Физика в игрушках

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

Физика в игрушках

Шестопалова К.Н. 1
1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение города Тулуна «Средняя общеобразовательная школа № 1», МБОУ СОШ №1
Юдина Е.П. 1
1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение города Тулуна «Средняя общеобразовательная школа № 1», МБОУ СОШ №1
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Актуальность

Я считаю, что игрушки были сделаны для того, чтобы развивать детей физически и интеллектуально, ведь мы не раз замечали, наблюдая за игрой младших братьев и сестер, как они пытаются разобрать игрушки, чтобы узнать, что внутри их. Все они отличаются друг от друга по многим признакам. И мы не задумываемся о том, что в основе действия некоторых из них лежат законы и явления физики.

В своей работе я хочу не просто рассмотреть физику некоторых игрушек, но и самостоятельно их изготовить из экологически чистых материалов. И думаю, что моя работа будет повышать интерес к изучению физики у учащихся и будет доступна людям разных возрастов, даже не обладающих большими знаниями в области технических наук.

Цель работы:

Изготовить игрушки, действие которых основано на явлениях и законах физики.

Задачи:

1. Изучить литературу, в которой описывается история создания игрушек и их изготовление;

2. Изготовить игрушки и объяснить принцип их работы;

3.Провести опрос среди учеников нашей школы (7-11 классы), какой закон или явление лежат в основе действия той или иной детской игрушки.

Объект исследования: физические явления и законы, используемые в устройстве и работе детских игрушек.

Гипотеза: если игрушка интересна детям, то она их развивает, а также будет интересна взрослым своей физической составляющей.

Методы исследования: наблюдение; эксперимент; сравнение; анализ.

1. Основная часть

1.1 История создания игрушек

Игрушки известны человечеству с глубокой древности, они были обнаружены археологами при раскопках остатков древних цивилизаций. Игрушки, найденные при раскопках Индской цивилизации (3000 -1500 до н. э.) включают маленькие повозки, свистки в виде птиц и игрушечных обезьянок, которые могут сползать по верёвке.

Самые древние игрушки сделаны из доступных природных материалов, камней, палок и глины. Тысячи лет назад египетские дети играли в куклы, у которых были парики и подвижные конечности, они были сделаны из камня, керамики и дерева. В Древней Греции и Древнем Риме дети играли с куклами, сделанными из воска и терракоты, луком и стрелами. В Греции, когда дети, особенно девочки, достигали совершеннолетия, было принято приносить игрушки детства в жертву богам. Накануне свадьбы девушки возраста около четырнадцати лет в качестве обряда посвящения во взрослую жизнь приносили свои игрушки в храм.

Технологический прогресс цивилизации повлиял и на детские игрушки. Сегодня игрушки изготовляются из пластмассы, появились игрушки с батарейками. Если раньше игрушки были самодельными, то сейчас существует целая индустрия игрушек с массовым производством и механизмами реализации.

По принципу работы игрушки делятся на следующие группы:

Игрушки, действие которых основано на существовании архимедовой силы и атмосферного давления (кораблики, лодочки, резиновые (полые) игрушки – уточки, водяные пистолеты).

Заводные игрушки (машины, зверюшки, железная дорога).

Инерционные игрушки (автомобили, самолеты).

Игрушки, действие которых основано на различном положении центра тяжести (кукла-неваляшка, клоун на проволоке).

Звуковые игрушки (погремушки, пищащие игрушки, говорящие куклы).

Электрические и магнитные игрушки (электрическая железная дорога, электрические автомобили, роботы, детский телефон).

Игрушки, действие которых основано на законах оптики (калейдоскоп, детские бинокли и подзорные трубы, детские фотоаппараты и камеры).

2.Практическая часть

2.1. Игрушки, действие которых основано на магнитном взаимодействии

Для изготовления этих игрушек я использовала следующее оборудование :

 
 

Рис. 1

один шарик от пинг-понга;

пластилин;

два магнита;

картон;

карандаши;

зубочистка;

ножницы.

На картоне я нарисовала и вырезала фигурки кошки и собаки. Шарики от пинг-понга разрезала пополам.

Заполнила полученные половинки пластилином, вдавила в него магниты.Рис.1

У магнита имеется два полюса: северный и южный. При этом если приблизить магниты друг к другу одноименными полюсами, они будут отталкиваться, а если разноименными – притягиваться. На взаимодействии магнитных полюсов и основано действие этой игрушки.

 

Рис.2

Сверху на половинках шариков я укрепила фигурки, ориентируя их и учитывая полярность магнитов таким образом, чтобы собака и кошка поворачивались друг к другу. Рис.2

2.2. Игрушки, действие которых основано на состоянии устойчивого равновесия

Равновесие тел. Если тело покоится, значит, оно находится в состоянии равновесия. Тогда геометрическая сумма сил, действующих на тело, равна нулю. Большинство тел покоится на опорах, в том числе и человек. Стоящий предмет (тело на опоре), не опрокидывается, если вертикаль, проведенная через центр тяжести, пересекает площадь опоры тела. Чем ниже располагается центр тяжести тела, тем оно устойчивее на опоре.

Устойчивое равновесие.

 

Рис.3

Если пытаться вывести тело из состояния устойчивого равновесия, то обязательно возникает сила, возвращающая его в исходное равновесное состояние. Например, шарик на дне чаши находится в единственном состоянии устойчивого равновесия. В этом положении линия, соединяющая точку опоры и центр тяжести тела, вертикальна. Рис.3

Игрушка "Ванька-встанька"

   

Рис. 4

Действие этой игрушки основано на состоянии устойчивого равновесия. У неваляшки внутреннее устройство таково, что создает смещенный вниз центр тяжести. Поэтому такое положение равновесия является устойчивым: центр тяжести корпуса неваляшки и точка ее опоры лежат на вертикали, причем расстояние между центром тяжести и точкой опоры, всегда наименьшее. Рис. 4

.

Для изготовления ванька-встаньки я использовала оборудование:

куриное яйцо;

нож;

цветную бумагу;

фломастеры;

свеча

клей;

свинцовую дробь.

На конце яйца я проткнула небольшую дырочку и извлекла содержимое. Внутренность яйца несколько раз промыла водой и в течение нескольких дней хорошо просушила. Через отверстие положила внутрь скорлупы 7 штук свинцовых дробинок и залила воском от свечи. После этого я обклеила игрушку цветной бумагой и раскрасила фломастерами. Рис. 5

       

Рис. 5. Этапы изготовления игрушки "Ванька-встанька"

Ванька-встаньку невозможно уложить. Какое бы положение ему не придать, он всегда будет стремиться принять состояние устойчивого равновесия.

2.3. Игрушки, действие которых основано на законах отражения

Калейдоскоп - это одна из старейших научных игрушек. Он в толковом словаре Даля назван «узорником». А далее описывается его устройство:  «это трубка с двумя зеркальцами клином, где цветные стекляшки отражаются  узорочною звездою, переменною,  при всяком движении или обороте трубки».

Калейдоскоп – это оптический прибор, в основе действия которого лежит   принцип отражения  света от  плоских зеркал, образующих  между собой угол.

Изображение в плоском зеркале мнимое ("за зеркалом"), прямое (неперевернутое), в натуральную величину и расположено симметрично источнику относительно плоскости зеркала.

Для изготовления калейдоскопа я использовала оборудование:

картон

цветная бумага

фольга

втулка от бумажных полотенец

бисер

пластиковая бутылка

клей

скотч

Сначала я приклеила к картону фольгу с помощью клея. Затем согнула картон равносторонним треугольником и поместила во втулку. Сверху я поместила прозрачный диск, который вырезала из пластиковой бутылки. Насыпала в игрушку (на прозрачный диск) бисер и прикрыла вторым пластиковым диском, затем склеила это скотчем. На другой конец трубы поместила черный картонный диск с отверстием. Затем я выполнила внешний декор поделки, обернув ее цветной бумагой. Рис.6

     
     

Рис.6 Этапы выполнения калейдоскопа

3. Анкетирование

Форма анкетирования - анонимная

Участники - 30 учащихся 7-11 классов

Цель – смогут ли учащиеся объяснить принцип действия детских игрушек, с физической точки зрения.

Вопросы:

1. Какой физический закон или явление лежит в основе действия той или иной детской игрушки (кораблик, «Ванька-встанька», калейдоскоп, машинка, водные пистолеты)?

2. Кто из вас разбирал в детстве игрушки?

   

Вывод:

В ходе анонимного анкетирования было установлено, что дети с удовольствием играли в детстве с игрушками. Разбирали и не всегда собирали их. Правильно указали принципы работы игрушек: кораблик (условия плавания тел, Архимедова сила), «Ванька-встанька» (законы статики, устойчивое равновесие тел), калейдоскоп (закон отражения света), машинка (инерция), водные пистолеты (давление жидкости и воздуха).

Заключение

В ходе выполнения работы я изучила историю создания игрушек, смогла сама изготовить игрушки и объяснить устройство самих игрушек, опираясь на знания такого предмета, как физика.

Результаты анкетирования учащихся нашей школы меня порадовали. Большая часть опрошенных знают принципы работы детских игрушек и что большинство детей также интересовались устройством и принципами работы игрушек ещё в раннем детстве, разбирая их.

Я считаю, что рассматривая мир простых и сложных игрушек, которые есть в любом доме, где только живут дети, можно посеять семена для будущих научных открытий и даже заложить основы будущей карьеры в науке.

Данную работу можно продолжить. Сделанные игрушки и теоретический материал можно использовать во внеклассной работе для демонстрации занимательных опытов, а так же на уроках физики.

Литература

А. В. Перышкин физика 9 класс, 2017

А. В. Перышкин физика 8 класс, 2017

Ральперштейн Л.Я. Занимательная физика. – М.: РОСМЕН, 2000.

http://class-fizika.ru/

https://bip-mip.com/nevalyashka-i-kuvyrkalka.html

http://class-fizika.ru/caled4.html

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%B3%D1%80%D1%83%D1%88%D0%BA%D0%B0

Просмотров работы: 977