Проектная работа "МАГНИТНАЯ ЛЕВИТАЦИЯ В ВАННОЙ КОМНАТЕ? ЭТО ВОЗМОЖНО!"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

 Таймырское муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Дудинская средняя школа №3»

КРАЕВОЙ МОЛОДЕЖНЫЙ ФОРУМ

«НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ СИБИРИ»

краевой отборочный этап номинации

«Техносалон»

Направление: ФИЗИКА, КОСМОФИЗИКА И ПОЗНАНИЕ МИРА

Проектная работа

МАГНИТНАЯ ЛЕВИТАЦИЯ В ВАННОЙ КОМНАТЕ?

ЭТО ВОЗМОЖНО!

Воронов Глеб Андреевич,

ТМК ОУ «Дудинская  средняя школа №3»,

7 класс, 21.12.2003,

Телефон: 89080321000

Куракин Игорь Алексеевич,   руководитель,

ТМК ОУ «Дудинская  средняя школа №3»,

учитель математики,

8 9134967251

e-mail: igor_kurakin1971@mail.ru

С условиями Конкурса ознакомлена и согласна. Организатор конкурса оставляет за собой право использовать конкурсные работы в некоммерческих целях и без денежного вознаграждения автора (авторского коллектива) при проведении просветительских кампаний, а также полное или частичное использование в методических, информационных, учебных и иных целях в соответствии с действующим законодательством РФ.

Дудинка, 2017

Аннотация.

Данная работа рассматривает один из вариантов использования свойств магнитов для усовершенствования обычной мыльницы.

Акуальность темы: при использовании обычной мыльницы мы сталкиваемся со следующими неудобствами: либо мыло в мыльнице размокло, либо прилипло к ней так, что оторвать его сложно.

Гипотеза: с выдвинул гипотезу, что с помощью магнитной силы можно «заставить» кусок мыла «летать» над мыльницей, не касаясь ее поверхности.

Цель – усовершенствование мыльницы, в которой исключается прямой контакт куска мыла с поверхностью мыльницы, с помощью свойств магнитов.

Задачи:

• Знакомство со свойствами магнитов;
• Проверка этих свойств на практике (с помощью опытов);
• Применение свойств магнитов для усовершенствования некоторых предметов, используемых нами в быту (мыльница).

Практическая значимость: созданное устройство позволит нам создать более комфортные условия при пользовании обычным мылом.

Методы исследования:

• изучение имеющихся сведений;
• эксперимент и наблюдение;
• практическое моделирование процесса (создание действующей модели мыльницы).

5. Список литературы

1. Большая книга опытов, игр и экспериментов, ООО «Издательство АСТ";

2. Опыты с магнитами, ООО «Новый формат»;

3. Карцев, В.П. Магнит за три тысячелетия / В.П. Карцев. - М.: Знание, 1986г. – 230 с.;

1. ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

Каждый день, когда я прихожу из школы домой, я сразу направляюсь в ванную комнату помыть руки и наблюдаю такую картину: либо мыло в мыльнице размокло, либо прилипло к мыльнице так, что оторвать его сложно или очень проблематично.

Я пробовал менять мыльницы: металлическая, пластмассовая, фарфоровая, силиконовая, но не одна из них не смогла решить проблему размокшего мыла в мыльнице.

Цель – усовершенствование мыльницы, в которой исключается прямой контакт куска мыля с поверхностью мыльницы, с помощью свойств магнитов.

Задачи:

• Знакомство со свойствами магнитов;
• Проверка этих свойств на практике (с помощью опытов);
• Применение свойств магнитов для усовершенствования некоторых предметов, используемых нами в быту (мыльница).

Гипотеза: с помощью магнитной силы можно «заставить» кусок мыла «летать» над мыльницей, не касаясь ее поверхности.

Объект исследования – магниты, их свойства.

Предмет исследования – усовершенствование устройства (мыльницы) бытового назначения, с помощью свойств магнитов.

Практическая значимость: созданное устройство позволит нам создать более комфортные условия при пользовании обычным мылом.

В своей работе я использовал следующие методы исследования:

• изучение имеющихся сведений;
• эксперимент и наблюдение;
• практическое моделирование процесса (создание действующей модели мыльницы).

Этапы работы

I этап – подготовительный (октябрь 2016 г.)

Я ознакомился с историей открытия магнитов, его свойствами и значением и направлениям и использования магнитов в современном А также мы проверили свойства магнитов, о которых я узнал из книг и интернет-источников с помощью опытов.

ΙI этап – практический (ноябрь 2016 г.)

Я сконструировал устройство, в основе которого лежит свойство одноименных полюсов магнитов отталкиваться друг от друга. Это мыльница, в которой кусок мыла не касается поверхности мыльницы.

III этап – заключительный (январь 2017 г).

Подведение итогов работы по проекту, оформление материалов.

2. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП

2.1. Знакомство с магнитом и его свойствами.

Я нередко замечал, что некоторые предметы могут притягиваться друг к другу. Я узнал, что такими свойствами обладают магниты. Меня заинтересовала эта тема, и я решил познакомиться с ней подробнее. В этом мне помогли мои родители, которые подарили мне набор «Наука магнитов», который помог мне узнать о магнитах много нового.

Магнит – это тело, обладающее магнитным полем. В природе магниты встречаются в виде кусков камня магнитного железняка (магнетита).

 Магнитный железняк или магнетит в разных странах называли по-разному, но почти все эти названия переводятся как «любящий», именно так описывалось основное свойство магнитов - притягивать, «любить» железо. Его обнаружили древние греки. Однажды они нашли редкие камни, которые притягивали к себе небольшие кусочки железа. А если привязать к куску такого камня веревку и свободно подвесить в воздухе, то он всегда указывал одно и тоже направление. Эти камни стали называть «магнитами», в честь древнегреческого района Магнезии, в котором их впервые обнаружили.

В наше время обычно мы имеем дело с искусственными магнитами, то есть изготовленными людьми на заводе. Большинство магнитов делают из железа и стали. Эти магниты имеют разную форму и размеры. Они могут быть дисковые, кольцевые, подковообразные, прямоугольные и т.д.

К искусственным магнитам также можно отнести и электромагниты. Когда электрический ток проходит через провод, намотанный вокруг стального или металлического стержня, этот стержень начинает притягивать к себе железные предметы. Такое устройство и называется электромагнитом.

2.2 Роль магнита в жизни человека

Одно из первых практических применений магнита – компас. В современном мире магниты, в том числе и электрические можно встретить везде. Начнем с нашего дома: телефон, телевизор, компьютер - все эти устройства содержат электромагниты. Почти у всех в подъездах есть домофон. Наверное, многие обращали внимание и думали, что же это так крепко держит дверь? Это тоже электромагнит.

Магниты используют под водой. Благодаря своей способности притягивать предметы под водой магниты используются при строительстве и ремонте подводных сооружений. Применяются магниты и в медицине.

2.3. Изучение свойств магнитов с помощью опытов.

Все мы знакомы с магнитом, но не всегда задумывались о его интересных свойствах и характерных особенностях. Способность магнита притягивать определенные металлы называется «магнитной силой». Чтобы понять, от чего зависит эта сила, как взаимодействуют друг с другом магниты, мы провели несколько различных опытов. По результатам опытов мною были сделаны выводы о свойствах магнитов.

2.3.1. Все ли притягивают магниты?

Для того чтобы проверить это, я взял предметы из дерева, металла, пластмассы, стали, бумаги и магнит. Разделил все предметы на две группы: металлические и не металлические. Металлические предметы в свою очередь состояли из разных металлов. Одни были из металла содержащего железо (детали металлического конструктора, массажные шарики металлические), другие из золота, серебра, алюминия (кольца, алюминиевая шкатулка) и др. Я поднес магнит по очереди к предметам первой и второй группы. Из предметов второй группы ни один не притянулся к магниту. Некоторые металлические предметы притянулись к магниту, но только те, которые содержали железо

Вывод: магниты обладают способностью притягивать предметы из железа или его сплавов с другими металлами. Дерево, пластмасса, бумага, ткань и металлы, не содержащие железа, не реагируют на магнит.

2.3.2 Можно ли передать магнитные свойства обычному железу?

Я взял прямоугольный магнит и 5 скрепок. Притянул магнитом одну скрепку, затем притянул вторую с помощью первой, затем третью с помощью второй и т.д. Получилась цепочка. Как только я убрал магнит, скрепки рассыпались.

Вывод: магнит может передавать свойства какому-либо магнитному телу, присоединенному к нему.

2.3.3. Может ли магнитная сила проходить через предметы?

Чтобы это проверить, я бросил иголку в стакан с водой. Прислонил магнит к стенке стакана на уровне иголки. И после того, как она приблизилась к стенке стакана, стал медленно двигать магнит по стенке вверх.

Иголка перемещалась вместе с магнитом и поднялась вместе с магнитом вверх. Похожая картина наблюдается когда мы кладем металлическую скрепку на лист картона, а снизу подносим к нему магнит. Передвигая магнит мы, мы убеждаемся, что скрепка движется за ним. Это происходит потому, что магнитная сила действует и сквозь стекло и сквозь воду, а также сквозь бумагу.

Вывод: магнитная сила может проходить через предметы и вещества.

2.3.4.  Зависит ли сила притяжения от расстояния между телами?

Для того чтобы проверить это, мне понадобились три магнита разных размеров, несколько металлических предметов и линейка.

Я разложил на столе магниты в ряд на расстоянии 10 см друг от друга. На расстоянии от магнитов положил линейку и вплотную к ней разложил монеты. Потихоньку подталкивал линейку с монетами в сторону магнитов. Одни монеты притянулись к магниту сразу же, другие – только тогда, когда приблизились к магнитам на близкое расстояние.

Вывод: магниты притягивают даже на расстоянии. Чем больше магнит, тем больше сила притяжения и тем больше расстояние, на котором магнит оказывает свое воздействие.

2.3.5. Магнит имеет два полюса.

Если взять два любых магнита и поднести их друг к другу, то окажется, что одним концом они притягиваются, а другим - отталкиваются. Один конец магнита называется южным или положительным полюсом. Другой конец - северный (отрицательный) полюс магнита.

Вывод: магниты притягиваются, если направлены друг к другу разноименными полюсами и отталкиваются, если – одноименными.

3. ПРАКТИЧЕСКИЙ ЭТАП

Внимательно изучив тему, для своего устройства я решил использовать свойство одноименных полюсов магнитов отталкиваться друг от друга.

Для начала познакомимся с некоторыми физическими понятиями:

Левитация (от лат. levitas «легкость, легковесность») — психическое или физическое явление, при котором предмет без видимой опоры парит в пространстве (то есть левитирует), не касаясь твёрдой или жидкой поверхности.

Магнитная левитация — технология, метод подъёма объекта над поверхностью с помощью одного только магнитного поля.

Первоначально я планировал в основу своего изобретения положить явление левитации. Для этого я расположил один магнит в куске мыла, а второй закрепил в дне мыльницы. Данная конструкция оказалась неудобной, так как брусок мыла не «висел» над мыльницей, а смещался в сторону относительно нижнего магнита и падал рядом с мыльницей.

Пришлось придумать поддерживающее механическое устройство, которое я собрал с помощью деталей от конструктора «Лего». Также пришлось выбрать особую форму магнитов – круглую с отверстиями посередине. Пришлось сделать такое отверстие и в куске мыла. Задача этого устройства – не дать куску мыла сместиться вправо или влево относительно нижнего магнита.

В итоге конструкция мыльницы была собрана из следующих элементов:

• Два кольцевых супермагнита из магнитного набора «Наука магнитов» (неодимовые магниты);
• Площадка с вертикальной осью из конструктора «Лего»;
•  Кусок мыла с вертикальным отверстием в центре.

Таким образом, в основу моего изобретения было положено явление магнитной псевдолевитации.

Изобретение состоит из двух частей:

-первая часть это кольцевой супермагнит, надежно вставленный в кусок мыла со сквозным вертикальным отверстием в центре;

-вторая часть состоит из второго кольцевого супермагнита, развернутого к первому стороной с одноименным полюсом и имеющим вставленную в его центр вертикальную ось, которая выполняет роль механической поддержки, обеспечивающей устойчивость левитации.

В ходе работы над проектом возникла идея создания еще одной мыльницы, в основе устройства которой положено свойство разноименных полюсов магнита притягиваться друг к другу.

Суть ее устройства состоит в следующем. В брусок мыла вдавливается любой металлический предмет (например железная пробка из-под газированной воды), на стенку рядом с раковиной на двусторонний скотч закрепляется магнит. Мыло после использования подвешивается на этот магнит, тем самым исключается ее контакт с водой и с поверхностью мыльницы (в данном устройстве необходимость в установке мыльницы пропадает).

        Из интернета мы узнали, что такие устройства продаются в магазинах и достаточно активно используются в быту.

4. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП

Результатом работы над проектом стала конструкция мыльницы, в которой мыло не размокает от воды, не прилипает к мыльнице, так как практически не соприкасается с ее поверхностью.

В ходе моего исследования, я узнал много интересного о магнитах и о их свойствах. Магнит и человек тесно взаимосвязаны, поэтому его нужно изучать  и применять свои знания на практике.

Когда мы приступали к работе, то предполагали, чтос помощью магнитной силы можно «заставить» кусок мыла «летать» над мыльницей, не касаясь ее поверхности.

По итогам работы над темой проекта была создана модель, а затем и сама мыльница, подтвердившая реальность нашей гипотезы.

Исследовательская работа помогла приобрести и развить навыки и умения:

•         Работы с интернет-ресурсами;
•         Работать со специальной литературой и выделять главное;
•         Создавать презентацию;
•         Выступать перед аудиторией;
•         проводить практические опыты с магнитами;
•         Анализировать полученные в ходе опытов результаты и делать выводы.

Экономический эффект изобретения

После получения патента на изобретение магнитно – левитационной мыльницы и привлечения инвестиций, возможно производство таких мыльниц и кусков мыла в различных дизайнерских решениях.

В результате грамотно поставленного маркетинга возможна реализация магнитно – левитационных мыльниц не только на российском, но и на мировом рынке.

5. Список литературы

1. Большая книга опытов, игр и экспериментов, ООО «Издательство АСТ";

2. Опыты с магнитами, ООО «Новый формат»;

3. Карцев, В.П. Магнит за три тысячелетия / В.П. Карцев. - М.: Знание, 1986г. – 230 с.;