Ученики на Учителя.com


Конкурс-викторина "Техника вокруг нас" 9 класс

Муниципальное образование Славянский район
Муниципальное бюджетное
общеобразовательное учреждение
основная общеобразовательная школа № 8
поселка Садового
Автор:
Худолий Евгения Романовна
МБОУ ООШ № 8, 9 класс
Руководитель:
Торгонский Виктор Васильевич,
учитель математики и физики
Адрес:
353587 Россия
Краснодарский край
Славянский район
п. Садовый
ул. Комсомольская, д. 2
тел/факс (86146) 26-8-75
e-mail: school8@slav.kubannet.ru
1. Доклад об ученом – лауреате Нобелевской премии в
области физики
Нобелевская премия по физике 2014 года
Лауреатам
и Нобелевской
премии в
области физики
в 2014 году
стали японские
ученые Исаму
Акасаки (Isamu
Akasaki),
Хироши Амано
(Hiroshi Amano)
и Сюдзи Накамура (Shuji Nakamura).
Награда присуждена за изобретение синего светодиода и
энергоэффективных источников света, сообщил во вторник в Стокгольме
Нобелевский комитет Королевской шведской академии наук.
«Нобелевские лауреаты награждены за создание энергосберегающих и
экологически безвредных источников света – синих светодиодов (LED)», –
говорится в пресс-релизе, размещенном на сайте комитета.
Согласно пресс-релизу, работы ученых позволили создать и начать
коммерческое использование синих светодиодов в начале 1990-х годов.
Существовавшие до тех пор красные и зеленые диоды не позволяли в
комбинации воспроизвести все оттенки цветовой гаммы, в том числе дать свет,
воспринимаемый человеческим глазом как белый. Изобретение же синего
светодиода позволило в дальнейшем создать, среди прочего, светодиодные
лампы и экраны со светодиодной подсветкой.
Первый синий светодиод был создан еще в 1971 году Жаком Панковым
(Яковом Панчечниковым), однако технология производства была чрезмерно
затратной, а яркость была невелика.
Хироши Амано родился в 1960 году. С 1989 года он работает в Нагойском
университете и университете Мэйдзи в Японии. Исаму Акасаки родился в 1929
году. Является профессором в Нагойском университете с 1964 года. Сюдзи
Накамура родился в Японии в 1954 году. В настоящее время Накамура является
гражданином США и работает в Калифорнийском университете в Санта–
Барбаре.
В 2004-ом году Сюдзи Накамуре удалось отсудить у своих бывших
работодателей – компании Nichia Chemical Industries – 20 млрд. иен (около $189
млн) за то, что в течение многих лет она производила синие светодиоды, не
заплатив ничего их изобретателю.
Сюдзи Накамура признался, что не может поверить в произошедшее.
Своими чувствами он поделился с журналистами сразу после объявления,
которое сделал Нобелевский комитет.
Его коллега – Исаму Акасаки – в свою очередь признался, что не думал,
что достоин столь высокой чести.
«Я никогда не думал об успехе или неудаче, а просто делал то, что считал
нужным», – сказал он на пресс–конференции в Нагое.
Поясняя свой выбор, представители Нобелевского комитета отметили, что
«эти энергосберегающие устройства стали альтернативой традиционным
источникам света».
«В этом году лауреаты Нобелевской премии будут вознаграждены за то,
что изобрели новый энергоэффективный и экологически чистый источник света
– синий светодиод (LED). В духе Альфреда Нобеля премии присуждаются за
изобретения, принесшие наибольшую пользу для человечества. Используя
синие светодиоды, белый свет может светить по-новому. С появлением
светодиодных ламп у нас теперь есть более долгосрочные и более эффективные
альтернативы для старых источников света», – рассказали в Нобелевском
комитете.
Сообщается, что трое отмеченных ученых еще в начале 1990-х годов
научились создавать яркие синие световые лучи от своих полупроводников и
вызывать «FUNDA-психическое преобразование технологии освещения».
Красные и зеленые диоды были открыты давно, но без синего света,
современные светодиодные лампы (белые) не могли бы быть созданы.
«Несмотря на значительные усилия, как в научном сообществе и в
промышленности, синий элемент оставался проблемой в течении трех
десятилетий. Эти ученые преуспели там, где остальные потерпели неудачу», –
добавили в комитете.
Сообщается также, что Акасаки работал вместе с Амано в Нагойском
университете, в то время как Накамура работал в Nichia Chemicals – небольшой
компании в Токусиме, после чего перешел в американский университет.
«Светодиодная лампа имеет большие перспективы для повышения
качества жизни для более чем 1,5 млрд. людей во всем мире. В связи с низким
энергопотреблением она может питаться даже от дешевой местной солнечной
энергии. Изобретение синего светодиода было сделано всего около двадцати
лет назад, но оно уже способствовало созданию белого света в совершенно
новом виде на благо всех нас... Поскольку около четверти производимой в мире
электроэнергии используется на освещение, светодиодные лампы способствуют
сохранению ресурсов планеты», – добавили в Нобелевском комитете.
Наконец, нынешнее изобретение открыло путь к основополагающим
изменениям в осветительной технике – считают награждавшие.
«Обычные лампы «освещали» весь ХХ век, а XXI век будут «освещать»
светодиоды», – резюмировали там.
Комментируя присуждение премии, научный редактор российского
журнала «Светотехника» доктор технических наук Раиса Столяревская,
рассказала, что формулировка присуждения премии не совсем корректна.
«Может быть, перевод не совсем точный. Дело в том, что синий светодиод
сам по себе не является источником света. Синий светодиод или синий
кристалл, который они сделали, на самом деле – это только основа, на которой
строится то, о чем вы говорите», – пояснила она.
«Но тот элемент, который они открыли – это действительно то, на чем
будет строиться освещение будущего. Это белые светодиоды на основе тех
самых синих кристаллов, которые потом технологически обрабатываются,
покрываются особым материалом (это уже совсем другие технологии) и в свою
очередь уже идут в лампы, модули и отдельные кластеры, из которых строятся
световые приборы самого разного назначения», – рассказала эксперт.
Таким образом, те многочисленные светодиоды, дающие белый свет,
начиная от LED–экранов телевизоров и заканчивая лампами, с которыми мы
сталкиваемся в реальной жизни, являются производными от того, что двадцать
лет назад сделали эти ученые.
Нобелевские лауреаты по физике 2014 года помогли осуществить прорыв в
энергосбережении, отметил в свою очередь профессор физического факультета
МГУ имени Ломоносова Сергей Кротов.
Ученый рассказал, что нынешняя премия присуждена за очень нужные
прикладные работы. По его словам, «это абсолютно технологическая премия»,
а трое ученых «создали новую, промышленно реализуемую технологию
светодиодов, пригодную для получения белого света».
При этом Кротов отметил, что их работы – это продолжение того, чем
занимался российский нобелевский лауреат 2000 года академик Жорес
Алферов.
В прошлом году Нобелевскую премию в области физики присудили
Питеру Хиггсу и Франсуа Англеру за обнаружение элементарной частицы –
бозона Хиггса.
2. Вопросы знатокам техники:
а) от туриста
В морозную ночь вокруг горящих уличных фонарей наблюдаются
радужные круги. Чем это объясняется?
б) от хозяюшки
У вас в доме есть прибор, постоянно выделяющий воду из воздуха.
Назовите его.
в) от биолога
Предложите простое устройство, усиливающее интенсивность
оптических сигналов, посылаемых растением.
г) от космонавта
Изменится ли траектория астероида, если его покрасить – например,
побелить или зачернить? Почему?
3. Вопросы конкурса:
1. Силу тяжести все мы ощущаем. А почему тогда не чувствуем
гравитационных волн, которые, как считают, пронизывают Вселенную?
Тысячи лет астрономы полагались в своих
исследованиях только на видимый свет. В XX веке их зрение
охватило весь электромагнитный спектр – от радиоволн
до гамма-лучей. Космические
аппараты, добравшись до других
небесных тел, наделили астрономов
осязанием. Наконец, наблюдения
заряженных частиц и нейтрино,
испускаемых далекими
космическими объектами, дали астрономам аналог
обоняния. Но до сих пор у них нет слуха. Звук не проходит
через космический вакуум. Зато он не является
препятствием для волн иного рода – гравитационных,
которые тоже приводят к колебанию предметов. Вот
только зарегистрировать эти призрачные волны пока не
удалось. Но астрономы уверены, что обретут «слух» в
ближайшее десятилетие.
Взмахните рукой – и по всей Вселенной побегут
гравитационные волны. Они расходятся почти от любого
движущегося предмета – прыгающего по лужайке
кролика, вылетевшей из ствола пули, стартующей
ракеты. Но эти колебания настолько ничтожны, что
зарегистрировать их не представляется возможным ни
сегодня, ни в будущем. Все дело в слабости гравитационного
взаимодействия – оно на 40 порядков (!) уступает
электрическому. Чтобы создать достаточно сильную для
регистрации гравитационную волну, нужно заставить
двигаться с околосветовыми скоростями очень большие
массы, сравнимые с массой звезд – вот такой «звук»
смогут уловить специальные «уши»-детекторы.
2. Недра многих планет сильно разогреты. За счет каких процессов?
Согласно большинству научных
теорий, Земля некогда отделилась от
Солнца. Она была огненной массой из
газообразных, жидких и твердых
веществ, когда начала вращаться
вокруг Солнца. С течением времени
эта масса несколько остыла и
уменьшилась в объеме, постепенно, за
счет постоянного вращения, приняв
форму чуть приплюснутого у полюсов шара. Внутри
шара очень высокая температура и давление.
Непосредственными измерениями можно определить
температуру, только опускаясь на глубину 5-6 км, куда
проникают разведочные скважины. В результате этих
измерений в различных точках поверхности установлено,
что в среднем температура повышается на 1° С; на
глубине 5 км температура достигает уже 150° С. О
дальнейшем повышении температуры с глубиной можно
судить по выбросу вулканами лавы – огненно-жидкого
расплава горных пород и раскаленных газов. По этим
выбросам устанавливается, что на глубине 30–50 км
недра Земли нагреты не менее чем до 1000–1200° С.
Непосредственных сведений о температуре более
глубоких слоев Земли в настоящее время нет. Однако
можно утверждать, что температура в недрах будет
меньше 8000° С, так как при такой температуре
давление вещества недр было бы столь велико, что не могло
бы удерживаться вышележащими слоями.
Наиболее вероятной причиной раскаленности земных
недр в настоящее время считается распад радиоактивных
веществ. Однако последние содержатся только в верхних
слоях Земли и с глубиной их относительное содержание
быстро уменьшается. Возможно, что в прошлом Земля
прошла через раскаленное состояние и в недрах своих еще не
успела остыть до настоящего времени. Это предположение
вызывает сомнение, так как расчеты указывают, что
недра Земли должны были бы при этом иметь меньшую
температуру.
Таким образом, вопрос о температуре недр в
настоящее время является открытым. Предположения о
раскаленности недр Земли и ее твердости находятся в
согласии. В недрах господствует огромное давление, не
позволяющее расплавиться раскаленному веществу внутри
Земли. Однако если это давление уменьшается, например,
в жерлах вулканов, то нагретое вещество плавится,
приобретает свойство жидкости и выбрасывается на
поверхность в виде раскаленной лавы.
В свете современных воззрений, основным источником
тепла является гравитационное сжатие. При этом
происходит постоянная потеря флюидов – летучих
компонентов (газов и серы) расплавленным ядром планеты
(это и делает сжатие возможным).
Планета, ядро которой потеряло флюиды
превращается в мертвую в геологическом смысле планету
– прекращается вулканизм, тектонические движения,
постепенно улетучивается атмосфера и к тому же
исчезает магнитное поле.
Некоторую долю вносит и радиоактивный распад, но
его тепла достаточно только для того, чтобы держать
ядро планеты в довольно горячем (800–1000 С) , но не
расплавленном состоянии.
3. Почему многие птицы в полете часто планируют, а вот насекомые –
нет?
Птица способна на планирующий полёт и, чем
крупнее птица, тем легче ей летать. Птицы (особенно
крупные) способны «ловить» восходящие потоки воздуха и
тем самым поддерживать высоту полёта, практически не
затрачивая усилий. Это особенно хорошо заметно по
полёту чаек и хищных птиц (орлы, кондоры).
Насекомые из-за ничтожной по сравнению с птицами
массы, «привязаны» к воздуху. Поэтому они неспособны к
длительному планирующему полёту (разве что бабочки –
и то лишь на очень короткое время между сериями
взмахов крыльями).
4. Будут ли изменяться показания пружинных весов, если перемещать
их вдоль параллели?
Радиус вращения, а значит и центробежная сила при
вращении вдоль параллели не изменяются. Поэтому
показания пружинных весов, перемещаемых вдоль
параллели меняться не будут.
5. Можно ли горящий бензин потушить водой?
Каждый человек отлично
знает, что потушить горящий
бензин водой невозможно. Однако,
английским ученым удалось
заставить воду тушить
бензиновые пожары. Для этого на
конце пожарного рукава они
установили специальный
распылитель. Он разбивает струю воды на мельчайшие
капли и превращает ее в облако тумана. Когда такое
облако ложится на горящий бензин, оно интенсивно
поглощает тепло, температура резко понижается, и
пожар прекращается.
6. Почему Можайский А.Ф. выбрал для своего самолета именно
паровые двигатели?
Описание паровых двигателей
для самолета А. Ф. Можайского,
построенных английской фирмой
Арбекер-сын и Хэмкенс по заданным
фирме параметрам и указаниям
А.Ф. Можайского, приводится в
журнале «Engineering» за 1881 г.
В описании было сказано, что большой двигатель при
300 об/мин развивал мощность 20 л.с. при массе 47,6 кг,
меньший двигатель при 450 об/мин развивал мощность
10 л.с. при массе 28,6 кг.
Двигатели отличались исключительной легкостью,
что для того времени было большим достижением и
заслугой изобретателя А.Ф. Можайского.
Масса водотрубного котла была 56 кг, масса
конденсатора пара 20 кг и сепаратора 6 кг.
7. Используют ли в наши дни для служебной связи азбуку Морзе?
В наше время, как правило, используют более
современные средства связи. Азбуку Морзе иногда
применяют на флоте и в МЧС.
Она очень популярна среди
радиолюбителей.
«Морзянка» самый
доступный и простой способ
связи. Принимать сигнал
можно на дальних
расстояниях и в условиях
сильных радиопомех, кодировать послания можно
вручную, а запись и воспроизведение происходит с
помощью простейших устройств. Таким образом, азбука
Морзе не подведёт в чрезвычайной ситуации, если из строя
выйдет более сложное оборудование.
В среднем радист может передать от 60 до 100 знаков
в минуту. Рекордная скорость составляет 260–310
знаков в минуту. Вся сложность изучения азбуки Морзе
заключается в том, что недостаточно просто
запомнить комбинацию точек и тире для каждой буквы.
Для того чтобы серьёзно изучить телеграф, нужно
запоминать не количество точек и тире в букве, а
«напевы», которые получаются, когда звучит буква
целиком. Например, напев «Фи–ли–мон–чик» означает,
что была передана буква F.
8. Почему тряпки впитывают воду?
Процесс «впитывания» воды тряпкой представляет
собой пример самого распространенного физического
явления. Суть его в том, что между тончайшими
волокнами ткани существует множество очень узких
каналов – капилляров. Если молекулы волокон крепко
сцеплены с молекулами жидкости, поверхностное
натяжение образует в капиллярах вогнутые мениски.
Давление на искривленную внутрь поверхность жидкости
оказывается меньшим, чем на плоскую. И жидкость в
капиллярах поднимается вверх, пока разность давлений не
уравновесится. А отсюда следует: чтобы тряпка
постоянно «работала» как капиллярный насос, ее надо
время от времени отжимать.
9. Какой калибр патрона лучше для снайперской стрельбы при
больших расстояниях – меньше или больше? Почему?
Чем больше калибр (диаметр и масса пули), тем
предсказуемее и устойчивее её траектория. А это основное
требование для снайперской стрельбы, особенно на большие
дистанции.
10. Что опаснее для человека в открытом космосе – переохлаждение
или перегрев?
Основная проблема в космосе – перегрев, а не
переохлаждение. В открытом космосе опаснее перегрев, так
как избавиться от лишнего тепла сложнее, чем от холода.
11. Какой волчок кружится дольше – с тупой или заостренной осью?
Волчок с заостренной осью крутится дольше: у него
площадь соприкосновения с поверхностью меньше и сила
сопротивления тоже.
12. Почему потоком горячего воздуха легче высушить ту или иную
вещь, чем нагревом?
Потому что проходя через влажное белье, горячий
воздух вбирает в себя влагу.
13. Почему «резаный» мяч летит по дуге, отклоняясь вправо или
влево в зависимости от закрутки?
Когда мяч крутится в полете, с одной стороны,
направление его вращения совпадает с направлением
полета и суммируется, а с другой стороны —
противоположно и вычитается. Из-за этого условия
обтекания с обоих сторон не одинаковы, и мяч
отклоняется в ту сторону, где сопротивление меньше.
14. Почему зимой на окнах с одним стеклом образуются морозные
узоры, а при двойном остеклении, как правило, нет?
Морозные узоры образуются при
резкой разнице температур с обеих
сторон стекла, а при двойном
остекленении воздушная прослойка
делает перепад температур не таким резким,
конденсирования и замерзания влаги на стекле не
происходит.
15. Почему трамваю достаточно одного контактного провода, а
троллейбусу нужно два?
Поскольку рельсы трамвая заземлены, а колеса у него
металлические, то электрическая цепь замыкается на
землю. Троллейбус на резиновых шинах заземления не
имеет, поэтому ему нужен второй провод.
16. Почему на быстром ходу велосипед устойчивее, чем на малой
скорости?
Велосипед устойчив, если центр его тяжести
находится между опорами – точками касания колес и
земли, на одной прямой с этими точками. Когда
велосипед наклоняется, центр тяжести оказывается сбоку
от этой прямой, и машина начинает падать. Однако
одновременно с наклоном появляется гироскопическая
сила, та самая, которая не дает падать любому
вращающемуся волчку – а ведь колеса вращаются!
Поскольку переднее колесо укреплено так, что может
поворачиваться, эта сила поворачивает его в сторону
наклона машины, точка касания им земли смещается в
ту же сторону, и центр тяжести снова оказывается
между линиями опор.
При более высокой же скорости сила инерции выше. Так
мы чувствуем себя более устойчивее.
17. Почему светодиод в фонаре экономичнее лампочки накаливания?
Самое важное преимущество фонарей на светодиодах –
их высокая экономичность. При одинаковой светоотдаче по
сравнению с обычными лампочками, LED элементы
потребляют в несколько раз меньше энергии, что
существенно повышает срок жизни батареи. И, конечно,
светодиодам в отличии от лампочек накаливания не
страшны встряска и удары – это очень актуально в
походах. Конечно цена светодиодных фонарей по сравнению с
обычными ламповыми выше, но они быстро окупаются за
счет меньшего количества батареек, которые тоже стоят
больших денег.
18. Можно ли обнаружить подлодку с помощью обычного радара?
Подлодку можно обнаружить радаром, если она
всплывет. Под водой радиоволны почти сразу же затухают.
19. Почему в воде мыло становится скользким?
Когда мыло смачивают водой, появляется мыльный
раствор – своеобразная смазка, резко уменьшающая
коэффициент трения.
20. Самолет стартует, как вы знаете, разгоняясь, по взлетной полосе, а
вот ракета вертикально. Почему?
Движение ракеты происходит за счет реактивной
тяги, которая возникает при отбросе ракетной части
собственной массы. Для полета ракете не требуется
наличие воздуха или иной газовой среды, она может
летать и вакууме.
21. Назовите винтовой летательный аппарат с управляемым вектором
тяги?
Автожир
22. Откуда берется невесомость на космической орбитальной станции,
если она все–таки находится в поле притяжения Земли?
При круговом движении тела
(а спутник движется по
эллиптическим орбитам)
присутствует по определению
центростремительное ускорение и
как следствие центробежная сила,
которая уравновешивает силу
тяжести, отсюда состояние невесомости.
Космонавты, сама международная космическая
станция (МКС) и другие объекты, находящиеся на земной
орбите, не плавают. На самом деле, они падают. Но они не
падают на Землю из-за своей огромной орбитальной
скорости. Вместо этого они «падают вокруг» Земли.
Объекты на земной орбите должны двигаться со
скоростью, по меньшей мере, 28,160 км/ч (17,500 миль в
час). Поэтому, как только они ускоряются относительно
Земли, сила притяжения Земли сразу же изгибает и
уводит траекторию их движения вниз, и они никогда не
преодолеют этот минимум сближения с Землей.
Поскольку космонавты имеют такое же ускорение, как и
космическая станция, они испытывают состояние
невесомости.
23. Почему короткофокусные объективы в фотоаппаратах настроены
на наводку с 1,5 м?
Короткофокусные объективы в фотоаппаратах
настроены на наводку с 1,5 м для того, чтобы избежать
перспективных искажений.
24. Почему воздушный змей устойчиво держится в воздухе лишь при
натянутой привязной нити, а при ее отрыве тут же падает?
Потому что подъемная сила и сила реакции нити
уравновешенны, когда нет ни одной, ни другой – действует
сила тяготения. При натяжении леера (нити) в
конструкции змея заложен угол атаки такой, при
котором возникает подъёмная сила. При обрыве связь
пропадает.
25. Как изменится гравитация, если скорость вращения Земли
снизится, к примеру, вдвое?
Как бы не замедлялось (или ускорялось) вращение
Земли, сила тяжести останется неизменной, так как
зависит только от массы планеты.
Скачать материал

Физика - еще материалы к урокам: