Исследовательская работа "Гусеницы-вездеходы"

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

Средняя школа № 10

XV региональный конкурс исследовательских работ и творческих проектов дошкольников и младших школьников

«Я – ИССЛЕДОВАТЕЛЬ»

Физика, математика и техника

Исследовательская работа

Гусеницы – вездеходы

Автор:

Сазанов Михаил Александрович,

ученик 1 «Г» класса

МБОУ СШ № 10

Руководитель:

Мошкова Светлана Геннадьевна,

учитель начальных классов

высшей категории

МБОУ СШ № 10

Консультант:

Сазанов Александр Анатольевич

Арзамас, 2020 г.

Содержание

Введение        4

1. Теоретическая часть        4

2. Экспериментальная часть        5

2.1. Эксперимент с площадью опоры        5

2.2. Эксперимент с колесами и гусеницами        7

Заключение        8

Литература        9

Цель: Выявить различия колесной и гусеничной техники. Узнать преимущества гусениц.

Задачи:

• изучить влияние площади опоры и веса груза на степень погружения опоры в сыпучий грунт;
• изучить различные модели колесной и гусеничной техники, провести наблюдение за работой трактора на гусеницах;
• разработать и собрать модель машины на гусеницах;
• провести эксперименты, подтверждающие некоторые законы физики, применяемые при движении по мягкому грунту;
• овладеть рядом конструкторских навыков, при изготовлении модели машины.

Методы исследования:

• подумать самостоятельно;
• ознакомиться с текстовыми материалами;
• спросить у других людей;
• познакомиться с видеоматериалами по исследуемой теме;
• понаблюдать;
• провести эксперимент.

Гипотезы:

• чем больше площадь опоры, тем меньше она будет тонуть в сыпучем грунте;
• чем тяжелее груз – больше давление на опору, тем сильнее она проваливается в сыпучий грунт;
• машина на гусеницах будет ехать по мягкому сыпучему грунту легче, чем машина на колесах, и сможет перевезти больший груз.

Введение

В современном обществе невозможно представить жизнь без машин. Различный транспорт – это не только автомобили, передвигающиеся по асфальтированным дорогам, но и различная спецтехника, которая может перемещаться вне дорог. Например, на стройках можно часто встретить разные виды тракторов, которые спокойно перемещаются с тяжелыми грузами по грязи, песку или снегу. Я заметил, что самые мощные из них передвигаются не просто на колесах, а на гусеницах. Мне стало интересно: почему используют гусеничный привод. Папа рассказал мне, что гусеницы используются для того, чтобы тяжелая техника меньше проваливалась в мягкий сыпучий грунт.

1. Теоретическая часть

Чтобы понять почему гусеница меньше тонет на мягкой поверхности сначала рассмотрим, как человек перемещается на ней без техники.

Мы часто в своей жизни передвигаемся по снегу или песку. На снегу иногда ноги тонут и оставляют довольно глубокие следы. Самые глубокие следы в нашей семье оставляет папа, потому что он самый большой и тяжелый.

В одной из серий мультфильма «Маша и Медведь» Маша выходит на улицу и проваливается в снег. Она одевает ласты и дальше прыгает по снегу как зайчик, не проваливаясь в него.

Мы же в своей жизни для прогулок по снегу используем не ласты, а лыжи. Когда я гуляю на лыжах, а братик на санках, в снег проваливается только мама, потому что она везет братика в простых ботинках.

Чем же отличаются лыжи, ласты и санки от ботинок? У них большая площадь опоры на снег.

А что же такое площадь? Возьмем, например, прямоугольник. У него есть привычные нам с самого детства размеры: длина и ширина. Их можно измерить линейкой, например, в сантиметрах. Сама же поверхность всего листа будет его площадью. Для прямоугольника ее можно получить, умножив длину на ширину.

2. Экспериментальная часть

Мое первое предположение заключается в том, что чем больше площадь опоры, тем меньше она тонет на сыпучем грунте.

Второе предположение: чем тяжелее груз – больше давление на опору, тем сильнее она проваливается в сыпучий грунт.

Попробуем увидеть это в эксперименте.

2.1. Эксперимент с площадью опоры

Берем мягкий сыпучий грунт. Ставим на него небольшую опору, в одну клетку конструктора. Она легкая и остается на поверхности грунта. Пробуем надавить на нее рукой. Опора погружается в грунт.

Увеличиваем площадь опоры. Теперь она составляет 4 клетки. Пробуем надавить на нее рукой. Чтобы опора погрузилась необходимо приложить гораздо большее давление, по сравнению с предыдущей опорой.

Если еще увеличить опору до 9 клеток, утопить в грунт ее становится практически невозможно.

Таким образом мои гипотезы подтвердились:

- чем больше площадь опоры, тем меньше она будет тонуть в сыпучем грунте;

- чем тяжелее груз на опоре (чем сильнее давить на опору), тем больше она проваливается в грунт.

Как применить это к машине? У машины тоже есть площадь опоры. Это часть колеса, которая соприкасается с землей. Таких частей обычно четыре, так как у машины четыре колеса. Чтобы машина меньше проваливалась и легче передвигалась по мягкому грунту необходимо увеличить ее площадь опоры. Как увеличить эту площадь? Можно увеличить размер колес. У большего колеса большая площадь опоры. У многих тракторов на стройке очень большие колеса. Или можно увеличить число колес. Вездеходы бывают с шестью, восьмью колесами и даже больше. Когда колес много можно соединить их полотном и получить гусеницу.

Гусеница или в литературе – гусеничный движитель, состоит из нескольких частей. Полотно гусеницы, обычно состоит из металлических звеньев, иногда его делают из резины, тогда оно менее долговечно, но позволяет передвигаться по асфальту не разрушая его. Ведущее колесо, приводит в движение гусеничное полотно. Много колесиков снизу – это опорные катки, на которых распределяется вес транспортного средства. Также часто применяется механизм натяжения гусениц, обычно это осуществляется передним верхним колесом. Иногда, если гусеничное полотно очень тяжелое, сверху под него тоже добавляют небольшие колеса – поддерживающие катки.

Площадь опоры для гусеницы – часть полотна, соприкасающаяся с землей, еще больше чем у простого колеса.

___ - площадь опоры

Таким образом, я предполагаю, что машина на гусеницах будет ехать по мягкому сыпучему грунту легче, чем машина на колесах, и сможет перевезти больший груз. Проверим это следующим экспериментом.

2.2. Эксперимент с колесами и гусеницами

Возьмем сначала обычную машину с четырьмя колесами и поместим ее на мягкий грунт. Пробуем проехать. Машина буксует, но едет. Поместим на нее груз. С легким грузом она справляется тяжелее. Увеличим груз еще. При попытке ехать колеса закапываются, и машина не едет.

Увеличим площадь опоры. Для этого эксперимента мы построили модель гусеничного транспорта. В ней присутствует гусеничное полотно, опорные катки, ведущее колесо, а также механизм натяжения полотна. На верхней части предусмотрено место для груза.

Она передвигается заметно легче. Поместим на машину груз. С легким грузом она уверенно проезжает. Увеличиваем груз. Машина спокойно передвигается и не тонет.

Таким образом моя гипотеза подтвердилась: машина на гусеницах меньше проваливается в сыпучий грунт и легче справляется с тяжелыми грузами.

Именно поэтому гусеничная спецтехника применяется в тяжелых дорожных условиях и выполняет самую тяжелую работу.

Заключение

Таким образом в процессе исследовательской работы я рассмотрел строение гусеницы, различное поведение колесной и гусеничной техники на сыпучем грунте. Совместно с папой разработал и собрал модель гусеничного автомобиля. При этом так же я овладел некоторыми конструкторскими навыками. Были проведены эксперименты, подтверждающие выдвинутые гипотезы.

Литература

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%83%D1%81%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B6%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C 
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE_%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B0#%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BA%D0%B0_%D0%B3%D1%83%D1%81%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B0
3. https://www.youtube.com/watch?v=Be0S-2_Dwh8 
4. Харрис Н., Хелброу Э. Как работают вещи / Пер. с англ. Е.А. Дорониной. – М.: Эксмо, 2008. – 64 с. (Я познаю мир).