XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Сосулька

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Хепин Д.Д. 1

---

1МБОУ СОШ № 4

Семенова Л.И. 1

---

1МБОУ СОШ № 4

Работа в формате PDF

2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность темы

Поздней осенью, зимой и весной мы наблюдаем такое явление, как появление сосулек. Решил разобраться, что такое сосульки и вредны ли они для человека.

Каждый раз они разные. Все зависит от погодных условий. Они прекрасны, хоть и очень опасны. Почему большую опасность представляют падающие с крыш домов сосульки? Ответить на возникшие вопросы я и попытался в своём исследовании.

Предметом исследования являются ледяные сосульки, растущие в разных районах города и пригорода.

Объект исследования: ледяные сосульки.

Цель исследования: определить степень опасности для жизни людей и выявить состав ледяных сосулек, их влияние на здоровье ребёнка.

Задачи:

1. Выяснить из различных источников, откуда берутся сосульки и из чего они состоят;

2. Определить в чем опасность сосулек;

3. Вычислить с какой скоростью летят сосульки с крыш домов и с какой силой удара сосулька приземлится на землю;

4. Провести анкетирование учащихся 5 «В» класса МБОУ «СОШ № 4»;

5. Провести классный час «Дети и сосульки», на котором познакомить учащихся 4 «В» класса с результатами исследования.

Гипотеза исследования: сосульки представляют опасность для человека.

План исследования:

1. 1. Прочитать литературу, обратиться к интернет ресурсам;

   2. Подумать самому, узнать у родителей, проконсультироваться с учителем физики;

   3. Отобрать материал, систематизировать знания, выполнить расчеты, провести опыты;

   4. Сделать выводы по результатам работы;

   5. Провести анкетирование.

Методы исследования: наблюдение, анкетирование, интервьюирование, измерение, сравнение, вычисление.

Время проведения исследования: февраль 2024 г. - март 2024 г.

II. Основная часть

2.1. Что такое сосулька?

Прочитал литературу и вот, что я узнал о сосульках.

Из [1], выяснил, что сосулька - ледяной сталактит, который образуется у края нависающих предметов, на скалах, береговых обрывах и подземных полостях горных пород при послойном намораживании медленно стекающей воды сосульки имеют коническую форму.

В [2] значение слова сосулька имеет следующие толкования:

1. Обледеневшая при стоке жидкость в виде заострённого книзу стержня. Сосульки на крышах. Борода в сосульках;

2. То, что можно сосать, соска. Хлебная сосулька;

3. Перен. О ничтожном или слабом, хилом человеке (презрит.) Сосульку, тряпку принял за важного человека! Гоголь.

В [3] сказано, что объединив два условия – низкую температуру воздуха и источник жидкой воды, например, подтаивающий на крыше снег, - мы через какое-то время сможем наблюдать очень большие сосульки. Они чаще имеют конусообразную форму с вершиной диаметром несколько миллиметров внизу. Встречаются и сосульки сложной формы. Форма сосульки зависит от условий, в которых она растёт. Слившиеся сосульки могут образовывать гирлянды достаточно протяжённой формы и причудливых очертаний.

Вывод: Мнения всех приведённых мною источников в определении ледяной сосульки, которые видел на улице, совпадают. Сосулька - заострённый книзу ледяной стержень, образованный при стоке жидкости.

2. 2. Как образуется сосулька

В нашей местности можно наблюдать за сосульками, состоящими из воды. Сосулька рождается из замёрзшей капли воды – льдинки. Когда льдинка подтаивает, вода стекает по ней вниз, снова замерзает – и так раз за разом. Чем чаще это происходит, тем длиннее и толще становится сосулька.

Наблюдая за появлением сосулек в природе, сделал вывод: чаще всего сосульки появляются весной.

Из [4] выяснил, что и зимой, если отмечаются температурные перепады, можно встретить сосульки.

Вода из места, где температура выше нуля, медленно течёт на край крыши, где температура ниже нуля. Охлаждаемая холодным окружающим воздухом вода замерзает. На замёрзшую каплю натекает следующая, также замерзающая. Так получается сосулька (см. Приложение 1).

Решил провести сравнительный анализ и выяснить, где чаще и при каких условиях образуются сосульки. Для этого прочитал материалы уроков по окружающему миру за 3-4 класс, вспомнил, что рассказывала учительница, проводя инструктаж по технике безопасности на улице во время спортивных каникул, а также дополнительные материалы на интернет ресурсах http://www.filipoc.ru/interesting/vot-tak-sosulki, https://tavika.ru/2013/01/icicle.html и сделал выводы:

1. Солнце сильнее греет на южной стороне крыши, на покатой поверхности;

2. Сосульки чаще можно увидеть на крыше, на южной стороне дома.

2.3. Практическая работа

Решил пронаблюдать за появлением сосулек у себя на балконе. Балкон находится с южной стороны.

9 февраля 2024 г. появились первые сосульки. Когда температура воздуха днём стала выше нуля, на крыше стал таять снег. Вода медленно стала стекать на край крыши и в виде капель падать вниз на землю, на наш балкон.

Когда солнце уходит за горизонт, температура воздуха понижается и капель прекращается. Охлаждаемая холодным окружающим воздухом вода замерзает.

10 февраля 2024 г. весь процесс снова продолжился. На замёрзшую каплю натекла следующая, затем третья капля, и так далее. Постепенно её размер увеличивался.

12 февраля я закончил наблюдения за сосулькой.

Вывод 1: За 4 дня благоприятной погоды для роста сосулек, она выросла на 16 см в длину, диаметр у основания был равен 4 см.

Вывод 2:Для образования сосулек, нужны определенные условия: в одно и то же время иметь в наличии сразу две температуры: одну для таяния снега – выше нуля, а другую для замерзания – ниже нуля.

Вывод 3: Оттаявшая вода стекает и каплями свисает с края крыши. Но под крышей температура ниже нуля, и капля, охлаждаемая к тому же испарением, замерзает. На замерзшую каплю натекает следующая, также замерзающая; затем третья капля и т.д.; постепенно образуется маленький ледяной бугорок, который с каждым днем свисает как маленькая сосулька.

Вывод 4: Сосульки могут образоваться и на деревьях. Снег, который покрывал каждую веточку тает и спустя какое-то время снова замерзает, представляя нашему взору красивые сосульки (см. Приложение 2).

2. 4. Чем опасны сосульки

Просматривая телепередачи услышал о том, что много людей пострадало от падения сосулек. Решил разобраться насколько опасно падение сосулек.

Из источника на интернет ресурсе https://vk.com/wall-176924156_19412?ysclid=lf8mdpwbx3404904556 выяснил, что основная опасность для человека - это падение сосулек с крыш зданий. Нередко падающие сосульки наносят травмы прохожим, а иногда приводят к летальным исходам (см. Приложение 3).

Вывод 1: В начале весны надо соблюдать особую осторожность: не подходить близко к домам и чаще смотреть наверх.

Вывод 2: Большое количество льда, падающего сверху, может повредить электропровода, стоящие внизу автомобили. На упавшем льду, который разбивается на мелкие части, можно поскользнуться, упасть и получить травму.

2. 5. Математические расчеты

Во всех старых домах, построенных в 50-х годах прошлого века, скатные кровли. Значит, можно попасть «под обстрел сосулек», что опасно для прохожих.

Решил провести математические вычисления и рассчитать, с какой силой удара приземлятся на землю сосульки с крыш домов.

Для расчета взял три типа домов: 3-х, 5-ти и 9-ти этажные.

Высота 3-х этажного дома 10 м, 5-ти этажного – 15 м, 9-ти этажного - 30 метров. Размеры сосулек: 0,5 метра, 1 метр, 1,7 метра. Их вес, по моим данным, - 5кг , 10кг , 20кг.

Папа нашёл старый учебник по физике за 9 класс [5], в котором мы выбрали нужные формулы для расчёта. Сходили в школу к учителю физики Полетаевой Нелли Валентиновне, чтобы убедиться, что подобранные формулы и сами вычисления верны. Она подтвердила правильность наших действий. Посчитать с какой силой удара сосулька приземлится на землю можно по формуле , где F – средняя сила удара; m – масса сосульки; g – ускорение свободного падения вблизи поверхности Земли; h – высота, с которой падает сосулька; d – расстояние, пройдённое после удара сосульки.

Свои данные мы подставляем в формулы и считаем:

1. Нахожу силу удара сосульки весом 10 кг с 9-ти этажного дома: F = 10 ∙ 9,81 ∙ 30 : 1,2 = 2452 Н (Ньютона)

Переведём в килограммы m = F : g = 2452 : 9,81 = 250 кг;

2. Нахожу силу удара сосульки весом 10 кг с 5-ти этажного дома: F = 10 ∙ 9,81 ∙ 15 : 1,2 = 1226 Н (Ньютона)

Переведём в килограммы m = F : g = 1226: 9,81 = 125 кг;

3. Нахожу силу удара сосульки весом 10 кг с 3-х этажного дома:

F = 10 ∙ 9,81 ∙ 10 : 1,2 = 817 Н (Ньютона)

Переведём в килограммы m = F : g = 817: 9,81 = 83 кг.

И т.д. Полученные результаты записали и построили гистограмму (см. Приложение 4).

Вывод: С высоты девятиэтажного дома (высота 30 м) метровая сосулька (весом 10 килограммов) приземлится на землю с эквивалентной силой удара 250 кг, пятиэтажного дома с силой 125 кг, с трёхэтажного дома 83 кг.

Дальше рассчитать с какой скоростью ледяная стрела рухнет на землю или приземлится на голову просто - по формуле (корень квадратный из произведения 2gh), где V – скорость сосульки, с которой она падает на землю; g – ускорение свободного падения вблизи поверхности Земли; h – высота, с которой падает сосулька.

Свои данные мы подставляем в формулы и считаем:

1. Нахожу скорость падения сосульки с 9-ти этажного дома: V = = 24,3 м/с;

2. Нахожу скорость падения сосульки с 5-ти этажного дома:

V = = 17,2 м/с;

3. Нахожу скорость падения сосульки с 3-х этажного дома:

V = = 14 м/с.

Вывод 1: Со скоростью - 24,3 м/с летит сосулька, независимо от её массы, с высоты девятиэтажного дома (высота 30 метров).

Вывод 2: С пятиэтажного дома (15 метров) ледяная глыба упадёт со скоростью 17,2 м/с, с высоты 3-х этажного дома (10 м) упадёт на поверхность земли со скоростью 14 м/с.

Задумался, цифры впечатляют, и когда они превращаются в реальные картины, - страшно представить, что может произойти с человеком, на которого упала сосулька.

2. 6. За рамками проекта

1. Интересные сведения о сосульках

Сосульки растут вниз не всегда. Они могут расти и в бок. Это кривые сосульки. Образовались они при очень сильном ветре.

Сосульки могут расти вверх. На Земле встречаются ещё и соляные сосульки — сталактиты, растущие в пещерах. Со сталактитов капает вода, и внизу образуются сталагмиты, т.е. растущие вверх. В Арктике есть совершенно особые сосульки, которые висят под водой. Их называют «ледяным пальцем смерти». А есть такие сосульки, на которые альпинисты даже совершают подъёмы. Например, водопад Фэнг (США), замерзая, превращается в гигантскую ледяную колонну высотой с 17-этажный дом и толщиной до восьми метров (см. Приложение 5)

В [4] описаны интересные факты о сталактитах и сталагмитах - рекордсменах. Самый длинный (не имеющий опоры) сталактит находится в пещере Грута - до - Жанелан (Бразилия): длина около 10 метров. Самый высокий сталагмит - в пещере Краснохорская (лования): высота около 32 метров (см. Приложение 6).

Заинтересовался, а среди сосулек, растущих в нашем городе, есть сосульки - гиганты? Один из таких гигантов удалось найти в районе автомобильных гаражей (см. Приложение 7).

1. 1. Исследование сосулек

Узнав много нового о сосульках, продолжил исследование.

Решил выяснить состав ледяных сосулек, растущих в разных частях города. Определить есть ли в них вредные примеси и можно ли их сосать, как леденец.

Для этого собрал три сосульки: две в черте города, одну на дачном участке за городом. Замерил массу, длину и диаметр основания сосульки (см. Приложение 8).

Гигантскую сосульку, которую я нашёл в районе гаражей, исследовать не стал, так как взвесить её не представляется возможным.

2. Практическая работа

Провёл опыты с сосульками.

Опыт 1

На три стерильные салфетки поместили по 1 кусочку от каждой сосульки:

На одну – сколотую около проезжей части дороги – мутную и не совсем прозрачную (под лупой видны тёмные частички).

На вторую – сколотую во дворе дома – прозрачную и чистую на вид.

На третью – сколотую на дачном участке – тоже прозрачную и чистую на вид.

После того, как кусочки сосульки растаяли, на салфетках остались мокрые следы.

На первой – грязноватое пятно.

На второй и на третьей – пятно более чистое, но салфетка слегка потемнела.

Вывод: Все сосульки оставили грязные следы на стерильных салфетках, хотя и в разной степени. Следовательно, все сосульки могут быть опасны для здоровья человека. Поэтому сосульки нельзя грызть и сосать.

Опыт 2

Чтобы ещё больше убедиться в своих выводах мы с мамой побывали в лаборатории. Оказывается, каждый из осколков сосулек называется «образец для исследования».

Через несколько дней мы получили результаты исследования наших образцов. Как оказалось, в каждой из сосулек есть примеси, т.е. они не чистые (см. Приложение 8).

Вывод 1: Так как вода в сосульках находится в замороженном состоянии, то в ней не могут жить болезнетворные бактерии, что и подтвердил анализ.

Однако снег и лёд на крышах домов и других строений, из которых потом образовываются сосульки, накапливают в себе все вредные выбросы от котельной, железной дороги. А сосульки, которые находятся рядом с дорогами, впитывают в себя ещё и выхлопные газы от автомобилей. Все эти вредные вещества, в которые входят: крупная угольная пыль, продукты горения – различные смолы и сажа, являются очень опасными для здоровья человека.

В сосульках вдоль дорог накапливаются ещё и соли тяжёлых металлов, которые могут вызвать раковые заболевания.

Вывод 2: Какой бы не была сосулька прозрачной и красивой, она все равно таит в себе опасность, если её облизывать.

Кроме того, лаборант мне объяснила, что состав атмосферного воздуха везде почти одинаков и не чист (много всяких вредных веществ), поэтому чистых сосулек быть не может нигде!

Вывод 3: Все сосульки могут быть опасны для здоровья человека. Поэтому сосульки нельзя грызть и сосать.

3. Социологический опрос

1. Я провёл социологический опрос среди своих одноклассников, чтобы выяснить пробовали ли когда-нибудь сосульки.

В классе - 27 человек. На мой вопрос «Пробовали ли они грызть или сосать сосульки?» у 15 ребят ответ был положительным.

Но на вопрос «Почему не ели (сосали)?» ответили:

• ругают (4 чел.);

• грязные (4 чел.);

• микробы (2 чел.);

• можно заболеть (2 чел.).

После такого эксперимента с сосанием сосулек никто не заболел.

2. Решил опросить взрослых и выяснить «Пробовали ли они когда-нибудь сосульки?»

Опрошено 12 родственников и соседей.

10 человек ответили, что ели сосульки, потому что:

• любопытство (3 чел.);

• вкусно казалось (4 чел.);

• интерес (1 чел.);

• пить хотелось (2 чел.).

На вопрос «Сейчас едите сосульки?» все взрослые ответили «Нет», потому что:

• стали большими, взрослыми (4 чел.);

• стали умнее (1 чел.);

• знаем о вредных микробах (5 чел.)

Причём, после сосания сосулек, только 3 человека, из опрошенных, заболели, а 7 человек не помнят точно, болели или нет.

Вывод: Опрос показал, что почти все хоть раз в жизни пробовали сосать или грызть ледяные сосульки. Поедание таких красивых сосулек оказалось опасным для здоровья только трём людям! Значит, сосульки можно есть без опасения заболеть!?

III. Заключение

В начале своей работы я предполагал, что:

1. если на крыше висит сосулька, то рано или поздно она полностью растает;

2. если сосулька съедобна, то её можно есть;

3. если есть сосульки, то можно заболеть.

В ходе исследования выяснил, что зимой и весной над головами прохожих городских улиц нависает реальная угроза – сосульки, которые могут сорваться с края нависающих предметов и с большой скоростью и большой силой удара лететь вниз на землю. А сосульки бывают огромных размеров, поэтому я не советуем вам ходить под крышами домов, где висят сосульки, так как последствия могут быть необратимыми. Также я узнал, что хоть сосулька и съедобна, но есть её нежелательно: негигиенично и можно нанести вред здоровью (сосульки содержат вредные примеси из окружающей среды (у дороги их больше, чем за городом на дачном участке)). Поэтому каждый должен сам для себя решить, есть ледяную сосульку или нет! Я решил, что буду ими только любоваться.

Проведя математические расчёты и по результатам ряда опытов, я убедился, что моя гипотеза подтвердилась.

Также при сборе материала для работы я узнал, что сосульки образуются при замерзании воды, стекающей с крыши при таянии снега. Но для того, чтобы растаял снег, температура должна быть выше нуля, а для того, чтобы вода замёрзла – ниже.

Я доволен своими наблюдениями, потому что понял, в природе много тайн, которые она открывает только любознательным! А ещё она нас учит, было бы только у нас желание учиться.

А самое главное - воспитывал в себе терпение, ведь так хотелось сорвать сосульки и пососать как леденец. Об этом написано стихотворение:

СОСУЛЬКА

Это правда, что в сосульки,

Замерзает лунный свет?

Это правда, что сосульки,

Вкусом лучше всех конфет?

Нам в ответ сказала мама-

Лунный свет, не может быть!

Правда, то, что завтра горло,

Надо будет вам лечить.

Список литературы

1. Алексеев В.Р., Волков Н.В., Втюрин Б.И., Втюрина Е.А., Гросвальд М.Г., Донченко Р.В., Дюнин А.К., Канаев Л.А., Котляков В.М., Кренке А.Н., Лосев К.С., Перов В.Ф., Цуриков В.Л. «Гляциологический словарь». Гидрометеоиздат, Ленинград, 1984 г., 564 стр.

2. Ушаков Д.Н. «Большой толковый словарь русского языка». Новая современная редакция. Хит-книга, 2020 г., 816 стр.

3. Максим Абаев. Журнал «Наука и жизнь». № 1, 2019. Что мы ещё не знаем о сосульках? (статья), стр. 92-93. 144 стр.

4. Горохова А.М., Пожилова Е.О., Хацкевич М.А. «Большая энциклопедия школьника: 1-4 классы». Эксмодетство, 2021 г., 544 стр.

5. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Учебник «Физика» 9 класс. Москва, Просвещение, 1990 г., 191 стр.

Интернет ресурсы

1. http://www.filipoc.ru/interesting/vot-tak-sosulki

2. http://www.tavika.ru/2013/01/icicle.html

3. https://vk.com/wall-176924156_19412?ysclid=lf8mdpwbx3404904556

4. https://mamamozhetvse.ru/stixi-pro-sosulki-18-luchshix.html?ysclid= lf9i0dw4s8178306940

5. http://fishki.net/comment.php?id=81844

6. http://lolx.ru/2615-borba-s-sosulkami-84-foto.html

Приложение 1

Механизм образования сосулек

Для образования сосулек необходимо две температуры: плюс и минус

Температура выше 0 град. С

Температура

ниже 0 град. С

Приложение 2

Сосульки обычно имеют конусообразную форму

Приложение 3

Опасность для человека - это падение сосулек с крыш зданий

От падения сосулек в Петербурге пострадали двое детей и взрослый.

В Колпино, сорвавшаяся сосулька, отправила в больницу 38 – летнего мужчину со множественными травмами. В городскую больницу его доставили с сотрясением головного мозга, ушибами и ссадинами.
На проспекте Королева 10-летнеей девочке сосуля угодила в плечо, а 7-летнему мальчику на Авиационной улице наледь повредила голову. После оказания помощи детей отпустили домой.

Приложение 4

Результаты расчета, с какой силой удара приземлятся на землю сосульки с крыш домов показаны на гистограмме

Приложение 5

С осульки – это чудо природы. Каждый раз они разные

кривые сосульки

сосульки могут расти даже вверх

«ледяной палец смерти»

гигантские сосульки

водопад Фэнг (США) зимой

водопад Фэнг (США) зимой

Приложение 6

Образование сталактитов и сталагмитов

Приложение 7

Сосулька – гигант в нашем городе

Приложение 8

Данные собранных мной сосулек

Результаты исследуемых образцов