Проект "Чёрное или белое?"

Исследовательская работа по теме «Чёрное или белое?»

Автор: Гуженко Артём, учащийся 1 «А» класса

                                               Руководитель: Овсянникова М.Н.,

                                     учитель начальных классов

  Однажды в жаркий летний день мы с мамой и папой собрались пойти на прогулку. Я  надел чёрную футболку и тёмную кепку, но мама сказала, что в этой одежде мне будет жарко, так как чёрный цвет сильнее притягивает солнечные лучи. Я, конечно,  послушал маму и переоделся в светлую одежду, но решил подумать над этим вопросом. Почему тогда в  странах Африки  живут люди с чёрным цветом кожи, ведь должно быть им очень жарко.  И почему на холодном севере живут белые медведи, наверное, им холодно?

Проблема

Действительно ли белый цвет отражает солнечные лучи, а чёрный «притягивает» их?

Гипотезы

Возможно, лучи «не видят» белый цвет?

Предположим, что тёмная одежда просто ярче и заметнее.

Допустим, что это просто суеверная примета.

Цель

Выяснить, действительно ли чёрный цвет сильнее притягивает солнечные лучи, а белый их отталкивает.

Задачи

- познакомиться с дополнительной литературой и материалами интернета по данному вопросу;

- обратиться к учителю физики за консультацией;

- провести опыт для подтверждения или опровержения данного вопроса;

- подготовить презентацию - отчёт о проведённой работе.

Теоретическая  часть

     Сначала я решил выяснить, почему в Африке живут люди с чёрным цветом кожи. Если чёрный притягивает сильнее солнечные лучи, то этому народу не позавидуешь…

     Из книг и энциклопедий я узнал, что согласно древней легенде, раньше все люди имели черный цвет кожи. Однажды они обнаружили озеро с водою, окрашивающей человека в белый цвет, который после уже не смывался. Люди пошли к этому озеру и, окунувшись в него, приобретали белый цвет кожи. Когда же дошла очередь до жителей Африки, воды в озере осталось уже настолько мало, что они смогли окунуть в воду всего лишь ладони рук и ступни ног. Вот почему африканцы  черные.

 Существует еще одно объяснение, почему в жарких странах  есть люди с черной кожей, которое более похоже на правду, чем  легенда.

     Оказывается, кожа таких людей богата меланинами, то есть веществами, которые содержатся в коже, человеческих тканях, волосах и даже сетчатке глаза. Меланины широко распространены в растительных и животных тканях. Они определяют окраску кожи и волос, например масти лошадей, цвет перьев птиц, чешуи рыб. А еще меланины поглощают лучи ультрафиолета и, соответственно, защищают ткани от ожогов. То есть, природа сама придумала, как оберегать жителей жарких стран  от ожогов и сделала их черными.... Так значит, люди с тёмным цветом кожи лучше защищены от ультрафиолета, а не от света или тепла. Вот и весь вопрос…

    Но почему на холодном севере живут белые медведи?  В месте обитания этих хищников очень холодно, поэтому каждый солнечный луч, дающий тепло ценен. А  белый окрас   шерсти медведей, должно быть,  хорошо отражает свет – вот темная шерсть нагревалась бы гораздо лучше. Но тогда медведь среди льдов и снега стал бы издали виден. Бояться хищнику некого – при его размерах врагов у него  просто нет. После запрета охоты на белых медведей они и людей бояться перестали. А вот маскировка на охоте очень даже нужна. Ведь среди белоснежного пейзажа только черные глаза, нос и губы выдают мишку, подбирающегося к добыче.

 Оказывается, кожа белого медведя черная! А как же свет пробивается к телу через толстую шубу? На самом деле  шерстинки полые (пустые) внутри,  и лучи легко доходят до черной кожи, которой и передают тепло.

    Из дополнительной литературы и от учителя физики я узнал, что все цвета, встречающиеся в природе, делят на ахроматические (бесцветные) и хроматические (цветные).

     К ахроматическим относятся белый и черный, а также все серые цвета, которые получают смешением  белого и черного цветов. Ахроматические цвета в спектре отсутствуют.  В природе не существует таких тел, которые полностью отражали бы весь падающий на них световой поток, и все тела в той или иной мере поглощают свет.

    Чёрные и белые  цвета по-разному отражают свет.  Самое сильное отражение имеет порошок окиси магния, являющийся самым белым предметом.

 А вот лучше всего поглощает свет  черный бархат, он кажется нам самым черным предметом.

Практическая часть

  Для того, чтобы убедиться в том, что поверхности тёмного цвета лучше поглощает свет проведём эксперимент.

 Нам понадобятся  две пластмассовые бутылки с закрученными пробками. Одну бутылку выкрасим в чёрный цвет, другую обернем белым скотчем.  Подвесим бутылки горлышками вниз, между ними поставим настольную лампу. Она должна располагаться довольно близко к бутылкам, на равном расстоянии от каждой.

     Шилом проделаем в пробках отверстия, вставим в них прозрачные шланги. Свободные концы шлангов подвесим на уровне дна бутылок. В результате каждая бутылка со шлангом должна напоминать английскую букву «U».

    Теперь полученную конструкцию необходимо наполнить водой. Снимем бутылки, отсоединим шланги. Нальем воду в первый шланг до половины, выльем ее в бутылку. Для наглядности добавим в воду марганцовку. Закрутим пробку, вставим шланг и подвесим бутылку. Жидкость заполнит нижнюю часть шланга. То же самое проделаем со второй бутылкой. Когда вся конструкция примет начальное положение, жидкости в двух шлангах должны находиться на одном уровне. Включим лампу и проследим за тем, что происходит.

Результат

    После включения лампы, практически сразу начала свое движение вода в шланге, который подсоединен к черной бутылке. Она поднялась по шлангу вверх и начала выходить наружу. Вода из трубки, присоединенной к белой бутылке, поднялась незначительно. Что из этого следует? Включенная лампа нагревает бутылки и воздух в них. При нагревании воздух расширяется и давит на воду в шланге. Под давлением воздуха она поднимается вверх и достигает кончика шланга тем быстрее, чем быстрее будет нагреваться воздух, а, следовательно, и поверхность   самой  бутылки. Из опыта видно, что первой к финишу пришла вода из шланга, который соединён с чёрной бутылкой. Кроме цвета, бутылки  ничем не отличались, условия эксперимента для них были одинаковыми. Из этого следует, что чёрные поверхности нагреваются быстрее.

Выводы

    Таким образом, гипотезы, что  лучи «не видят» белый цвет, что тёмная одежда просто ярче и заметнее  или,  что это просто суеверная примета  не подтвердились.

     В результате опыта я выяснил,  что  чёрный цвет лучше, чем белый,  поглощает  свет. Значит, действительно, в жаркую солнечную погоду  нужно носить светлую одежду.

 Практическая значимость

    Материалы работы можно использовать на уроках окружающего мира и  для бесед по профилактике солнечного или теплового удара с детьми в летнем оздоровительном  лагере.

 Используемая литература

 Болушевский С.В. Весёлые научные опыты для детей и взрослых. Физика – М.: Эксмо, 2012. – 80 с.: - (Опыты для детей и взрослых).

Интернет-ресурсы

 http://akademius.narod.ru/vibor-rus.html;

 http://vschool.km.ru;

 http://www.solnyshko.ee;

 http://historic.ru/cd/artyx.php .