XX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Устройство для релаксации в школе, офисе и дома

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Тарасова К.О. 1

---

1МАОУ СОШ № 65 города Тюмени

Крашакова В.Н. 1

---

1МАОУ СОШ № 65 города Тюмени

Работа в формате PDF

1.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Проблема снятия стресса прямо на рабочем месте достаточно актуальна в наше время. Методы здесь весьма различны, от чучела шефа для битья (Япония), теннисного корта на крыше здания (Южная Корея), до комнаты релаксации (повсеместно). Последний вариант представляется нам более этичным и эффективным, поскольку человек настраивается контролировать себя, а не накапливать гнев и выбрасывать его.

Известно, что более 80 % информации человек получает с помощью зрения, поэтому визуальные эффекты наиболее важны в комнате релаксации. Существует большое число устройств, которые формируют зрительную картину. Однако механические устройства, такие как зеркальный шар, диско-шар или аналогичные им вскоре надоедают из-за периодического повторения световых картин или образов. Через какое-то время вместо отдыха наступает раздражение, поэтому такие устройства годятся для дискотек, но не для комнаты релаксации.

Более сложные компьютерно-управляемые устройства, такие как экраны монитора или лазерные проекторы формируют более сложную картинку, но, к сожалению, и здесь изображение повторяются, если не прямо периодически, то,  по сути. Кроме, того, если механические устройства формируют физическую картинку (т.е. работает физика, знакомые и понятные нам законы реальности), то компьютерные системы создают нереальные картины, не имеющие никого отношения к действительности, что чуждо и не даёт мозгу (психике) успокоиться, расслабиться [1]. Хочется не каких-то синтетических световых образов, искусственных эффектов, а чего-то естественного, природного, живого. Тот, кто работает сутками в офисе перед компьютером, вряд ли отдохнет от ещё одной компьютерной картинки. Здесь не то, что психика, даже глаза устанут. В каменно-офисных джунглях нам не хватает частички природы, например, посмотреть, как распускаются листья и цветы, как колышутся на ветру ветки деревьев и травинки, как течет ручей, горит костёр …

Отсюда следует, что визуальные эффекты в комнате релаксации должны создаваться каким-нибудь физическим эффектом, быть «живыми», природными по своей сути, и при этом, они не должны повторяться.

Гипотеза: Устройство для релаксации, работающее на свето-ароматическом принципе, вызовет позитивный эффект у школьников.

Цель: Разработать устройство для релаксации в школе, офисе или дома.

Задачи:

1. Изучить существующие устройства, формирующие картины для психологической разгрузки, проанализировать их достоинства и недостатки;

2. Разработать собственное устройство на основе особенностей эффекта фестонной нестабильности;

3. Провести испытания этого устройства на учениках нашей школы;

4. Дать рекомендации по использованию этого устройства.

Объект: Метод получения световых картин служащих для снятия стресса и переключения человека на спокойный эмоциональный лад.

Предмет: Устройство для одновременного получения свето-визуальной картины и ароматерапии для психической разгрузки учеников и сотрудников школы, а также офисных работников в течение рабочего дня или дома

Методы исследования: Самооценка изменения психологического состояния испытуемых после сеанса релаксации с предлагаемым устройством.

Основная часть

1. Теоретическая часть

Краткая постановка задачи исследования

Актуальность данной исследовательской работы состоит в том, что проблема борьбы со стрессом из проблемы чисто медицинской перерастает в проблему социальную. Из-за недооценки способов восстановления и поддержания психологического состояния здоровья успеваемость многих учеников снижается. Мы предлагаем снимать стресс (проводить релаксацию) прямо по месту учебы или работы с помощью нашего устройства. Теперь не нужно идти к психологу, если стресс пришел к Вам.

Метод решения задачи

Одним из подходящих эффектов для создания устройства для релаксации с указанными выше свойствами (живые, природные картины) является фестонная нестабильность капель испаряющихся жидкостей, лежащих на слое воды.

Фестонная (festoon  кружево) нестабильность была обнаружена 15 лет назад в лаборатории «Жидкостные микрогравитационные технологии» Тюменского госуниверситета [2]. Это явление состоит в том, что на краю капли летучей жидкости, помещенной на слой другой, несмешивающейся с ней жидкости, растут микрокапли (фестоны). Достигнув определенного размера, фестоны перемещаются в центр капли, переносится, таким образом, вещество капли с ее периферии в центр (Приложение1).

Этот эффект уже применили в микрофлюидике для собирания микрочастиц со свободной поверхности воды [3]. Однако оказалось, что данный эффект кроме прямых технологических применений красив сам по себе. Поскольку существует сложная взаимная связь между температурой капли, числом и скоростью фестонов, локальной интенсивностью испарения, то размеры и форма капель меняются непредсказуемым образом. Получается живая, естественная, динамичная картинка, завораживающая как течение воды, но даже более притягательная (Приложения 3, 6).

Большим преимуществом фестонной нестабильности является то, что ее легко наблюдать, т.е. удобство для ее визуализации предельно простое (Приложение 2). Достаточно в плоский сосуд с горячей (50-65 °С) водой капнуть летучую жидкость (например, эфирное масло, запах которого уже успокаивает, скажем, масло пихты), подсветить сосуд и спроецировать изображение на стену, за которым могут наблюдать сразу много человек. Анализ литературы и патентный поиск показал новизну и преимущества предлагаемого нами устройства [4, 5].

Действительно, светомузыкальная аппаратура делится на однолучевые и многолучевые приборы, центральные и нецентральные, сканирующие и не сканирующие, автономные и управляемые и т.д. [1, 4, 5]. Так же позиция того или иного светового прибора в общей иерархии зависит от количества цветов, количества масок-трафаретов, количества каналов управления, мощности и типа источника света.

Светомузыку также принято разделять на экранную (проекция световых лучей на отражающие поверхности) и дискретную (совокупность нескольких цветомузыкальных устройств, блоков, механизмов, находящихся в одном ограниченном пространстве, работающих порознь или соединенных в систему) [1, 4, 5]. Экранная светомузыка предназначена в основном для созерцания. Было много разных моделей и концепций по преобразованию музыкального материала в цветовую информацию на экран или другой объект. Среди них  и бытовые варианты, и сценические приборы. Огромный простор для фантазии и творчества, но в рамках одной плоскости. Сходства между моделями разных производителей были только в соответствии цветовой окраски частотному спектру сигнала.

В данное время, старые громоздкие проекционные модели цветомузыки вытесняются программными эффектами, которые можно наблюдать как на домашнем мониторе, так и на большом видеоэкране.

Дискретная светомузыка  огромный пласт световых приборов, ориентированных на сопровождение дискотек, концертов и шоу-программ. Она подразумевает сценическую, клубную и бытовую светотехнику [1, 4, 5]. Под светотехническими параметрами здесь подразумеваются цвет, интенсивность светового потока, его направление, скорость перемещения, диаграмма направленности луча, фигура маски, и т.д. Управление этими характеристиками может происходить под руководством оператора или по заданному программой алгоритму. Более прозрачно обстоит дело с бытовой дискретной светомузыкой, ориентированной на сопровождение молодёжных вечеринок с обязательной танцевальной частью. К профессиональной же технике предъявляются высокие требования к техническим характеристикам и надёжности. Применяются дорогие компоненты и материалы, что приводит к высокой себестоимости указанных устройств.

Вывод по теоретической части:

Для доступности релаксационной установки в школе, офисе или дома, она должна быть недорогой, а значит  предельно просто устроенной, что и выполняется для нашего устройства. Кроме того, порождаемые ей световые эффекты оригинальны, естественны и не повторяются, а для их создания используется новый способ на основе явления фестонной нестабильности капель эфирных масел [2].

2. Практическая часть

Экспериментальная установка и методика испытаний

Для испытания предложенного выше способа релаксации была изготовлены следующая установка (Прил. 2). В сосуд 2 диаметром 14 см наливали кипяченую воду заданной температуры (60-80 С) слоем толщиной 4 см, а на свободную поверхность слоя помещали каплю пихтового или другого эфирного масла. Изображение капли с фестонами проецировали на экран или на стену с помощью линзы 4 и зеркала 3. В это время добровольцы наблюдали за завораживающим событием появления и исчезновения фестонов (Прил. 3).

Мы опросили испытуемых до и после 15-минутного сеанса релаксации с нашим устройством, в котором использовали масло пихты. До сеанса были заданы два вопроса: «Испытываете ли Вы усталость?» и «Хорошее или плохое у Вас настроение?». После сеанса задали те же вопросы, а также вопрос: «Вы стали бодрее или, наоборот, захотелось спать?».

Результаты испытаний устройства и их обсуждение

Результаты испытаний 32 учеников 4-го класса сведены в таблицу 1. Как и ожидалось, после релаксации наблюдался заряд бодрости, хорошее настроение, жизнерадостность, табл. 1. Примерно треть одноклассников задремали в ходе сеанса (Прил. 4), но после него были бодры и полны сил. Ухудшение настроения и усталость отмечены не были (табл. 1; Прил. 5, 6). Данные результаты позволяют говорить о перспективах использования нашего устройства для релаксации в стенах школы.

Мы также отметили, что фестонная нестабильность  красивый физический эффект, который вызывает интерес школьников к науке. Им было увлекательно исследовать, какие картины дают разные виды масел и как эти картины развиваются во времени (Приложения 5, 6).

Табл. 1. Результаты испытаний предложенного устройства для релаксации.

Вывод по практической части:

Экспериментально доказана работоспособность устройства, как в плане его практической осуществимости, так и - хорошего воздействия на испытуемых. У всех без исключения настроение после сеанса было хорошим, и все они были бодры, хотя до этого более половины из них имело усталость, и половина имела плохое настроение.

Заключение:

В начале нашего исследования была поставлена гипотеза: устройство для релаксации, работающее на свето-ароматическом принципе, вызовет позитивный эффект у школьников. Эта гипотеза полностью подтвердилась в ходе испытаний.

По результатам работы можно сделать следующие выводы:

1. Существующие устройства для релаксации используют световой и ароматический принципы по отдельности, что снижает их эффективность.

2. Мы предложили и сконструировали новое устройство для релаксации, работающее на свето-ароматическом принципе, которое не имеет аналогов.

3. Устройство было испытано на добровольцах  учениках нашей школы и вызвало у всех позитивный эффект.

4. Данное устройство будет использовано как действующий экспонат  точка релаксации в нашей школе.

5. Кроме того, устройство будет служить как прибор для проектов других ребят в области нейро-наук и физики.

6. Мне же интересно выяснить, какое действие окажет предложенное устройство совместно с разными эфирными маслами. Исследование в этом направлении я планирую продолжить в следующем учебном году.

Список литературы:

1. Галлеев, Б. М. Свето-музыкальные инструменты / Б.М.Галеев, С.М. Зорин, Р.Ф. Сайфуллин // М:, «Радио и связь». Массовая радио-библиотека, 1987. – Вып. 1117.  128 с.

2. Тарасов, О. А. Фестонная нестабильность капли летучей нерастворимой жидкости, помещенной на поверхность другой жидкости, при охлаждении испарением / А.О. Тарасов, Н.А. Горбачева // Письма в ЖТФ. – 2007. – № 33. – С. 157-159.

3. Тарасов, О. А. Объединение микрочастиц в кластер в испаряющейся капле на слое воды при ее фестонной нестабильности / А.О. Тарасов // Научная перспектива.  2016. № 4.  С. 137-139.

4. Открытая база данных по изобретениям и полезным моделям Федерального института промышленной собственности РФ. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.1.fips.ru.

5. Поисковая система по патентам и изобретениям РФ и СССР. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.FindPatent.ru.

Приложение 1

Рис. 1. Стадии развития фестонной нестабильности капли летучей жидкости

на слое воды: растекание капли, формирование кольца на периферии, рост и инжекция фестонов.

Приложение 2

Рис. 2. Внешний вид устройства для релаксации

на основе промышленного проектора Elite Ambassador:

(1) корпус с осветителем,

(2) чашка Петри со слоем воды и каплями летучей жидкости,

(3) плоское зеркало,

(4) объектив.

Приложение 3

Рис. 3. Смена картины фестонов на экране за 10 с.

Приложение 4

в начале испытания …

и в конце …

Рис. 4. Во время испытания устройства для релаксации в классе.

Приложение 5

Рис. 5. Опыты с фестонами вызвали неподдельный интерес.

Приложение 6

Рис. 6. Каждому захотелось испытать свое эфирное масло.