Исследовательский проект «Искусственная неровность с неньютоновской жидкостью»

Речь для защиты проекта «Искусственная неровность с неньютоновской жидкостью»

Введение

1 слайд. Исследовательский проект: «Искусственная неровность с неньютоновской жидкостью»

Добрый день, уважаемые участники Регионального фестиваля «Молодое поколение за безопасное будущее»: члены жюри, авторы проектов, их наставники и гости! Меня зовут Кушнарев Владислав, а моего коллегу — Шатров Никита. Сегодня мы представляем наш проект под названием «Искусственная неровность с неньютоновской жидкостью».

2 слайд. Этапы проектирования.

Перед вами представлены основные этапы нашей деятельности по созданию проекта. (этапы не перечисляем)

1. Поиск проблемы, ее анализ.
2. Выбор темы.
3. Создание плана реализации проекта.
4. Сбор информации, изучение литературы.
5. Нахождение оптимального способа решения задачи.
6. Деятельный этап: теоретическая и практическая составляющая проекта.
7. Обоснование и защита найденного решения.

3 слайд. Цель проекта. Задачи.

Основная цель проекта — продемонстрировать практическое применение неньютоновских жидкостей и их потенциал для создания инновационных решений в реальной жизни.

Цель реализуется посредством решения следующих ключевых задач, поставленных нами в ходе исследования. (задачи не перечисляем).

В рамках исследования мы подробно изучили физические и химические характеристики неньютоновских жидкостей и привели примеры их применения в различных отраслях.

Так же, нашей задачей стало создание самой неньютоновской жидкости - смеси крахмала и воды, и наблюдение за проявлением её свойств при различных условиях.

4 слайд. Проблема.

Приступая к разработке проекта, мы обозначили основную проблему нашего исследования:

В настоящее время транспортные средства  уже давно «не роскошь, а средства передвижения». В современном мегаполисе с каждым годом в геометрической прогрессии увеличивается количество участников дорожного движения (водителей ТС, пешеходов и пассажиров), и, соответственно, растет количество ДТП.

Проблема безопасности дорожного движения остается одной из самых острых в современном мире. Основной причиной ДТП является несоблюдение скоростного режима.

Изначально, для решения проблемы была разработана «искусственная неровность», применяемая для принудительного гашения скорости автомобиля, которая относительно безопасно работает только при малых скоростях, повреждая подвеску автомобиля при увеличении скоростного режима.

5 слайд. Актуальность.

Исходя из представленной проблемы мы выделили актуальность нашей разработки:

 Конструкция «искусственных неровностей» (асфальтобетон, ударопрочная резина, полимерные и песчаные материалы) не позволяет водителям сохранять свой транспорт, как бы аккуратно они не двигались. Традиционные «лежачие полицейские», хотя и помогают снизить скорость, имеют ряд недостатков: они портят подвеску автомобилей и не всегда эффективны.

6 слайд. Гипотеза.

Для решения этой проблемы нами предложено альтернативное решение: замена используемого сегодня материала «искусственных неровностей»         на подушки с неньютоновской жидкостью с целью уменьшения механического воздействия на подвеску автомобиля.

Конструкция «искусственной неровности» станет более безопасной, если в ее основе будет использована неньютоновская жидкость.

7 слайд. Историческая справка.

Сделаем небольшой экскурс в историю появления «искусственных неровностей» и их классификации.

Искусственные неровности, или «лежачие полицейские», были изобретены в начале XX века для снижения скорости транспортных средств, когда глобальная автомобилизация привела к большим убыткам: в районах с фермерскими домами под колесами автомобилей погибало большое количество домашнего скота.  В то время искусственные неровности делали из бревен, досок и небольших насыпей из камня.

После первой мировой войны «спящие полицейские» стали использоваться по всей Европе. Их стали изготавливать из асфальта и бетона.        

В России же искусственные неровности появились в 80-х годах прошлого века.

8 слайд. Преимущества современных искусственных неровностей.

Сегодня распространение получили резиновые искусственные неровности. Они устанавливаются вблизи школ, пешеходных переходов и жилых зон.

На данном слайде представлены основные преимущества современных «искусственных неровностей». (преимущества не перечислять)

9 слайд. Ряд отрицательных качеств искусственной неровности. 

Однако, и у них есть недостатки:

• они повреждают подвеску автомобилей, особенно при высокой скорости;
• практически не работают, как принудительные гасители скорости с внедорожниками и грузовыми автомобилями;
• необходимость демонтажа зимой для облегчения движения снегоочистительной техники.

10 слайд. Ньютоновская и неньютоновская жидкости.

Что же такое ньютоновская и неньютоновская жидкости?
К ньютоновским жидкостям относятся однородные жидкости, например, вода, масло и большая часть привычных нам в ежедневном использовании текучих веществ, то есть таких, которые сохраняют свое агрегатное состояние, что бы вы с ними не делали (если речь не идет об испарении или замораживании, конечно).

Неньютоновская жидкость — это уникальный материал, который меняет свои свойства в зависимости от приложенной силы. В отличие от обычных жидкостей, неньютоновская жидкость может становиться более вязкой или даже твердой при резком воздействии.
Это свойство делает её идеальным кандидатом для создания искусственных неровностей, так как она может адаптироваться к условиям движения, снижая риск повреждений.

11 слайд. Основные виды и группы неньютоновских жидкостей.

12 слайд. Применение неньютоновских жидкостей.

Перед вами основные виды неньютоновских жидкостей: (не перечислять)

При проведении исследования мы рассмотрели несколько групп неньютоновских жидкостей, таких как:

• Бингамовские или вязкопластичные (например, различные пасты и шламы, масляные краски), которые начинают течь только после приложения напряжения, превышающего предел текучести.
• Псевдопластичные жидкости (например, кетчуп или кровь), которые становятся менее вязкими при увеличении скорости сдвига.
• Дилатантные жидкости (например, смесь крахмала и воды), которые, наоборот, затвердевают при резком воздействии.
• Магнитные жидкости, которые меняют свои свойства под воздействием магнитного поля. Эти жидкости уже нашли применение в различных областях: от бронежилетов до автомобильной промышленности и медицины.

13 Слайд. Практическая часть: Приготовление неньютоновской жидкости.

Перейдем к практической части нашего проекта. Мы решили создать макет искусственной неровности с использованием неньютоновской жидкости.

1. Чтобы приготовить неньютоновскую жидкость мы использовали простой рецепт: смешали картофельный крахмал и воду в пропорции 2:1.
2. Когда мы сделали первое замешивание с пропорцией 1:1, то обнаружили, что наша жидкость едва ли схватывалась. При механическом воздействии жидкость почти не проявляла своих свойств, только лишь слегка сильнее погашала удар.
3. После этого мы произвели второе замешивание. Было принято решение попробовать увеличить количество крахмала и какого было удивление, что небольшое изменение пропорции привело к значительному изменению свойств.
4. После нескольких экспериментов с пропорциями мы добились нужной консистенции, которая позволяла жидкости проявлять свои уникальные свойства. Получилась пластичная жидкость, но при резком соприкосновении она была слишком жёсткая.

14 Слайд. Создание искусственной неровности из неньютоновской жидкости.

1. Мы создали макет дорожной неровности, заполнив пластиковый пакет приготовленной жидкостью.
2. Убедились, что пакет не слишком полон, чтобы оставалось место для движения жидкости и что в пакете нет воздуха.

15 слайд. Экспериментальная часть.

Затем мы провели эксперимент с игрушечной машинкой, чтобы изучить, как жидкость реагирует на разные скорости движения:

1. Убедились, что поверхность, на которой будет проводиться эксперимент, ровная и твердая.
2. Установили пакет с неньютоновской жидкостью на поверхность.
3. Взяли игрушечную машинку для движения по поверхности пакета.
4. Изменяя скорость движения машинки (медленно и быстро) провели наблюдение за различиями в поведении жидкости.

16 слайд. Реакция на медленное воздействие.

При «медленном движении» машинка погружалась в жидкость, что имитировало плавное прохождение неровности на низкой скорости.

17 слайд. Реакция на быстрое воздействие.

При «быстром движении» жидкость затвердевала, и машинка «отскакивала» от поверхности, что демонстрировало, как неровность может препятствовать движению на высокой скорости.

Эти эксперименты подтвердили нашу гипотезу: неньютоновская жидкость может быть эффективным материалом для создания искусственных неровностей, которые будут безопаснее для автомобилей и водителей.

18 слайд. Заключение.

В заключении следует отметить, что поставленная цель была выполнена полностью.

Мы думаем, что наш проект имеет практическую значимость. Использование неньютоновской жидкости в искусственных неровностях может значительно повысить безопасность дорожного движения, уменьшив повреждения автомобилей и сделав дороги более комфортными для водителей.

Мы планируем продолжить исследования в этом направлении, изучая другие виды неньютоновских жидкостей и их свойства, чтобы создать ещё более эффективные и безопасные дорожные конструкции.

19 слайд. Спасибо за внимание! 

Мы готовы ответить на ваши вопросы.