IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

МОЖНО ЛИ ХОДИТЬ ПО ВОДЕ?
Рязанский Т.М.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

Летом мне очень нравится проводить время на берегу реки Оскол. Красоту воды нельзя передать словами. Около воды всегда свежо, можно пускать кораблики и бросать камушки. А какое удовольствие посидеть на берегу.

Я подошел поближе к воде и увидел, что у самого берега по поверхности воды бегают или даже прыгают насекомые. Папа сказал, что это водомерки. Они ходят по воде. Восхищенно наблюдая за насекомыми, я задумался, как им это удается? Почему водомерка не тонет?

Я решил найти объяснение этому явлению и написать исследование.

Цель исследования: Выяснить, что позволяет объектам держаться на воде?

Задачи исследования:

1. Изучить литературу по интересующей теме

2. Проанализировать информацию о том, что позволяет объектам держаться на поверхности воды.

3. Провести опыты, объясняющие возможность тел держаться на воде.

Гипотеза: некоторые насекомые и животные могут ходить по воде, ачеловек не может ходить по воде.

Веками люди вынашивают идею о том, что в один прекрасный день мы сможем ходить по воде. В 15 веке Леонардо да Винчи изобрел обувь наподобие понтона, предназначенную для этой цели, а в 1988 году француз Реми Брика переплыл Атлантический океан на специальных лыжах.

Может быть, появлению подобных мыслей у человека мы обязаны природе? Более 1200 видов животных и насекомых могут ходить по воде. Более мелкие, такие как, к примеру, жуки водомерки, используют при передвижении силу поверхностного натяжения, которая удерживает молекулы воды вместе, тем самым жуки могут удержать свой вес на воде. Водомерка очень свободно чувствует себя на поверхности воды, оставаясь на плаву. Его лапки покрыты тысячами крошечных волосинок, которые практически не намокают. И это очень важно чтобы удержаться на плаву: ведь если бы лапки намокли, то они тянули бы вниз, да и вытянуть их из воды было бы трудно. Вода отвечает давлением, обращенным изнутри наружу.

1.1Поверхностное натяжение

Наличие силы поверхностного натяженияводы мы сами можем наблюдать на опыте.

Цель: пронаблюдать наличие поверхностного натяжения.

Оборудование: сосуд с водой, иголка, скрепки.

Я уложил на воду металлическую иголку и канцелярскиескрепки. Они, как и водомерка, удерживаются на ее поверхности.

Вывод: водомерке удержаться на воде помогает сила поверхностного натяжения. Вес насекомого уравновешивается поверхностным натяжением, сила которого превышает вес тела водомерки.

1.2Выталкивающая сила

Но эти силы слишком слабы для того, чтобы удержать пешеходов больше весом, таких как человек. Однако, корабли, которые гораздо тяжелее человека, могут держаться на поверхности воды. Собирая информацию, я выяснил, что на любое погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила. Отчего же зависит действие выталкивающей силы? Первое – это от объема тела и второе - от плотности жидкости, в которой тело находится. Эта сила тем больше, чем больше объем погруженного тела. Проверим это на опыте.

Цель: подтвердить зависимость выталкивающей силы от объема тела.

Оборудование: сосуд с водой, 2 одинаковых куска пластилина разной формы.

Вывод: кораблик не тонет, потому что его корпус заполнен воздухом. Воздух значительно менее плотное вещество, чем вода (1,29 кг/м3). У кораблика образуется, как бы общая, суммарная плотность воздуха и пластилина. В результате этого средняя плотность кораблика вместе с большим объемом воздуха в его корпусе становится меньше плотности воды. Потому- то и не тонут тяжелые корабли.

1.3 Плотность тела

Продолжая работать с литературой, я выяснил, что определяющим положение тела в воде является не вес, а плотность тела. Плотность – это масса вещества, заключенная в определенном объеме.

На поверхности воды могут находиться тела, плотность которых меньше плотности воды. Из справочника я узнал плотность воды. Она равна 1000 кг/м3 . А плотность собственного тела я определил методом Архимеда.

Цель: определить плотность собственного тела.

Оборудование: ванна с водой, маркер, сосуд известного объема, напольные весы.

Плотность тела я вычислил с помощью учителя, разделив массу моего тела на объем.

m=25кг; V=23,8 л=0,0238 м3 плотность=25кг:0,0238 м3 = 1049 кг/м3

Вывод: плотность моего тела больше плотности воды. Следовательно, без каких-либо вспомогательных средств человек не может находиться на поверхности воды.

Я много раз видел на озерах, как плавают утки. Они легко удерживаются на плаву.

Это потому что их перья полые и они очень плотно прилегают друг к другу, создавая воздушную прослойку. Также перья птицы имеют смазку, защищающую их от намокания. Их тело вырабатывает жир. При помощи клюва птица постоянно смазывает свое оперение жиром, который отталкивает воду. Вода не может намочить перья, что помогает птице сохранять тепло и держаться на воде.

А что может помочь человеку удерживаться на поверхности?

Опыт с шариком, наполненным воздухом, показал мне один из способов удержания на поверхности воды.

Цель: показать, что использование воздушной подушки является одним из вспомогательных способов удержаться на поверхности воды.

Оборудование: сосуд с водой, шарик для пинг- понга.

Вывод: Опыт с шариком показал мне, что тела заполненные воздухом, способны помочь человеку держаться на поверхности воды.

Так же действует спасательные средства: жилет или круг, одетый на человека. С их помощью удается удержаться на плаву.

Еще интересно рассмотреть, как двигается по воде очень редкая ящерица шлемоносный василиск, которая проживает в центральной Америке. Весит она около 100 грамм. Василиск - редчайшее существо, которое передвигается по воде, сохраняя при этом равновесие между водой и воздухом. Это превосходные пловцы, способные оставаться под водой в течение получаса. А затем подняться на поверхность и бежать по воде со скоростью до 12 км/ час, т.е. в два раза быстрее, чем человек. Передние лапы она несет перед собой, хвост изогнут кверху, а задними лапами молотит поверхность воды как пулемет. Удержаться на воде и бегать по ней ящерице помогают частые удары лапками. При этом в воде возникают ямки со стенками. Эти стенки, при быстро повторяющихся ударах, за короткий промежуток времени между двумя соседними ударами ведут себя как твердые. Когда ящерица толкает воду ногой вниз и назад, то вода отвечает с такой же силой, толкая ее вверх и вперед.

Еще один искусный водоход - это паук рыболов. Он может погружать в воду лапки и хватать головастиков и маленьких рыбок и тут же пообедать. Может скользить по воде, так как это делает водомерка. Может вставать в воде на задние лапки и бежать как ящерица василиск! Но самый эффективный способ передвижения паука - это передвижение под парусом. Когда дует ветер, паук машет передними лапками, улавливая дуновение ветра, или задирает все тело и позволяет ветру тащить его по воде, как парусную лодочку. Даже легкий толчок ветра может пронести его через весь пруд.

Учеными было установлено, что человек, чтобы передвигаться по воде также быстро как ящерица василиска, должен бежать по воде со скоростью 108 км/ч, почти также быстро, как гепард. Самый быстрый бегун в мире – это спортсмен из Ямайки Усэйн Болт бегает со скоростью 37,8 км/ч. Для того, чтобы бегать с такой скоростью человеку нужно в 15 раз больше энергии, чем его организм способен расходовать.

Но физические пределы способностей человеческого тела не ограничивают нас в мечтаниях. За последние 40 лет люди запатентовали более 50 устройств, пригодных для хождения по воде.

В 2013 году в Белорусии один талантливый изобретатель - Александр Конюк, создал приспособление, позволяющее человеку ходить по воде. Изобретение Александра Конюка окрестили как «Аква-лыжи». Отдаленно это приспособление напоминает лыжи или снегоступы огромного размера. Секрет таких «лыж» не раскрывается.

Заключение

Из проделанных опытов и изученной литературы можно сделать вывод:

  • очень немногие существа способны на такое биомеханическое чудо: ходить по воде;

  • некоторые обитатели живой природы могут ходить по воде;

  • при выполнении некоторых условий, использовании вспомогательных средств, человек сможет ходить по воде.

Это во многом изменит наше отношение к бескрайним водным просторам. Крайне интересным мне видится направление по исследованию свойств воды, секреты которой еще во многом спрятаны от нас. Нет ничего невозможного! Нужно только захотеть! И я буду к этому стремиться.

Данная работа может быть использована на уроках окружающего мира и во внеурочной деятельности в начальной школе, она расширит и углубит знания детей.

Список литературы

  1. Большая иллюстрированная энциклопедия живой природы. Москва «Махаон» 2007.

  2. Детская энциклопедия. Я познаю мир. М.: АСТ 2009

  3. Интернет-сайты.

  4. Мультипликационный фильм «Коля, Оля и Архимед».

  5. Научно-популярный фильм «Живая вода».

  6. Перышкин А.В. Физика 7, М.: Дрофа. 2015

  7. Хочу все знать. Справочник для детей. Москва 2003.

  8. Интернет ресурсы.