Как победить гололёд

Школьная научно – исследовательская конференция

«Шаг в науку»

Секция «Физика»

Как победить гололёд?

                                                               Хабибулин Руслан

10 классс, МОУ «Средняя

                                                                                  общеобразовательная школа № 91»,

                                     г. Котлас

                                                                                          Руководитель: Бровина О.В.,

                                                                                 учитель физики,  МОУ «Средняя

                                                                                     общеобразовательная школа № 91»,

                                        г. Котлас

г. Котлас,  2011 год         

Гололед, гололед…

Лед у дома, у ворот.

Я люблю скользить по льду,

Хоть куда по льду пойду.

Но едва лишь сделал шаг,

На дорожку тут же – шмяк!

Как же в садик мне дойти?

Не ползком туда ж ползти?!

Гололед, гололед…

По чуть-чуть скольжу вперед.

 И. Мельничук

Введение

        Мир природы – это разнообразные проявления физических явлений: механических, тепловых, электрических, световых, внутриатомных и внутриядерных. Изучение этих явлений предполагает проведение опытов, экспериментов и наблюдений, а также выявление существенных физических закономерностей и уяснение основных черт современной физической картины мира.

        Человеку приходится на основе уже полученных знаний и опыта анализировать и решать практические проблемы в реальных жизненных ситуациях. В современных условиях необходимо уметь осмысливать и применять запас информации в постановке и нахождении путей решения постоянно возникающих проблем.

        В своей работе я предполагал познакомиться с различными способами борьбы с гололёдом,  проанализировать и сравнить их эффективность.

Цель: изучить наиболее эффективные средства и приспособления против гололедицы.

Задачи:   - проанализировать наиболее известные средства против гололедицы;

- познакомиться с технологией изготовления приспособлений против гололёда;

- изготовить несколько приспособлений и проверить их эффективность в действии;

- сравнить коэффиценты трения и выявить "победителя".

Объект исследования – гололедные явления в природе.

Предмет исследования – средства и приспособления против гололедицы.

Методы исследования: анализ литературы, обобщение подобранных сведений, синтез, сравнение, наблюдение, эксперимент.

Гипотеза: считаю, что использование данных приспособлений поможет легче передвигаться по скользкой поверхности.

Глава 1.   Неопределённость значений гололёда и гололедицы

1.1   ГОЛОЛЁД или ГОЛОЛЕДИЦА?

        Слова различаются по значению, хотя не все словари это отмечают. В Словаре трудностей русского языка Д. Э. Розенталя и М. А. Теленковой, словаре русского языка С. И. Ожегова оба слова помещены в одной словарной статье: Гололедица – гололёд – гололедь – гололёдка. Они совпадают в значении, но различаются или употребительностью или стилистически: «гололедица» и «гололёд» – нейтральное., но «гололёд» употребляется реже; «гололедь» – простонародное.

        Но уже в Толковом словаре русского языка С. И. Ожегова и Н. Ю. Шведовой  определение данных понятий даются в разных словарных статьях. Приводятся примеры: « Гололёд - слой льда на поверхности земли или на предметах, образовавшийся после замерзания капель дождя, мороси; время, когда образуется такой слой льда. Время гололёда. Гололедица - слой льда на земной поверхности, образовавшийся после оттепели или дождя; время, когда образуется такой слой льда. На дорогах гололедица. Наступила гололедица».         Советский энциклопедический словарь даёт только понятие «гололёд»: Гололёд - слой плотного льда, образующийся на земной поверхности и на предметах при замерзании переохлаждённых капель дождя или тумана, обычно при температуре воздуха несколько ниже нуля градусов Цельсия.

        В Толково-словообразовательном словаре on-line нет слова «гололёд», но есть «гололедица»: Гололедица. 1. Состояние погоды, когда поверхность земли, деревья, провода и т. п. покрыты плотным слоем льда, образующимся при замерзании на них капель дождя или тумана. 2. Слой плотного льда на поверхности земли, образующийся при замерзании на ней переохлаждённых капель дождя или тумана. Как видим, в словарях полная неразбериха с определениями «гололёд» и «гололедица».

        Ясность в этот вопрос может внести специалист. В статье синоптика Зинаиды Прокофьевой «Не путать гололёд с гололедицей» говорится: «В преддверии зимы многие люди сталкиваются с такими метеорологическими явлениями, как гололедица и гололёд. Их часто путают в народе, хотя причины их возникновения различны. Гололедица представляет собой лёд на земной поверхности, образовавшийся после оттепели и дождя в результате наступления похолодания, а также вследствие замерзания мокрого снега, дождя и мороси от соприкосновения с сильно охлаждённой поверхностью. Гололёд вызывается выпадением ледяного дождя или переохлаждённой мороси на земную поверхность, на различные сооружения, на провода линий электропередач. Гололёд часто сопровождается туманом.         Типичной ситуацией для возникновения гололёда является приход зимой после сильных морозов относительно тёплого и влажного воздуха, имеющего чаще всего температуру от ноля до минус 3-х градусов. Опасность гололёда резко возрастает при усилении ветра – это приводит к обрыву проводов электропередач.  Покрытие ледяной коркой поверхности мостовых и тротуаров при гололёде становится причиной многочисленных травм, а также аварий автомобильного транспорта».

        Итак, теперь путаница в понятиях «гололёд» и «гололедица» разрешилась.

1.2  Гололёд

        Гололёд — атмосферные осадки в виде слоя плотного стекловидного льда, образующегося на растениях, проводах, предметах, поверхности земли в результате намерзания частиц осадков (переохлаждённых мороси или дождя, ледяного дождя, ледяной крупы, иногда дождя со снегом) при соприкосновении с поверхностью, имеющей отрицательную температуру.

         Наблюдается при температуре воздуха чаще всего от нуля до −10° (иногда до −15°), а при резком потеплении после периода устойчивых морозов (когда земля и предметы ещё сохраняют отрицательную температуру) — и при температуре воздуха 0…+3°. Толщина отложения гололёда обычно небольшая, но в некоторых случаях может достигать одного и даже нескольких сантиметров, что приводит к обрывам проводов и обламыванию ветвей деревьев (а иногда и к массовому падению деревьев и опор линий электропередачи).

        Нарастание гололёда продолжается столько, сколько выпадают переохлаждённые осадки. Сохранение отложившегося гололёда может продолжаться несколько суток.

        Гололёд, в отличие от гололедицы, образуется исключительно при выпадении переохлаждённых осадков при отрицательной температуре воздуха. Гололёд — редкое явление природы по сравнению с гололедицей (наличием льда на дорогах и тротуарах). Приносит большой экономический ущерб в связи с обрывами ЛЭП и других линейных коммуникаций.

1.3 Гололедица 

                                                            Не идется и не едется,

                                                                           Потому что гололедица.

                                                                           Но зато отлично падается!

                                                                           Почему ж никто не радуется?

                                                                                 В.Берестов     

        Гололедица — слой льда (ледяная корка) на поверхности земли и других предметах, образующийся обычно зимой или осенью после оттепели или дождя во время похолодания, а также вследствие замерзания мокрого снега, капель дождя или мороси. В отличие от гололёда (который является видом атмосферных осадков), гололёдица может иметь различное происхождение — не только из атмосферной влаги, но также из воды, покрывающей землю или поступающей на поверхность земли из других источников.

         Сохранение образовавшейся гололедицы может продолжаться много дней подряд, пока она не будет покрыта сверху свежевыпавшим снежным покровом или не растает полностью в результате интенсивного повышения температуры воздуха и почвы.

Глава 2.  Приспособления и вещества против гололедицы

2.1 Антигололёдные реагенты и вещества против скольжения на льду

Антигололедные реагенты бывают жидким, твердыми и гранулированными и имеют различный состав и химические свойства. Но  все они должны понижать точку плавления снега. В снежную, слякотную погоду реагенты чаще всего используются твердые, а в сухую погоду, при гололёде – жидкие химические вещества.

При попадании твердого реагента на ледяную поверхность снега или льда, его кристаллы начинают активно впитывать влагу из окружающей среды. При переходе из твердой фазы в жидкую реагент начинает выделять тепло, которое и используется для растопления снега. Образовавшаяся из растопленного снега, льда и реагента масса называется рассолом. Он имеет температуру замерзания ниже температуры замерзания воды. Именно рассол растапливает лёд и предотвращает возникновение гололедных образований. Лучшим является тот, который при наиболее низкой температуре расплавит большее количество снега и льда и окажет наименьшее действие на окружающую среду и материалы.

Антигололедные реагенты имеют как свои плюсы, так и минусы. Название «антигололедный реагент» свидетельствует о том, что вещество вступает в некую химическую реакцию с окружающей средой, т.е. ледяным покровом. Этот процесс зависит от ряда факторов, как внешних – природно-температурных, метеорологических, так и внутренних - химических. Реагенты вступают в химические реакции не только с обледеневшим дорожным покрытием, но и с  моторными маслами, парами бензина, солярки, выхлопных газов, а также технической солью, в большом количестве присутствующих на дорожном покрытии, компонентами почвы. Результаты исследований позволяют сделать вывод, что на сегодняшний день не существует практически экологически чистых реагентов.

        Соль и песок -  наиболее известные людям вещества против льда. Ими посыпают дороги и улицы городов и посёлков. Что лучше использовать против снега и особенно против оледенения? Посыпать дорожки песком или солью? Ответ неоднозначен. После того как снег растает, песок придется убирать (сметать), соль же растворится и смоется водой. Но песок, на мой взгляд, дает больший эффект при обледенении и слежавшемся снеге. Против рыхлого снега бесполезно и то, и другое, они просто уйдут в снег.

2.2 Профессиональная обувь против гололёда

        Профессиональная обувь против гололёда различается большим

спектром  эффективых идей для устойчивого хождения по льду. Вся

обувь отличается высоким качеством материала и проработанностью

формы и рисунка протектора.

2.3 Самодельные приспособления

        Самый известный "народный" способ борьбы с гололедом - приклеить к подошве обыкновенный медицинский пластырь или поролон. Также для этих целей можно использовать клочки собачьей шерсти. Все это поможет улучшить сцепление с тротуаром.

        Можно намазать подошву клеем, а потом насыпать на него песок. Еще одно антигололедное средство - наждачная бумага. Ею натирают подошву перед выходом на улицу.

        Кроме того можно приобрести ледоступы - особые "тапочки" с шипами, которые надеваются поверх обуви или специальные "подковки" для обуви. В мастерских по ремонту обуви к сапогам могут приклеить "противоскользящий" материал.

        Чтобы избежать хлопот, лучше приготовить к зиме сапоги или ботинки на полиуретановой подошве с протектором. Обувь с каблуком более двух-трех сантиметров, а также сапоги на пластиковой подошве в гололед лучше не доставать.

        Спасать от гололеда, а также от реагентов, которые используются на дорогах, нужно и собак. Для четвероногих питомцев обувь делают из дермантина или очень плотной замши, чтобы лапы не скользили и не разъезжались.

Глава 3.  О безопасности на гололёде

Как правильно падать?

        Падая, большинство людей защищают сумку и репутацию. А надо     бы - руки и голову! Именно руки, вернее, лучезапястную кость ломают при падении чаще всего, потому что автоматически выставляют руку вперед, как подпорку. То же самое с лодыжкой: пытаясь упасть поизящнее, люди подворачивают под себя ногу и обрушиваются всем телом на довольно тонкую кость.

         Не следует выставлять перед собой руки в качестве опоры - можно получить перелом лучевой кости. Руки в момент падения должны быть прижаты к груди.

 Падать безопаснее всего, валясь на бок - пусть это напоминает прохожим куль с мукой, зато у рук и лодыжек больше шансов не пострадать. Правда, в таком положении можно повредить шейку бедра, что для человека пожилого - самая опасная травма.

         Старайтесь не удариться копчиком (считайте, что позвоночником) и коленями. Очень нежелателен удар затылком. Падая, нужно контролировать голову, стараясь прижимать ее к груди. Подтягивать к груди нужно и колени, а руки прижимать к ребрам, защищая тем самым и их. При падении ни в коем случае не стоит садиться: можно  травмировать крестец.

Глава 4.  Противогололёдные приспособления

4.1  Изготовление приспособлений

        В ходе выполнения работы я познакомился с различными вариантами борьбы с гололедицей. Некоторые из описанных способов я решил проверить. Все подготовительные работы оказались достаточно лёгкими. Основной проблемой было придумать способ крепления противогололёдных приспособлений. Пришлось  использовать клей, двухсторонний скотч и проволоку.

        Я исследовал зависимость силы трения от рода  и состояния трущихся поверхностей. Измерения проводил при помощи динамометра. В качества «трущегося» тела использовал старый ботинок, который нагружал гирей массой 0,7  кг. Общий вес груза был равен  14  Н. Ботинок я брал с глубоким протектором для увеличения силы трения.

 = Fтрения / Р

Fтяги

Fтрения

        Для более достоверных результатов с каждым материалом проводил по 3 опыта, после чего находил среднее значение силы трения. По каждому материалу определил коэффициент трения. По результатам экспериментов составил таблицу.

Заключение

        В ходе выполнения работы я разобрался в различии понятий «гололёд» и «гололедица», выяснил причины возникновения их возникновения. В материалах о борьбе с этими природными явлениями я узнал много нового антигололёдных реагентах и веществах , о профессиональных и самодельных приспособлениях против гололёда. Интересным оказалось и опробование приспособлений. Измерения и расчёты показали, что в моих опытах наибольший коэффициент трения даёт песок. Лучший противогололёдный эффект дали самодельные шипы. Общими усилиями можно попытаться «побороть» гололедицу и обойтись в зимний период без травм.

Список литературы

1.http://www.vrnsk.ru/prod/tep/DST-45PM.php

2.Словарь трудностей русского языка Д. Э. Розенталя и М. А. Теленковой

3.Словарь русского языка С. И. Ожегова

4. http://patlahvv.narod.ru/eds/eds-1500/eds1450.htm

5.http://www.antigololed.ru/