Главная Работы на конкурс Предметное образование Физико-математические дисциплины
Научно-исследовательский проект «Приливные силы в природе и технике»
Автор: Кожевников Руслан Сергеевич
Место работы/учебы (аффилиация): МОУ Лицей №9, г. Волгоград, 11 класс
Научный руководитель: Зубков Михаил Петрович
В природе существуют четыре фундаментальных взаимодействия (гравитационное, электромагнитное, и два ядерных: слабое и сильное), суперпозиция которых приводит к многообразию физических законов взаимодействия тел. Особенно выделяется приливной эффект, который характерен для случая неоднородных полей, когда поля могут меняться в пространстве, как по величине, так и по направлению. Приливная физическая сила является не самостоятельной, а лишь характерным проявлением каждой из упомянутых четырёх в тех случаях, когда нельзя пренебрегать конечным размером объектов взаимодействия. Наблюдаемые в природе приливные явления порой столь специфичны, что физики с полным правом называют приливное взаимодействие «пятой силой».
Приливные силы выходят на сцену в тех случаях, когда распределение ускорений, обусловленное распределением сил какого-либо взаимодействия, неоднородно в пространстве. Если в этой области пространства находится объект конечного размера, то разные его точки будут испытывать разное ускорение, что приведёт к деформации объекта: в твёрдом теле при этом возникнут внутренние напряжения, а у жидкого или газообразного тела одни его части начнут перемещаться относительно других. Именно это и происходит, когда морская вода опускается и поднимается у побережья вследствие движения Земли в неоднородных гравитационных полях Луны и Солнца.
Как наиболее древний из знакомых людям эффектов подобного рода, морские приливы дали своё название всему классу приливных явлений. Другое направление в изучении приливного эффекта связано с явлением парения тел в поле тяготения Земли без видимой опоры, которое получило название явления левитации. Явление магнитной левитации имеет огромное практическое значение, в частности, активно применяется при разработке транспортных средств. Самым быстрым поездом, является поезд на магнитной подушке, построенный в Японии, который в состоянии развить скорость до 603 км/ч. В основе его работы положено явление левитации. Для демонстрации целого ряда опытов по электромагнетизму используется набор «Трансформатор универсальный», который позволяет, в частности, демонстрировать явление левитации проводящего кольца при подключении трансформатора к сети переменного тока. Взаимодействие магнитного поля с индуцированным током эффектно проявляется в опыте Э. Томсона («индукционная пушка»). Трансформаторная катушка с сердечником через ключ подключается к источнику постоянного напряжения. Сверху на сердечник надевается металлическое кольцо. При замыкании ключа происходит резкое увеличение магнитного поля, что приводит к созданию из кольца магнита с противоположной полярностью. За счет их взаимодействия происходит «выстрел» – подбрасывание кольца над катушкой.
Как устроены приливные силы во Вселенной и что их создаёт? Каково влияние Луны на приливы на земной поверхности? Только ли вода подвергается влиянию приливных сил? Как их можно использовать? Как можно использовать неоднородное магнитное поле для создания магнитных ловушек и удержания в них частиц вещества? В чем состоит аналогия в возникновении приливных сил различной природы? На эти и на ряд других вопросов мы попытаемся найти ответ в нашем исследовании.
Актуальность данной проблемы связана с важной ролью приливных сил в движении Земли и Луны, физических систем разной природы при учете неоднородности сил взаимодействия.
Объект исследования: приливные взаимодействия.
Предмет исследования: приливные силы в природе и технике, обусловленные неоднородными гравитационным и магнитным полями.
Цель исследования: изучить причины появления приливных сил в природе и в технике, а также их влияние на движение тел и условия их равновесия. Установить, в чем их сходства и различия, рассмотреть их влияние, на инерционное движение (прецессия, левитация).
Задачи исследования:
- изучить сущность понятия приливных сил;
- выяснить воздействие приливных сил на небесные тела;
- проанализировать принцип работы приливных сил в технике;
- подвести итог.
Методы: наблюдение, фотографирование, эксперимент, анализ, описание.
Практическая значимость – результаты исследования могут быть использованы для демонстрации особенностей приливного взаимодействия, с целью показать возможность его применения в технических устройствах.
Загрузка...
Перезагрузить документ 
Открыть в новой вкладке
Добавить комментарий