Математика и экология

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Астафьева А.В. 1

---

1МАОУ Новоселезневская СОШ

Михайлова С.В. 1

---

1МАОУ Новоселезневская СОШ

Работа в формате PDF

117.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

За последние десятилетия человечество окончательно убедилось, что первым виновником загрязнения атмосферного воздуха – одного из основных источников жизни на нашей Планеты, является детище научно-технического прогресса – автомобиль. Автомобили выбрасывает выхлопные газы, которые содержат вредные для человека вещества. Известно с давних времен, что наши «зеленые друзья» – деревья формируют санитарную зону, помогают нейтрализовать вред от загрязненной атмосферы.

При изучении экологии возникает много вопросов, ответы на которые можно получить при помощи математики. 

Актуальность

МАОУ Новоселезневская СОШ находится возле трассы федерального значения. Игры, занятия спортом, прогулки, уроки физкультуры, различные мероприятия и летний отдых учащихся нашей школы проходят в непосредственной близости от большого потока автотранспорта. Как известно автомобили выделяют в окружающую среду выхлопные газы, содержащие вредные вещества. Я думаю, что насаждения деревьев и кустарников способны нейтрализовать их. Такие насаждения на территории школы имеются. Но меня заинтересовало: достаточно ли их? Если нет, то сколько и какие нужно высадить, какую площадь они займут? Нужны точные расчеты, так как мы не можем засадить деревьями всю территорию школы, ведь на ней имеются: спортивные площадки, футбольное поле, беговая дорожка, которые так необходимы.

Актуальность данного проекта обусловлена тем, что при помощи математики я могу оценить состояние окружающей среды территории Новоселезневской школы и показать практическое применение математики в вопросах экологии.

Гипотеза: при помощи математических вычислений, можно определить достаточно ли высажено деревьев и кустарников на территории МАОУ Новоселезневская СОШ для того, чтобы нейтрализовать вредные вещества выхлопных газов, выделяемых проходящими мимо школы автомобилями

Объектом исследования является: количество выхлопных газов (углекислого газа)

Предмет исследования: математика

Цель проекта: при помощи математических расчетов, определить достаточно ли высажено деревьев и кустарников на территории МАОУ Новоселезневская СОШ для того, чтобы нейтрализовать вредные вещества выхлопных газов, выделяемых проходящими мимо школы автомобилями. Если не достаточно, то вычислить сколько нужно высадить еще и каких. Тем самым показать пример практического применения математики в решении проблем экологии.

Для достижения цели были поставлены задачи:

1. Изучить теоритические основы данной темы.

2.С помощью математических расчетов определить: количество выделяемого углекислого газа автотранспортом, проезжающим возле школы; степень поглощения вредных веществ насаждениями, которые находятся на территории школы, сравнить результаты.

3.Сделать выводы, ответить вопросы

Этапы работы над проектом

1. Подготовительный этап - изучение научной литературы по данной проблеме (работа в школьной библиотеке, интернет ресурсы);

2.Основной – практический этап - произвести расчеты.

3. Заключительный этап - проанализировать результаты сделать выводы.

1. Подготовительный этап – обзор литературы по теме.

1.1. Загрязнение воздуха автомобилями. Загазованность.

Ежегодно на дорогах увеличивается число автомобилей, они являются основными источниками загазованности воздуха.

Загазованность – наличие в воздухе вредных или взрывоопасных газообразных веществ в ощутимых концентрациях.

Автомобильный транспорт выбрасывает в атмосферу выхлопные газы в состав которых входят токсичные вещества. Это в первую очередь отрицательно сказывается на состоянии здоровья взрослых и детей. Так, оксид углерода инактивирует гемоглобин, обуславливая кислородную недостаточность тканей, вызывая расстройство нервной и сердечно – сосудистой систем, а также способствует развитию атеросклероза. Оксиды азота резко раздражают лёгкие и дыхательные пути, способствуя возникновению воспалительных процессов в них. Под влиянием оксидов азота образуется метгемоглобин, понижается кровяное давление, возникает головокружение, сонливость, расстройство дыхания и кровообращения.

1.2. Зеленые насаждения - эффективное средство борьбы с выхлопными газами.

Учеными доказано, что зеленые насаждения играют большую роль в очистке атмосферного воздуха. Они способны поглощать вредные вещества, тем самым, выполняя роль фильтров. Растения также выделяют в атмосферу биологически активные летучие вещества – фитонциды.

1.3.Роль математики в решении экологических проблем.

Экология - наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Она исследует факторы неживой природы, воздействующие на организмы, а также влияние живых организмов на природу в целом.

Математика наука о структурах, порядке и отношениях, которая исторически сложилась на основе операций подсчёта, измерения и описания форм реальных объектов. 

Известно, что математика никогда не бывает одна, она всегда к чему-то прикладывается! Это говорит о том, что ни одна другая наука не может существовать без математики!!!

Математика всегда была неотъемлемой и существеннейшей составной частью человеческой культуры, она является ключом к познанию окружающего мира, базой научно- технического прогресса и важным компонентом развития личности. Не зря греческие ученые говорили, что математика есть ключ ко всем наукам.
Применение математических формул, обработка статистических данных помогает экологам решать задачи по восстановлению экологического равновесия в природе. С помощью основ математики мы можем считать и строить диаграммы, проводить точные измерения, делать расчёты и подтверждать наблюдения.

Вывод 1 главы: выхлопные газы вредны для окружающей среды и человека; высадив деревья, мы можем нейтрализовать вредные вещества выхлопных газов, математика помогает решать экологические проблемы.

Таким образом, при помощи математических знаний мы можем определить количество выделенного углекислого газа, проезжающими мимо школы автомобилями и количество углекислого газа, которое за час поглощают всё деревья, произрастающие на территории школы. Сравнить результаты сделать выводы.

2.Основной – практический этап. Материалы и методы исследования.

2.1. Извлечение математических данных.

1) Из научной литературы и интернет источников извлекла статистические данные по этой проблеме (данные использовались в практической части и приведены ниже)

2) Изучила поток автомобилей в районе школы в течении одного часа в разное время суток. Посчитала сколько машин проезжает мимо школы за 1 час: 23 января с 13:00 до 14:00 часов, 30 января с 17.00 до 18.00 часов, 2 февраля с 10:00 до 11:00 часов. (так же данные приведены ниже таблице № 1).

3) Засекла сколько по времени машины с включённым двигателем находятся возле школы (проезжающие и останавливающиеся)

4) Я сосчитала все деревья на территории школы и данные занесла в таблицу № 2

4) Из научной литературы я узнала количество поглощаемого углекислого газа одним деревом за год (разных пород). Данные занесла в таблицу №3

2.2 Определение количества, выделенного углекислого газа проезжающими автомобилями мимо школы в течении часа.

Таблица № 1. Количество проезжающих мимо школы автомобилей в течении часа.

Исходя из данных, занесённых в таблицу вычислила среднее арифметическое число автотранспорта, проезжающего мимо нашей школы за один час

1.106+10+8+ 94+9+5+ 168+12+11 = 423 = 141

3 3

Ответ: в среднем 141 автомобиль проходит возле нашей школы в течении одного часа.

Аналогичным способом я определила, что в среднем каждая машина находится возле школы с включенным двигателем2 минуты.

Из интернет источник я узнала, что в среднем автомобиль в течении часа (60 мин) при непрерывной работе двигателя выделяет 300 г углекислого газа.

Из этих математических данных я могу узнать сколько выделяют углекислого газа автомобили, проезжающие в течении часа возле школы.

Зависимость между выделяемым количеством вредных веществ одним автомобилем прямо пропорциональна времени выделения так, как если время выделения в несколько раз меньше, то и количество вредных веществ уменьшится во столько же раз. Условно обозначаем такую зависимость одинаково направленными стрелками.

60 = 30

2 х

Х = 30х2

60

Х=10 г углекислого газа выделяет один автомобиль за 2 минуты

В течении часа мимо школы проехало 141 машина, значит я могу узнать сколько всего углекислого газа выделяют машины, проезжающие возле школы в течении часа.

Так как одна машина выделяет 10 гр углекислого газа, то 10 х 141 = 1410 г. , переведем в кг. В одном килограмме 1000 гр, значит 1410г = 1, 41 кг

Ответ: 1.41 кг углекислого газа всего выделяют, проезжающие возле школы автомобили в течении часа.

2.3. Определение количества углекислого газа, которое за час поглощают всё деревья, произрастающие на территории школы.

Таблиц № 2. Количество произрастающих на территории школы деревьев.

Таблица № 3. Количество поглощаемого деревьями углекислого газа, находящиеся на пришкольном участке.

Исходя из данных занесённых в таблицу 3, я вычислила среднее арифметическое потребление вредных веществ одним деревом за год произрастающим на территории школы.

7+6+6+6+5 = 30 = 6 т

5 5

Ответ: 6 т = 6000000г углекислого газа поглощает одно дерево, произрастающие на территории школы в год.

Отсюда мы можем составить пропорцию и вычислить сколько углекислого газа поглощают одно дерево находящиеся на территории школы за 1 час. В одном году 8760 часов.

Зависимость между поглощением количества вредных веществ одним деревом прямо пропорциональна времени поглощения так, как если время поглощения в несколько раз меньше, то и количество вредных веществ уменьшится во столько же раз. Условно обозначаем такую зависимость одинаково направленными стрелками.

8760 = 6000000

1 х

Х = 6000000

8760

Х ≈ 685 г вредных веществ поглощает одно дерево в час. Исходя из этого мы можем узнать сколько всего поглощают углекислого газа все деревья, находящиеся на территории школы за час, 106 х 685= 72610 гр переведем в кг 72.61 кг.

Ответ: 72.61 кг всего за час поглощают всё деревья, произрастающие на территории школы.

Результаты исследования.

Сравнение найденных значений при помощи диаграммы.

При помощи диаграммы сравнила полученные значения: 1.41 кг углекислого газа всего выделяют, проезжающие возле школы автомобили в течении часа и 72.61 кг всего за час поглощают всё деревья, произрастающие на территории школы.

Вывод: из диаграммы видно, что деревья, растущие на территории Новоселезневской СОШ поглощают значительно больше вредных веществ, чем выделяют автомобили

Таким образом мы узнали, что деревьев и кустарников на территории Новоселезненвской школы высажено достаточно.

4. Заключение.

В процессе работы над проектом мной были изучены факты о влиянии выхлопных газов на организм человека. Выяснила как можно бороться с загазованностью. С помощью математики определила сколько углекислого газа выделяет машины возле школы и хватает ли деревьев на территории школы для поглощения вредных веществ. Анализируя полученные результаты можно сделать вывод: на территории Новоселезневской СОШ достаточно деревьев и кустарников, для того, чтобы нейтрализовать вредные вещества, выделяемые машинами с выхлопными газами. Школьники на территории школы находятся в безопасности и могут спокойно отдыхать, заниматься спортом, играть проводить мероприятия. Выхлопные газы не навредят их здоровью. Дополнительной высадки деревьев с целью борьбы с загазованность не нужно. Реализовав проект я показала пример практического применения математики в решении проблем экологии.

Таким образом гипотеза доказана: при помощи математических вычислений, можно определить достаточно ли высажено деревьев и кустарников на территории МАОУ Новоселезневская СОШ для того, чтобы нейтрализовать вредные вещества выхлопных газов, выделяемых проходящими мимо школы автомобилями. Если не достаточно, то рассчитать сколько нужно высадить еще и каких. Тем самым показать пример практического применения математики в решении проблем экологии.

Данный проект наглядно иллюстрирует практическое применение математических знаний в экологии.

Список литературы

Ресурсы интернет

https://verticalsad.ru/assortiment-rastenij/zelenye-filtry-rasteniya-zashhishhayushhie-ot-pyli-i-gazov.html

 https://rosuchebnik.ru/material/ekologiya-v-matematike-24188/

Учебные пособия

Иванова, Н.А. Титов Ю.В. Экология растений / Н.А. Иванова, Ю.В. Титов. Томск. - 2002. с

Сотник, С.Ф. Источник жизни и здоровья. Лес и человек - Ежегодник / С.Ф. 3. Сотник. – Москва: Лесн. Пром-сть,, 1996. – .32 с.

Макарычев, Ю.Н. Алгебра.7 класс / Ю.Н. макарычев, Н.Г. Миндюк, К.И. Нешков, С.Б. Суворова. – Москва: Просвещение, 2013. – 256 с.

Фридман, Л.М. Как научиться решать задачи / Л.М. Фридман, Е.Н. Турецкий. – Москва: Просвещение, 1984. – 176 с