Спасательный круг апельсина. Почему апельсин не тонет?

XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Спасательный круг апельсина. Почему апельсин не тонет?

Могильников М.В. 1
1БП ОУ "Омавиат"
Попович С.В. 1
1БП ОУ "Омавиат"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение.

В моем окружении нет человека, который бы ни разу не пробовал апельсин. Я люблю разные фрукты, и апельсины в том числе. Однажды, помогая маме мыть фрукты, я случайно уронил апельсин в миску с водой. Он не утонул, а весело покачивался на поверхности! Мне стало интересно: апельсин тяжёлый, почему он плавает? Я решил разобраться в этом явлении и провести наглядный опыт. Это стало целью моей работы.

Цель исследования – узнать, от чего зависит способность апельсина плавать в воде.

Исходя из этого, были поставлены следующие задачи:

  1. Изучить интернет-источники, найти научное объяснение этому явлению.

  2. Провести опыт с апельсинами в кожуре и без неё.

  3. Понять, как кожура влияет на плавучесть.

  4. Подумать, где в жизни мы встречаемся с подобным эффектом.

Объектом исследования является апельсин, а предметом – способность апельсина держаться на поверхности воды (плавучесть).

Актуальность.

В данной работе связаны сразу три школьных предмета – биология, рассматривается строение плода, функции, которые выполняет кожура; физика – рассматривается плавание тел, плотность; химия – изучается состав, наличие масел, воздушных карманов. На простом примере объясняется множество физических явлений: почему деревянный корабль не тонет, как работают спасательные жилеты и поплавки, почему айсберги плавают.

Методы исследования:

изучение литературных источников и ресурсов сети Интернет; систематизация материала; наблюдение, анализ; обобщение; эксперимент.

Гипотеза.

Я предполагаю, что кожура апельсина лёгкая и не даёт ему утонуть, как спасательный круг. Возможно, в самой кожуре есть что-то, что держит его на плаву. Правда ли, что кожура не дает утонуть целому апельсину?

1. Теоретическая часть.

1.1. Что такое плавучесть.

В энциклопедии Рувики я нашел такое определение [1]:

Плаву́честь — свойство погружённого в жидкость тела оставаться в равновесии, не выходя из жидкости и не погружаясь дальше, то есть плавать.

Изучив литературу мне удалось выяснить, что внутри воды на все предметы действует невидимая сила, которая пытается их вытолкнуть наверх. Это и есть сила плавучести (или выталкивающая сила) [2], [3]. Она похожа на невидимую руку, которая снизу подталкивает предмет. Но есть и другая сила — сила тяжести. Это сила, которая тянет все предметы вниз, к центру Земли. Мы её чувствуем, когда что-то падает.

И вот что получается: если сила плавучести сильнее, чем сила тяжести — предмет плавает. Как поплавок у удочки или надувной круг. Если сила тяжести сильнее, чем сила плавучести— предмет тонет. Как гвоздь или камень. Это явление называется ПЛАВУЧЕСТЬ или ВЫТАЛКИВАЮЩАЯ СИЛА. Ещё его часто связывают с ПЛОТНОСТЬЮ тел.

1.2 Строение апельсина [4].

  • Кожура (Флаведо)

Это прочная оранжевая шкурка, которая защищает апельсин от ударов, грязи и высыхания. Она называется Цедра. Из цедры делают вкусные добавки для выпечки. Кожура апельсина пористая, в ней содержится воздух.

  • Альбедо

Это белая, рыхлая и горьковатая прослойка под цедрой. Она как мягкий утеплитель, который бережёт сочную внутренность.

  • Дольки

Апельсин разделён на части, в одном апельсине бывает около 10-12 долек. Каждая долька — это мешочек с соком, который покрыт тонкой прозрачной плёнкой. Дольки состоят из крошечных пузырьков, наполненных соком.

  • Семена

Внутри некоторых долек есть семечки (косточки). Если посадить такое семечко в землю и хорошо ухаживать, то через много лет может вырасти апельсиновое дерево.

Все плоды цитрусовых получили название гесперидии, в честь древнегреческих дочерей ночи – Гесперид [4].

2. Практическая часть

2.1 Эксперимент [6].

Для эксперимента мне понадобилось:

  • 1 апельсин

  • Большая миска с водой

  • Нож

Этапы работы:

1 этап – я наполнил миску водой

2 этап – опустил в воду апельсин с кожурой. Он не утонул и плавал на поверхности (приложение фото 1,2.)

3 этап – я вынул апельсин и очистил его от кожуры

4 этап – опустил в воду очищенный апельсин. Он сразу же пошел ко дну. (приложение, фото 3,4)

5 этап – для чистоты эксперимента я опустил кожуру апельсина в воду. Она плавала. Если ее погрузить и отпустить, она все равно всплывает.

(приложение, фото 5)

Выводы эксперимента:

1. Кожура апельсина пористая. Это значит, что в ней много мельчайших отверстий и пузырьков, заполненных воздухом.

2. Воздух легче воды. Когда мы бросаем целый апельсин в воду, эта воздушная «подушка» внутри кожуры работает как спасательный жилет или поплавок. Общий объём апельсина становится большим и лёгким за счёт воздуха, и сила, выталкивающая его из воды (сила Архимеда), оказывается больше, чем сила тяжести, которая тянет его вниз.

3. Мякоть апельсина плотная и содержит много воды и сока. Её плотность больше, чем плотность воды. Поэтому сила тяжести «побеждает», и очищенный апельсин тонет.

4. Пустая кожура полна воздуха, её плотность очень маленькая, поэтому она всегда всплывает.

  1. Заключение.

Мой опыт показал, что целый апельсин в кожуре плавает, очищенный - тонет, пустая кожура – плавает.

Выводы.

  1. Изучая литературу, я выяснил, что, воздух, заключённый внутри чего-либо, уменьшает общую плотность предмета и помогает ему держаться на воде. А также, что в кожуре апельсина содержится воздух.

  2. Проводя опыт, я обнаружил, что моя гипотеза частично подтвердилась: кожура действительно не даёт апельсину утонуть, но не потому, что она просто лёгкая, а потому что в ней содержится воздух.

  3. Плавучесть предмета зависит от его плотности по сравнению с плотностью воды. Если предмет легче воды (как целый апельсин) – он плавает, если тяжелее (как очищенный) – тонет.

  4. Где можно применить знания из этого проекта?

Знание о плавучести и роли воздуха очень важно:

1. Судостроение: корабли, сделанные из тяжелой стали, не тонут, потому что их корпус заполнен воздухом. Они вытесняют огромный объём воды, и выталкивающая сила держит их на плаву. Так же, как кожура держит апельсин!

2. Спасательные средства: спасательные круги, жилеты и пояса наполнены воздухом или лёгкими материалами. Они создают дополнительную выталкивающую силу для человека.

3. Рыбалка: поплавок удочки работает по тому же принципу — он лёгкий и содержит воздух, поэтому держится на воде и сигнализирует о поклёвке.

4. Спорт: надувные лодки, мячи, матрасы для плавания — все они используют силу воздуха.

5. В быту: когда мы выбираем дыню или арбуз, иногда советуют проверить, плавают ли они в воде. Считается, что плавающие плоды более спелые и сладкие (в них больше сахара и воздушных полостей).

Практическая значимость состоит в том, что данная работа может быть использована на классных часах, во внеурочной деятельности, на уроках окружающего мира и в качестве дополнительного материала для любознательных.

4. Список источников и литературы.

  1. Плавучесть /Рувики: новая российская интернет-энциклопедия— URL: https://ru.ruwiki.ru/assistant/01KBQ95PHYFE93X557F45WDHWH

  2. Сила Архимеда//ИнтернетУрок: библиотека видеоуроков. — URL: https://interneturok.ru/lesson/physics/7-klass/davlenie-tverdyh-tel-zhidkostey-i-gazov/sila-arhimeda-usloviya-plavaniya-tel 

  3. Перельман, Я. И. Занимательная физика. Кн. 1/Издание 20-е, стереотипное– Москва: Наука. – 133 с. – ISBN 1979.

  4. Багрова Л.А. Я познаю мир. Растения (1998)

URL https://archive.org/details/1998_20250318/page/241/mode/2up

  1. Почему и потому: Энциклопедия для детей дошкольного возраста/ Составитель О. И. Корчагина; — М.: ЗАО «РОСМЭН'ПРЕСС», 2008 — 144 с.

  2. Большая книга экспериментов для школьников /пер. с итал. Э. И. Мотылевой;/под ред. А. Мейяни — Москва : Росмэн, 2004. — 547 с.

URL: https://djvu.online/file/utYiOLpdZ1yas?ysclid=misq8pcd81329895778

  1. Маколи, Д. Как устроен мир/Дэвид Маколи;/ пер. с англ. Ю. Амченкова. — Москва: Манн, Иванов и Фербер, 2021. — 399 с.

  2. ХомичЕ. О. Эксперименты в домашних условиях. — Москва: АСТ, 2019. — 127 с.

  3. Плешаков,А. А. Окружающий мир: 3 класс: учебник в 2 частях. — Москва: Просвещение, 2024. — 159 с. — (Школа России).

ПРИЛОЖЕНИЕ

Фото 1

Фото 2

Фото 3

Фото 4

Фото 5

Просмотров работы: 11