом, пока вы спите, ваш организм неосознанно встретит рассвет и пробудится ото сна даже в самой темной спальне. Установленная в будильнике лампа начинает гореть за полчаса до того, как прозвучит сигнал. К моменту пробуждения свет горит максимально ярко, имитируя солнечный день. Таким образом, пока вы спите, ваш организм неосознанно встретит рассвет и пробудится ото сна даже в самой темной спальне.

Фотографии

Бодрящий рассвет в любое время суток создает световой будильник.

 Как доказали учёные вредно просыпаться в темноте по звонку будильника, потому что в это время в организме очень высок уровень гамона сна мелатонина. В продаже появились световые будильники, которые вас разбудят по новому принципу. Установите время своего рассвета, который пробудит вас ото сна. Благодаря имитации солнечного рассвета, будильник подготовит организм к тому, что нужно просыпаться.

К тому времени, как прозвучит сигнал, ваше тело уже практически проснется. Останется только открыть глаза, встать с кровати и сладко потянуться! Установленная в будильнике лампа начинает гореть за полчаса до того, как прозвучит сигнал. К моменту пробуждения свет горит максимально ярко, имитируя солнечный день. Таким образом, пока вы спите, ваш организм неосознанно встретит рассвет и пробудится ото сна даже в самой темной спальне.

Фото

 

фото 1                                                   фото2

           

         фото 3                                                 фото 4

      

                       фото 5                                                 фото 6

     

           фото 7                                               фото 8

 

фото 9                                                   фото 10

  

фото 11                                                                 фото 12