Главная Работы на конкурс Предметное образование Физико-математические дисциплины
Научно-исследовательская работа «Тепловая трубка рыбки Поньо»
Автор: Каучакова Марина Андреевна
Место работы/учебы (аффилиация): ГБНОУ "Лицей №84 им. В.А. Власова", г. Новокузнецк, Кемеровская область, 11 класс
Научный руководитель: Талабира Оксана Ивановна
Задача турнира юных физиков: «Заполните стеклянную трубку с закрытым верхним концом водой и установите вертикально, погрузив нижний конец в ёмкость с водой. Нагревайте короткий участок трубки. Исследуйте и объясните периодические движения воды и наблюдаемых пузырьков пара».
Целью данной работы является теоретическое и экспериментальное исследование поведения пузырьков пара, а также выявление параметров, влияющих на их возникновение.
Задачи: исследовать причины периодического движения воды и наблюдаемых пузырьков пара в пульсирующей тепловой трубке и установить параметры, характеризующее данное движение.
Рассмотрены причины образования и периодических движений пузырьков пара: кипение жидкости в нагреваемом объёме, образование одного пузыря из нескольких маленьких, всплывание и расширение пузыря, соприкосновение с холодными нижними слоями, схлопывание пузырька, возвращение системы в первоначальное состояние. Выявлены некоторые факторы, влияющие на достижение явления: мощность нагревателя, характеристики окружающей среды и первоначальные параметры системы (температура и наличие растворенного воздуха в жидкости), расположение нагревателя.
Создана экспериментальная установка, которая состоит из ёмкости с водой (кювета, в неё погружается открытый конец трубки), пробирок различных длин и диаметров, нагревательного элемента (спираль из фехраля), источника постоянного тока, мультиметров, термометра, барометра, скоростной камеры.
Нами была построена математическая модель на основе динамического решения колебаний: уравнение движения пара и столбика жидкости под ним, уравнение изменения массы пара, изменения массы воды, уравнение теплового баланса для пара и воды, определена частота колебаний пузырька пара.
Нами были исследованы зависимости температуры пара в пузыре от времени, координаты верхнего и нижнего концов пузыря от времени, зависимость периода колебаний от расположения нагревателя относительно закрытого конца, периода колебаний от мощности нагревателя.
В выводе были проанализированы теоретические предположения и фактические измерения, подтверждены теоретические предположения.
Смотреть похожие работы
Исследовательский проект «Альтернативные источники энергии»
Исследовательский проект «Исследование зависимости сопротивления проводников от их геометрических параметров»
Проект «Сокращение расходов Министерства транспорта РФ на топливо и устранение последствий ДТП путём роботизации и водородизации автотранспорта»
Исследовательский проект «Физические законы, используемые в игрушках»
Исследовательский проект «Управление воздушным пузырем с помощью внешних сил»
Исследовательская работа «Мирный атом»
Мероприятие завершено
Добавить комментарий