проект по физике "Молния"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение города Новосибирска

 «Средняя общеобразовательная школа № 156

с углубленным изучением предметов художественно-эстетического цикла»

МБОУ СОШ № 156

г. Новосибирск, ул. Гоголя, 35-а, тел. 224-75-29, E-mail: school@school156nsk.ru 

Направление: естественнонаучное

Проектная работа:

МОЛНИЯ И ЗАЩИТА ОТ НЕЕ

Новосибирск

2019

ПАСПОРТ ПРОЕКТНОЙ РАБОТЫ

1.Введение

1.1. Актуальность, выбор темы проекта

1.2.Цель, задачи проекта

1.3.Объект и предмет исследования

2.Теоретическая часть

2.1.Природное физическое явление молния

2.2.Виды молний

3.Практическая часть

3.1.Как защитить себя во время грозы

4.Заключение

4.1.Выводы и рекомендации

5.Список использованной литературы

1. Введение.

Актуальность. Приближается летнее время, когда часто бывает гроза. Обязательно нужно знать правила безопасного поведения во время грозы.

В данном исследовании я рассмотрела такие вопросы: Что такое молния? Какие бывают виды  молнии? Какую опасность она представляет? Как уберечься от удара молнии?

Цель: Выявить особенности молнии, определить правила безопасного поведения во время грозы.

Задачи:

1) По результатам информации о молнии, ее видах и происхождении, дать определение молнии и грозы.

2) В процессе наблюдения установить связь электрического заряда и удара молнии, как явлений, представляющих опасность для жизни человека

3) Разработать форму организации передачи знаний о правилах безопасного поведения во время грозы.

4) Ознакомить учащихся школы с результатами данной работы.

Объект исследования: молния.

Предмет исследования: безопасность поведения во время грозы.

2. Теоретическая часть

2.1 Природное физическое явление молния

Человеческий ум с глубокой древности пытается постичь загадочную природу молнии и грома. На первобытных людей гроза производила сильное впечатление, вселяя ужас и священный трепет.

Над природой молнии и грома задумывались Аристотель и Лукреций. Но в те далекие времена разгадать эту природу ученым было не под силу. Многие столетия, включая средние века, считалось, что молния – это огненный шар, зажатый в водяных парах туч. Расширяясь, он прорывает их в наиболее слабом месте и быстро устремляется вниз, к поверхности земли. Попробуем более конкретно рассмотреть возникновение молнии. И дадим определение этому загадочному и в то же время опасному физическому явлению.

Мо́лния — электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Рождается молния обычно в грозовом облаке, высоко над землей. Грозовые облака появляются, когда воздух начинает сильно нагреваться. Вот почему после сильной жары бывают потрясающие грозы.

Прежде чем перейти к рассмотрению видов молнии, я хочу разобраться, какой процесс происходит между облаком и землей во время грозы.

Состоит грозовая туча из большого количества пара, сконденсированного в виде льдинок (на высоте, превышающей три километра это практически всегда ледяные кристаллы, поскольку температурные показатели здесь не поднимаются выше нуля). Перед тем как туча становится грозовой, внутри неё начинают активное движение ледяные кристаллы, при этом двигаться им помогают восходящие с нагретой поверхности потоки тёплого воздуха. Воздушные массы увлекают за собой вверх более мелкие льдинки, которые во время движения постоянно наталкиваются на более крупные кристаллы. В результате кристаллики меньших размеров оказываются заряженными положительно, более крупные – отрицательно. После того как маленькие ледяные кристаллики собираются наверху, а большие – снизу, верхняя часть облака оказывается положительно заряженной, нижняя – отрицательно.

Таким образом, напряжённость электрического поля в туче достигает чрезвычайно высоких показателей: миллион вольт на один метр. Когда эти противоположно заряженные области сталкиваются друг с другом, в местах соприкосновения ионы и электроны образовывают канал, по которому вниз устремляются все заряженные элементы и образуется электрический разряд – молния. В это время выделяется настолько мощная энергия, что её силы вполне хватило бы на то, чтобы на протяжении 90 дней питать лампочку мощностью в 100 Вт.

Работая над данным исследованием, я узнала, что молнии приносят как вред, так и огромную пользу нашей природе и человеку. Молния помогает природе помещать азот в землю, который является необходимым для роста растений. Помогает очистить атмосферу от пыли, пыльцы, и загрязнителей. Искра молнии собирает более тяжелые вредные частицы, преобразуя их в полезные. Собирает миллионы тонн азота, связывает его и направляет в землю, что благотворно влияет на качество почвы.  

В то же время, молния может нанести вред природе и человеку. Она может стать причиной пожара.  Поражение людей молнией чаще всего происходит во время грозы на открытой местности, если люди укрываются под высокими деревьями, а также находятся вблизи от работающего электрооборудования.

Изучив определенную  информацию, я разобралась, что такое молния и как она возникает. Работая с информацией о молнии, я обратила внимание, что существует несколько видов этого физического явления. Немного остановлюсь на каждом из них.

2.2 Виды молний

Существуют основные виды молний:

Линейная молния туча-земля

Ученые считают, что молнии образуются в результате распределения электронов в облаке, обычно позитивно заряжен верх облака, а негативно — низ. В результате получаем очень мощный конденсатор, который может время от времени разряжаться в результате скачкообразного преобразования обычного воздуха в плазму (это происходит из-за все более сильной ионизации атмосферных слоев, близких к грозовым тучам). Кстати, температура воздуха в месте прохождения заряда (молнии) достигает 30 тысяч градусов, а скорость распространения молнии — 200 тысяч километров в час.

                                                                      Молния земля-облако

Образуются они в результате накапливающегося электростатического заряда на вершине самого высокого объекта на земле, что делает его весьма «привлекательным» для молнии. Такие молнии образуются в результате «пробивания» воздушной прослойки между вершиной заряженного объекта и нижней частью грозовой тучи.

                                                                  Молния облако-облако

Поскольку верхняя часть облака заряжена позитивно, а нижняя — негативно, рядом стоящие грозовые облака могут простреливать электрическими зарядами друг друга.

Горизонтальная молния

Горизонтальная молния. Эта молния не бьет в землю, она распространяется в горизонтальной плоскости по небу. Иногда такая молния может распространяться по чистому небу, исходя от одной грозовой тучи. Такие молнии очень мощные и очень опасные.

                                                               Ленточная молния

Ленточная молния — несколько одинаковых зигзагообразных разрядов от облаков к земле, параллельно смещённых относительно друг друга с небольшими промежутками или без них.                                                             

                                                              Четочная (пунктирная молния)

Редкая форма электрического разряда при грозе, в виде цепочки из светящихся точек. Время существования четочной молнии 1–2 секунды. Примечательно, что траектория четочной молнии нередко имеет волнообразный характер. В отличие от линейной молнии след четочной молнии не ветвится — это является отличительной особенностью этого вида.

                                                              Шторовая молния

Шторовая молния выглядит как широкая вертикальная полоса света, сопровождающаяся низким негромким гулом.

Объёмная молния

Объёмная молния – белая или красноватая вспышка при низкой полупрозрачной облачности, с сильным звуком треска “отовсюду”. Чаще наблюдается перед основной фазой грозы.

                                                                       Эльфы

Эльфы представляют собой огромные, но слабосветящиеся вспышки-конусы диаметром около 400 км, которые появляются непосредственно из верхней части грозового облака. Высота эльфов может достигать 100 км, длительность вспышек — до 5 мс (в среднем 3 мс)

      Джеты

Джеты представляют собой трубки-конусы синего цвета. Высота джетов может достигать 40-70 км (нижняя граница ионосферы), живут джеты относительно дольше эльфов.

                                                         Спрайты

Спрайты — некое подобие молнии, бьющей из облака вверх. Впервые это явление было зафиксировано в 1989 году случайно. Сейчас о физической природе спрайтов известно крайне мало.

                                                              Шаровые молнии

Шаровая молния — светящийся плавающий в воздухе плазменный шар, уникально редкое природное явление. Единой физической теории возникновения и протекания этого явления к настоящему времени не представлено.

                                                             Огни Святого Эльма

Огни Святого Эльма — разряд в форме светящихся пучков или кисточек (или коронный разряд), возникающий на острых концах высоких предметов (башни, мачты, одиноко стоящие деревья, острые вершины скал и т. п.) при большой напряжённости электрического поля в атмосфере. Они образуются в моменты, когда напряжённость электрического поля в атмосфере у острия достигает величины порядка 500 В/м и выше, что чаще всего бывает во время грозы или при её приближении, и зимой во время метелей.

Вулканические молнии

По одному из многочисленных предположений ученых вулканические молнии возникают вследствие того, что пузыри магмы, выбрасываемые вверх, либо вулканический пепел несут электрический заряд, и при их движении возникают разделенные области. Кроме этого, выдвигается предположение, что вулканические молнии могут быть вызваны наводящими заряд столкновения в вулканической пыли.

Очень важно знать правила поведения во время грозы, так как это явление может нанести вред человеку и природе. Может вспыхнуть пожар, а человека, электрический заряд молнии, может убить насмерть.

3. Практическая часть

3.1. Исходя из проработанного материала,  я выяснила, что молния это страшный электрический разряд, который  бьет прямо из тучи, сжигая все, во что попадает. Зрелище это и страшно, и притягивает.

Я попробовала провести небольшой эксперимент, и смоделировать небольшую молнию в домашних условиях. Я проделала следующее. В полной темноте потерла отдельно два шарика о волосы, а потом поднесла их друг к другу. Между ними проскочила синяя искра с треском! Это и есть маленькая модель молнии. Напряжение в этой искре огромное, может быть, десятки тысяч вольт. Просто ток там очень маленький, а убивает не напряжение, а ток. Синяя искра – это и есть поток электронов, перескакивающих с шарика на шарик, как бы речка, которая существует только очень краткий миг. Молния будет синей, красивой, но о-о-очень маленькой и абсолютно безопасной! Проделав этот небольшой опыт, мне стало ясно следующее: облака как бы «трутся» друг о друга и выбивают друг из друга электроны, совсем как волосы из шарика. Только сила заряда, которую они приобретают, колоссальна. Когда заряда накапливается слишком много, он «вытекает» и устремляется в ближайший предмет, в землю, в одиноко стоящее высокое дерево, в пруд, в дом.

3.2  Как защитить себя во время грозы:

Молния представляет серьёзную угрозу для жизни людей. В организме пострадавшего отмечаются патологические изменения как при поражении электрическим током. Жертва теряет сознание, падает, могут отмечаться судороги, часто останавливается дыхание и сердцебиение. На теле могут быть обнаружены «метки тока», места входа и выхода электричества.

Изучив данное физическое явление – молнию, чтобы защитить себя от опасности, которую она несет, я разработала правила поведения, которые необходимо соблюдать во время грозы:

1) Если вас молния застала в автомобиле, то необходимо остановиться, закрыть все двери, окна, если у вас есть окно на крыше, то и его тоже нужно закрыть. Антенну для радио лучше опустить. И самое главное, не покидать салон машины. Хоть она сделана из металла, но является надежным укрытием.

2) Если вы, например, ехали на велосипеде или на другом открытом транспорте, то вам необходимо остановиться, бросить на землю транспорт, а самим отойти на некоторое расстояние;

3) Если вас молния застала на улице, то постарайтесь укрыться в каком-то здании. Если возможности такой нет, то необходимо выйти на открытое пространство и согнуться, прижавшись к земле (но ложиться на землю нельзя). Если рядом есть какая-то яма, или овраг постарайтесь спрятаться в нем.

4) Держитесь подальше от металлических предметов, не становитесь рядом с автобусными остановками, с высокими деревьями, возле больших столбов, также держитесь подальше от электропроводов.

5) Ни при каких обстоятельствах нельзя в грозу пользоваться зонтами и сотовыми телефонами. В грозу через мобильный телефон, можно получить звуковой удар, что приведет к разрыву барабанной перепонки.

6) Если вы в доме и начинается большая гроза, то вам необходимо отключить с розеток все электроприборы, если открыты форточки и двери, то их необходимо закрыть.

7) Во время грозы к трубам, раковинам, кранам лучше не прикасаться, так как через трубы может пройти электричество. Если же к вам в гости залетела шаровая молния, то не паникуйте, не убегайте резко, а спокойно и медленно покиньте комнату. Через некоторое время молния сама пропадет.

8) Во время грозы нельзя бежать. Считается, что быстрое движение «притягивает» молнию.

Заключение.

Опираясь на собранную мною и изученную информацию по теме: «Молния и  защита от нее", в силу своих возможностей были раскрыты базовые определения по данной теме. С полученной информацией я поделилась со своими сверстниками. Я узнала намного больше о молниях, о том какие виды молний бывают. Так же узнала, что электрический заряд образуется из отрицательных и положительных заряженных частиц.  А самое главное, что я извлекла из этой работы то, как нужно вести себя во время грозы, до изучения этой темы я многого не знала. И для того чтобы обезопасить себя во время грозы, я хочу, чтобы не только я могла защитить себя, но и другие смогли применить эти знания. Для этого я сделала доступную памятку.

Вместе с родителями я научилась проводить опыты, работать с различными источниками информации, анализировать их ответы. Поставленные мною задачи я выполнила. Я и каждый, кто ознакомлен по этой теме, может применить полученные знания для того, чтобы выжить в экстремальной ситуации.

Список использованных источников

1. Википедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B8%D1%8F
2. Консультация. «Детям о правилах поведения при грозе» https://www.maam.ru/detskijsad/detjam-o-pravilah-povedenija-pri-groze.html
3. Правила поведения при грозе на улице https://ru.exrus.eu/Povedeniye-pri-groze-i-zashchita-ot-molnii-id51fd38c16ccc199a64000a27
4. Сайт детского творчества. Веселые опыты в домашних условиях. http://partnerkis.ru/provedem-veselyie-opyityi/
5. Что такое молния, и от чего она возникает. https://awesomeworld.ru/prirodnye-yavleniya/molniya.html