МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ: В ПОИСКАХ МЕЧТЫ

Конкурс

учебно-исследовательских проектов школьников

«Эврика, ЮНИОР» Малой академии наук учащихся Кубани

МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ: В ПОИСКАХ МЕЧТЫ

Направление: «Техническое»

Секция: физика

Автор:

Захарьин Станислав Юрьевич

ученик 3 класса «Б»

МАОУ СОШ № 3 г. Гулькевичи,

Краснодарского края

Научный руководитель:

Верушкина Наталья Валентиновна

учитель начальных классов

МАОУ СОШ  №3 г.Гулькевичи,

Краснодарского края

г. Гулькевичи, 2015 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение  ……………………………………………………………………………………….3

1. Характеристика металлоискателя, его модели и применение в

жизни человека ………………………………………………………………………..4

1.1.        Обзор литературы и сбор информации о металлоискателе………………………….4

1.2. История происхождения металлоискателя……………………………………………4

1.3.Модели  металлоискателя,  их применение в жизни человека……………………….6

2.        Экспериментальная часть  …………………………………………………………..8

     2.1. Эксперимент 1 « Реагирование металлоискателя  на разные металлы на разной глубине»…………………………………………………………………………………………8

     2.2. Эксперимент 2 «Частота звуковых сигналов на разные металлы»………………….8

     2.3. Результат моего исследования…………………………………………………………8

     2.4. Анкетирование…………………………………………………………………………..9

Заключение…………………………………………………………………………………….10

Список литературы ………………………………………………………………………….11

Приложения……………………………………………………………………………………12

Приложение I…………………………………………………………………………………..12

Приложение II…………………………………………………………………………………14

Приложение III………………………………………………………………………………...16

                                   МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ: В ПОИСКАХ МЕЧТЫ

Захарьин Станислав Юрьевич

Краснодарский край, г.Гулькевичи, МАОУ СОШ №3, 3»Б» класс

ВВЕДЕНИЕ

               Я с удовольствием хожу в школу. Особенно мне нравятся уроки окружающего мира. Именно на этом уроке я узнал о нашей планете, о животных, круговороте воды в природе, о растениях, о почве. Однажды взяв у мамы семена, я решил их посадить в огороде. Но когда я копал, то нашёл монетку. Мне стало интересно, что это за монетка, как она сюда попала? Может в земле есть ещё что – то интересное? Но не копать же всю землю. И я вспомнил, что у моего папы есть необычный прибор, который называется металлоискатель. Он заинтересовал меня своим названием. Может он мне поможет? Я решил узнать о нём всё: как он устроен, как работает и для чего предназначается.

Цель: Какие тайны нам открывает металлоискатель и нужно ли его совершенствовать и применять  в  современной жизни человека.

Задачи:     1. Собрать и изучить теоретический материал по металлоискателям.

2. Изучить историю возникновения металлоискателя и его модели.
3. Выяснить как работает металлоискатель.
4. Узнать о пользе металлоискателя и применение его в жизни человека.
5. Выяснить при помощи металлоискателя, что хранит Земля.

Гипотеза:  1. Предположим, что металлоискатель в наши дни приносит много пользы и  помогает людям, но, нужно ли его постоянно совершенствовать.

                 2. Допустим, что при помощи металлоискателя можно найти нужные и интересные вещи.

              3. Металлоискатель   нужен человеку  в  ХХI веке.

Объект изучения: земля

Предмет исследования: Металлоискатель Кощей-20 М.

Методы исследования: наблюдение, исследование, эксперимент, сравнение, анкетирование.

1. Характеристика металлоискателя, его модели  и  применение в жизни человека.

1. Обзор литературы и сбор информации о металлоискателе.

               Своё исследование я начал с библиотеки, потому что я очень люблю читать. Также много интересного о металлоискателе я узнал из журналов, энциклопедий, интернета, от папы . Я попросил папу помочь мне открыть тайны земли при помощи металлоискателя, а так же взять меня с собой на поиски того, что спрятано в ней. Оказалось, это очень интересный и увлекательный процесс, ведь когдаидешь по земле, даже не представляешь, какие «богатства» лежат у тебя под ногами на расстоянии, бывает, всего нескольких сантиметров в глубину.  Меня интересовал каждый найденный мною кусочек металла. Я даже представлял себе множество историй о том, как они могли попасть под землю. Даже у себя в огороде я находил старую ложку, несколько гвоздей, кусок от лопаты. Мне очень нравится искать  этим прибором, ведь никогда не знаешь, что лежит там,  под землей – обычный гвоздь или какая-нибудь интересная вещь.        

2. История происхождения металлоискателя.

Металлоискатель — это электронное устройство, которое обнаруживает присутствие металла, не контактируя с ним и, обнаружив, информирует об этом звуковым сигналом или перемещением стрелки.  Мой металлоискатель -  КОЩЕЙ-20М – это современный универсальный микропроцессорный селективный металлоискатель. Прибор предназначен для поиска металлических предметов в грунте, песке, стенах, густой траве и т.д. (рис.1)

Первое упоминание о металлоискателях встречается в древних китайских документах во втором веке до нашей эры, где описывается вход в покои императора, сделанный в виде арки из природного магнетита, имеющей форму подковообразного магнита. Такой магнит обладал большой силой и мог притягивать к себе любые железные предметы, в том числе и оружие, вносимые в комнату императора.

По скромным оценкам ученых люди использовали «приборы» для поиска около 6000 лет назад!!! Как же так, ведь металлодетектор с его электронной начинкой появился сравнительно недавно. Но все потому, что до того, как появился металлодетектор люди уже давно искали, то что им было нужно другим способом. Тогда этот способ назывался «лозоходство», сейчас он тоже не утерян, но называется иначе – «Биолокация». Биолокацию, или лозоходство, использовали повсеместно различные народы мира. Лоза была не единственным средством поиска в те времена. Использовали и другие предметы, как поисковый инструмент – это и прутики в виде буквы «Y», железные прутки, рамки, даже маятники… Как видно на гравюре 16 века (рис.2), люди выламывают с дерева прутик-рогатинку и ищут ею «залежи» чего-то в земле. В подтверждение тому другие люди копают землю и достают оттуда искомые объекты… Но вот наконец-то  безудержное стремление человека к познанию изобретательству отодвигает лозоходство в сторону или вернее пока только конкурирует с ним.

…И все же первый полноценный металлоискатель будет изобретен намного позже. Иногда так бывает, что неординарные обстоятельства вызывают таких же неординарных решений. Так и случилось с изобретением первого детектора металлов.

 1881 год, Вашингтон, железнодорожный вокзал. Выстрелом в спину смертельно ранен Джеймс Гарфилд – 20-й президент соединенных штатов. Врачи не могут точно обнаружить и достать пулю из тела. А ведь от этого зависит жизнь президента. И тут предложил свою помощь молодой и талантливый физик из Шотландии – Александр Грэм Белл (рис.3). Он быстро изготовил первый рабочий прототип металлоискателя. Прибор отлично работал в лаборатории, но отказался нормально работать у металлической кровати, на которой лежал раненый президент. Он реагировал на металл кровати, и это сделало невозможным обнаружение пули. Врачи запретили переносить президента и … президент скончался.

1930 год, соединенные штаты, немецкий эмигрант Герхард Фишер разрабатывает систему радиопеленгации, для точной навигации самолетов. Система работает нормально, но замечена аномальная работа системы в районах, где есть значительное содержание железных руд. Фишер решил, раз радиолуч искажается от наличия металлов, значит воспользовавшись этим эффектом можно спроектировать металлоискатель. «Металлоскоп» - именно так назывался промышленный образец, а в 1937 он был запатентован (рис.3).

В это время в СССР, военный инженер Кудымов Б. Я. создает свой «миноискатель». Улучшенный миноискатель с 1939 года применяется войсками в Советско-Финской и Великой Отечественной войнах.После войны устаревшие «миноискатели», списывались и распродавались. Таким образом они впервые попали к людям в руки. Возможности металлоискателя были быстро оценены и им начали искать старинные реликвии и клады. Конечно, спрос на металлоискатели у населения значительно возрос.

В наше с вами время металлодетекторы стали «умными» приборами. Они могут: обнаружить цель (металлическую), определить ее точное место расположения, тип металла (по проводимости), с достаточно большой вероятностью оценить и выдать размер цели, сообщить на какой глубине она находится.

1.3.  Модели  металлоискателя, их применение в жизни человека.

Различные модели металлоискателей работают по-разному. Это связано с физикой явления распространения электромагнитных волн. Так металлоискатели одни могут находить предметы глубоко, но большого размера. При этом на поверхности земли они не в состоянии заметить металлические предметы. Другие приборы хорошо обнаруживают мелкие объекты, но не могут находить предметы в глубине почвы.

Глубинный металлоискатель- (глубина обнаружения — около 4 м) предназначен для поиска больших глубинных целей, таких как сундук с золотом. Имеет две разнесённые друг от друга катушки, либо одну большую рамку с катушкой. Основан на принципе «приём-передача». Отличительной особенностью данного вида металлоискателей является то, что он реагирует не только на металлы, но и на любые изменения в глубине грунта (переходы от одной почвы к другой, старые фундаменты зданий и т. д.). Глубина обнаружения объектов от 50 см до 3 метров.

Грунтовый металлоискатель — предназначен для поиска кладов, монет и ювелирных изделий. Как правило, построен по индукционной технологии. Имеет множество настроек, DSP-процессор, дискриминатор металлов — специальную функцию для определения металла, из которого предположительно состоит объект в земле. Глубина обнаружения объектов от 20 см до 1 метра.

Военный металлоискатель (миноискатель) ( рис.4) предназначен для поиска преимущественно мин. Как правило, построен на принципе «приём-передача». Имеет минимум настроек. Глубина обнаружения мины от 20 см (советский миноискатель ИМП) до 1 метра (современные военные миноискатели ИМП-2).

Досмотровый металлоискатель(рис.5) - ручной металлоискатель предназначенный для служб безопасности. Служит для обнаружения на теле человека металлических предметов (пистолет, нож). Дальность обнаружения пистолета Макарова — до 25 см.

Арочный (рамочный) металлоискатель (рис.6) — досмотровый металлоискатель, используемый для контроля больших потоков людей, например, в метро, на вокзалах. Представляют собой рамку, через которую проходит человек.  

Магнитометр (рис.7)— предназначен для поиска ферромагнитных предметов (например железо). Данный вид металлоискателей самый компактный и самый чувствительный, так как поисковая головка может поместиться на ладони. Также магнитометры могут применяться и для поиска золота, меди, алюминия… Но для этого нужен дополнительновозбудитель, который будет делать из неферромагнитных металлов, образно говоря, электромагниты.

В России до конца 80-х годов бытовых металлоискателей практически не было, хотя интерес к поиску кладов проявляли не только отдельные граждане, но и некоторые ведомства. Для этого обычно применяли армейские миноискатели. Энтузиасты- радиолюбители собирали приборы по схемам, опубликованным в журналах, однако это были единичныеэкземпляры и далеко не лучшего качества по сравнению с зарубежными металлоискателями. Настройка металлоискателя очень проста и практически не сбивается. Пользоваться отверткой для грубой настройки этого металлоискателя обычно приходилось один раз за всю жизнь — после получения со склада, ну или уж когда батарейки металлоискателя находились на полном издыхании». А ещё существуют металлоискатели для работы под водой на глубинах до 10-15 м.  Водные металлоискатели(рис.8) используют для нахождения затонувших судов на дне моря, а также различных драгоценных и недрагоценных металлов.Подводный металлоискатель отличается от грунтового металлоискателя тем, что кремальеры настройки размещены на единственной удлиненной штанге. Блок управления металлоискателем размещается на груди водолаза под костюмом. В верхней части штанги металлоискателя МИВ имеется манжета для закрепления на предплечье правой руки водолаза. Полный вес металлоискателя 11 кг, проверяемая площадь дна за час 100-120 кв.м. В остальном подводный металлоискатель МИВ не отличался от металлоискателя ИМП. Порой формы и конструкция металлоискателей принимали совсем необычную форму. Так в том же 1969 году для нужд армии был поставлен дорожный индукционный металлоискатель ДИМ (рис.9).Этот металлоискатель крепился на переднюю часть автомобиля ГАЗ-69. Однако дорожный металлоискатель не был надежен и не прижился в армии.На смену металлоискателю ИМП-2 пришли металлоискатели РВМ, РВМ-2.    

Индустрия металлоискателей выходит на глобальные рынки. Инженеры компании Nokia изобрели мобильный телефон, оснащенный возможностями металлоискателя (источник еженедельник NewScientist). В основе этого металлоискателя лежат две катушки индуктивности, одна из которых выполняет функцию приемника, другая — передатчика. При появлении вблизи мобильного телефона – металлоискателя какого-либо металлического предмета, сигнал катушки-передатчика отражается от него и попадает в приёмную катушку, после чего металлоискатель издает звуковой сигнал. Металлоискатель – телефон, позволяет обнаружить спрятанное оружие, определить место нахождения электрических кабелей или найти потерянные предметы.

2. Экспериментальная часть

2.1. Эксперимент 1 « Реагирование металлоискателя на разные металлы на разной глубине»

              Прочитав множество статей о работе металлоискателей в библиотеке, просмотрев много интересных передач, а также, используя большой опыт моего папы, я решил провести ряд экспериментов и выяснить: как реагирует металлоискатель на разные металлы.

Под руководством своего  папы я  провёл  свой первый эксперимент  и составил график, в котором видно на какой глубине  (см) и на какой металл реагирует наш металлоискатель. (Таблица 1)

              Я сделал вывод, что при помощи металлоискателя разные металлы можно найти при определённой глубине. У каждого металла своя глубина, при которой реагирует металлоискатель. А также по глубине  можно определять к какой группе относится искомый металл. Итак, я выяснил, что металлоискатель может найти не все, что «глубоко зарыто», и что металлоискатель ещё нужно совершенствовать.

2.2. Эксперимент 2 «Частота звуковых сигналов на разные металлы»

              Для более глубокого изучения, я проделал второй эксперимент на частоту звуковых сигналов на отдельные виды металлов и составил с  таблицу частоты звуковых сигналов металлоискателя на разные виды металлов. (Таблица 2)

Анализируя эту таблицу, сделал вывод, что у каждого металла своя мощность звукового сигнала, которая ещё зависит и от размера предмета, и от его веса. Люк колодца одержал уверенную победу над всеми нашими предметами.

2.3. Результат моего исследования.

              В результате своего исследования, я сделал вывод, чтосовременные металлоискатели могут делать практически всё, кроме выкапывания находки, - обнаруживать металл, определять, к какой группе он относится, каковы его размеры, на какой глубине залегает, устанавливать его точное местоположение, и даже  не  реагировать на минералы грунта и металлический мусор. В ходе своего исследования я с папой нашёл 2 старинные монеты и даже  несколько разных редких металлов.

              Недавно мы с  папой  нашли снаряд, который остался лежать после войны под землей. Он был пустой – незаряженный (рис.2). Мы с удовольствием всё отдали в наш городской музей (рис.3). Там нам рассказали, что после войны на полях сражений, под землей,  остались лежать очень много погибших солдат. Их можно отыскать с помощью металлоискателя, потому что у каждого солдата всегда были с собою металлические предметы – кружка с именем, ложка с номером его отряда, ремень, каска, медальон с фамилией и номером и много ещё чего (рис.4). Я сделал вывод, что металлоискатели в наше время очень нужны и моя гипотеза подтвердилась – они приносят много пользы и я считаю, что его обязательно нужно совершенствовать.

Я очень хочу, когда вырасту, собрать свой  поисковый отряд и помогать находить солдат, которые погибли, защищая нашу Родину, и передавать останки их родным, чтобы они могли похоронить их со всеми почестями.  

2.4. Анкетирование.

 Я провел небольшое анкетирование среди своих друзей и одноклассников на тему: «Знаете ли вы, что такое металлоискатель и для чего он нужен?»И оказалось, что 51 % даже не знают, что это за предмет!!! А ведь им уже по 8 и даже 9 лет! 44% ответили, что слышали о нём, но для чего он нужен затрудняются ответить, и лишь только 5%! знают, что это такое (рис.1).

После этого, я попросил свою учительницу, предоставить мне слово на классном часе, и постарался, как можно подробнее и интереснее рассказать всем об этом интересном приборе. Затем, я рассказал всем о своей идее, усовершенствовании металлоискателя. А также поведал  о своей мечте – усовершенствовать металлоискатель и создать свой поисковый отряд.52% моих одноклассников захотели вместе со мной войти в ряды этого отряда! 44%опрошенных ответили отказом (это были в основном девочки), и 3 % затруднились ответить, но пообещали обсудить этот вопрос со своими родителями (рис.2).

 Моего папу очень часто просят найти какие-то потерянные металлические вещи с помощью металлоискателя и он их успешно находит. В последнее время мы с папой часто ездим по нашему и соседним районам со старинными  картами Кубанской области в поисках интересных вещей. Многое из найденного мы отдаём нашему музею в  г.Гулькевичи.  Всё это часть истории нашей страны. Потеряв эти «нити» истории, мы рискуем потерять себя. А в следующем году, я надеюсь, удивить своих одноклассников и учительницу новыми находками.  

Заключение

              После всей проделанной нами работы, я сделал вывод, что металлоискатель неотъемлемая часть нашей жизни. Этот прибор помогает человеку в различных сферах деятельности и его нужно постоянно совершенствовать. Серьёзно поговорив со своим папой, мы готовы работать в дальнейшем над его развитием. Я хочу в будущем, когда вырасту, усовершенствовать металлоискатель настолько, чтобы с его помощью можно было искать не только разные предметы, но и открыть  огромное количество новых ещё неизвестных человечеству полезных ископаемых.

Список используемой литературы:

1. Детская энциклопедия. 1001 вопрос и ответ/ Под ред. В.Иген и Н.Чемпиона; Пер. с англ. А.А.Бряндинской.-М.: Издательский дом «ОНИКС 21 век», 2004.

2. С. 19 Тасси Л. Большая книга вопросов и ответов/Пер. с итал. О.А.Литвиновой, Е.В. Широниной.-М.: ЗАО «РОСМЕН-ПРЕСС»,2008.

3. «Металлоискатели» Автор: Адаменко М.В., издательство: ДМК Пресс,

2006г., 96 стр.

4. «Металлоискатели своими руками.» Автор: Корякин-Черняк С. Л., Семьян А. П. Изд.: Наука и техника., 2009.

5. Журнал «Юг-Клад», все выпуски