Измерения в повседневной жизни. Какое значение имеет измерительный прибор в жизни человека Измерительные приборы в жизни человека

VII городская научно – практическая конференция «Шаг в будущее»

История измерений и простые измерительные приборы своими руками

Выполнил : Антаков Евгений обучающийся МБОУ СОШ № 4,

Научный руководитель : Осиик Т.И. учитель начальных классов МБОУ СОШ № 4 г. Полярные Зори

Меня зовут Антаков Женя, мне 9 лет.

Я учусь в третьем классе, занимаюсь плаванием, дзюдо и английским языком.

Хочу стать изобретателем, когда вырасту.

Цель проекта : - изучить историю измерений времени, массы, температуры и влажности и смоделировать простейшие измерительные приборы из подручных материалов.

Гипотеза : я предположил, что простейшие измерительные приборы можно смоделировать самостоятельно из подручных материалов.

Задачи проекта :

- изучить историю измерений различных величин;

Ознакомится с устройством измерительных приборов;

Смоделировать некоторые измерительные приборы;

Определить возможность практического применения самодельных измерительных приборов.

Научная статья

1. Измерение длины и массы

С необходимостью определять расстояния, длины предметов, время, площади, объемы и другие величины люди сталкивались с древних времен.

Наши предки в качестве средств измерений длины использовали собственный рост, длину руки, ладони, стопы.

Для определения дальних расстояний использовались самые различные способы (дальность полета стрелы, «трубки», буки и т.п.)

Подобные способы не очень удобны: результаты таких измерений всегда различаются, поскольку зависят от размеров тела, от силы стрелка, зоркости и т.п.

Поэтому постепенно стали появляться строгие единицы измерения, эталоны массы, длины.

Один из древнейших измерительных приборов – весы. Историки считают, что первые весы появились более 6 тысяч лет назад.

Простейшая модель весов – в виде равноплечного коромысла с подвешенными чашками широко использовалась в Древнем Вавилоне и Египте.

Организация исследования

• Коромысловые весы из вешалки

В своей работе я решил попробовать собрать простую модель чашечных весов, с помощью которой можно проводить взвешивание небольших предметов, продуктов и т.п.

Я взял обычную вешалку, закрепил ее на подставке, к плечикам привязал пластиковые стаканчики. Вертикальной линией обозначил положение равновесия.

Чтобы определять массу, нужны гири. Я решил использовать вместо них обычные монеты. Такие «гирьки» всегда под рукой, и достаточно один раз определить их вес, чтобы использовать для взвешивания на моих весах.

5 руб

50 коп

10 руб

1 руб

Организация исследования

Опыты с коромысловыми весами

1 . Шкала весов

Используя разные монеты, нанес на лист бумаги отметки, соответствующие весу монеток

2. Взвешивание

Горсть конфет – уравновесил с помощью 11 разных монеток, общим весом 47 граммов

Контрольное взвешивание – 48 граммов

Печенье - уравновесил 10 монетами весом 30 граммов На контрольных весах – 31 грамм

Вывод: из простых предметов я собрал весы, с помощью которых можно проводить взвешивание с точностью до 1-2 граммов

Научная статья

2. Измерение времени

В глубокой древности люди ощущали ход времени по

смене дня и ночи и времен года и пытались его измерять.

Самыми первыми приборами для определения времени были солнечные часы.

В Древнем Китае для определения промежутков времени использовали «часы», состоявшие из пропитанного маслом шнура, на котором через равные промежутки завязывали узлы.

Когда пламя достигало очередного узла, это означало, что прошел определенный отрезок времени.

По такому же принципу действовали свечные часы и масляные лампы с отметками.

Позже люди придумали простейшие устройства – песочные и водяные часы. Вода, масло или песок равномерно перетекают из сосуда в сосуд, это свойство и позволяет отмерять определенные промежутки времени.

С развитием механики в XIV - XV веках появились часы с заводом и маятником.

Организация исследования

• Водяные часы из пластиковых бутылочек

Для этого опыта я использовал две пластиковые бутылки объемом 0.5 литра и трубочки для коктейля.

Крышки соединил между собой при помощи двустороннего скотча и сделал два отверстия, в которые вставил трубочки.

В одну из бутылок налил подкрашенную воду и закрутил крышки.

Если всю конструкцию перевернуть, то жидкость по одной из трубочек переливается вниз, а вторая трубочка необходима для того, чтобы воздух поднимался в верхнюю бутылку

Организация исследования

Опыты с водяными часами

Бутылочка заполнена подкрашенной водой

Бутылочка заполнена растительным маслом

Время перетекания жидкости – 30 секунд Вода перетекает быстро и равномерно

Время перетекания жидкости – 7 мин 17 сек

Количество масла подобрано так, чтобы время перетекания жидкости было не более 5 минут

На бутылочки нанесли шкалу – отметки через каждые 30 секунд

Чем масла меньше в верхней бутылке, тем медленнее оно стекает вниз, и расстояния между отметками становятся все меньше.

Вывод: у меня получились часы, с помощью которых можно определять промежутки времени от 30 секунд до 5 минут

Научная статья

3. Измерение температуры

Человек может различать тепло и холод, но точную температуру при этом не знает.

Первый термометр изобрел итальянец Галилео Галилей: стеклянная трубочка наполняется водой больше или меньше в зависимости от того, как сильно расширяется в ней горячий воздух или сжимается холодный.

Позднее на трубку были нанесены деления, то есть шкала.

Первый ртутный термометр предложил Фаренгейт в 1714 году, нижней точкой он считал температуру замерзания солевого раствора

Привычную нам шкалу предложил шведский ученый Андрес Цельсий.

За нижнюю точку (0 градусов) принята температура таяния льда, а за 100 градусов – температура кипения воды

Организация исследования

• Водяной термометр

Термометр можно собрать по простой схеме из нескольких элементов – колба(бутылочка) с подкрашенной жидкостью, трубочка, лист бумаги для шкалы

Я использовал небольшую пластиковую бутылочку, в которую налил воду, подкрашенную краской, вставил соломинку от сока, закрепил все при помощи клеевого пистолета.

Наливая раствор, я добился, чтобы небольшая его часть попала в трубочку. Наблюдая за высотой получившегося столбика жидкости можно судить об изменениях температуры.

Во втором случае я заменил пластиковую бутылочку на стеклянную ампулу и собрал термометр по той же схеме. Оба прибора я испытал в различных условиях.

Организация исследования

Опыты с водяными термометрами

Термометр 1 (с пластиковой бутылочкой)

Термометр поместили в горячую воду - столбик жидкости опустился вниз

Термометр поместили в ледяную воду - столбик жидкости поднялся вверх

Термометр 2 (со стеклянной колбой)

Термометр поместили в холодильник.

Столбик жидкости опустился вниз, на обычном термометре отметка 5 градусов

Термометр поместили на отопительную батарею

Столбик жидкости поднялся вверх, на обычном термометре отметка 40 градусов

Вывод: я получил термометр, по которому можно примерно оценить температуру окружающего воздуха. Его точность можно повысить, если использовать стеклянную трубку как можно меньшего диаметра; заполнить колбу жидкостью так, чтобы не оставалось пузырьков воздуха; использовать вместо воды спиртовой раствор.

Научная статья

4. Измерение влажности

Важным параметром окружающего нас мира является влажность, так как организм человека очень активно реагирует на ее изменения. Например, при очень сухом воздухе усиливается потоотделение и человек теряет много жидкости, что может привести к обезвоживанию.

Известно также, что того, чтобы избежать болезней органов дыхания, влажность воздуха в помещении должен быть не менее 50-60 процентов.

Величина влажности важна не только для человека и других живых организмов, но и для протекания технических процессов. Например, избыток влажности может влиять на корректную работу большинства электроприборов.

Для измерения влажности используются специальные приборы- психрометры, гигрометры, зонды и различные устройства.

Организация исследования

Психрометр

Один из способов определения влажности основан на разнице показаний «сухого» и «влажного» термометров. Первый показывает температуру окружающего воздуха, а второй – температуру влажной ткани, которой он обернут. Используя эти показания по специальным психрометрическим таблицам, можно определить значение влажности.

В пластиковой бутылке из-под шампуня я сделал небольшое отверстие, в которое вставил шнурок, на дно налил воды.

Один конец шнурка закрепил на колбе правого термометра, другой поместил в бутылку, чтобы он находился в воде.

Организация исследования

Опыты с психрометром

Свой психрометр я проверил, определяя влажность в различных условиях

Вблизи отопительной батареи

Вблизи работающего увлажнителя воздуха

Сухой термометр 23 º С

Влажный термометр 20 º С

Влажность 76 %

Сухой термометр 25 º С

Влажный термометр 19 º С

Влажность 50 %

Вывод: я выяснил, что психрометр, собранный в домашних условиях можно использовать для оценки влажности помещений

Заключение

Наука измерений очень интересна и разнообразна, история ее начинается в глубокой древности. Существует огромное количество различных методов и приборов измерений.

Моя гипотеза подтвердилась - в домашних условиях можно смоделировать простые приборы (коромысловые весы, водяные часы, термометр, психрометр), которые позволяют определять вес, температуру, влажность и заданные промежутки времени.

Самодельные приборы можно использовать в обычной жизни, если под рукой не оказалось стандартных измерительных приборов:

Засекать время, выполняя упражнения на пресс, отжимания или прыжки на скакалке

Следить за временем при чистке зубов

На уроках – проводить пятиминутные самостоятельные работы

Список литературы.

1. «Познакомься, это… изобретения»; Энциклопедия для детей; изд-во «Махаон», Москва, 2013

2. «Зачем и почему. Время»; Энциклопедия; изд-во «Мир книги», Москва 2010

3. «Зачем и почему. Изобретения»; Энциклопедия; изд-во «Мир книги», Москва 2010

4. «Зачем и почему. Механика; Энциклопедия; изд-во «Мир книги», Москва 2010

5. «Большая книга знаний» Энциклопедия для детей; изд-во «Махаон», Москва, 2013

6. Интернет –сайт «Занимательная-физика.рф» http://afizika.ru/

7. Интернет-сайт «Часы и часовое дело» http://inhoras.com/

Человеку ежедневно приходится сталкиваться с различными значениями и измерениями. Эти величины настолько вошли в наш быт, что некоторые философы толкуют об их влиянии на саму судьбу. Поэтому измерительный прибор является неотъемлемым атрибутом жизни каждого человека. Например, с утра нас будит будильник, который отмеряет время, затем мы смотрим на градусник, чтобы узнать температуру на улице, потом при помощи мерной ложки отмеряем определенное количество кофе и сахара, а в это время счетчик электрической энергии отмеряет затраченные нами киловатты. Таким образом, измерительный прибор постоянно имеет влияние на нашу жизнь, выступая в ней необходимым инструментом и орудием для достижения цели.

Виды и типы

Все инструменты подобного назначения подразделяются на виды в соответствии с теми измерениями, которые они производят. В некоторых случаях они даже получают аналогичное название. Поэтому при необходимости произвести определенный замер можно сразу определить прибор, который с этим справится лучше всего.

Цифровые измерительные приборы

Этот тип приборов отличается от своих собратьев способом подсчета и выдачи данных, который предполагает выведение цифрового значения. При этом стоит отметить, что данный метод проведения измерений отличается высокой точностью, поскольку не только позволяет точно откалибровать приборы, но и избежать погрешности при визуальном фиксировании значения.

Данный тип устройств оснащается стрелочными указателями или специальной шкалой. При этом нужно отметить, что показания, полученные при помощи них, довольно точны, но имеют определенную погрешность. Ее обычно указывают прямо на шкале со значениями. Также существует такой вид этих устройств, который вообще не имеет шкалы, а показания таких приборов могут давать только положительный или отрицательный ответ. К ним относятся индикаторы, которые способны определить только наличие значения, а не его размер.

Измерительный прибор разрушающего контроля

Данный вид приборов создан с целью проводить измерения предельного значения физических свойств предметов. Поэтому после его применения исследуемый образец оказывается поврежденным. Например, после проведения измерений на излом, все детали, прошедшие проверку, будут поломаны. Именно поэтому измерительный прибор подобного принципа действия применяют только на производстве для исследования контрольной группы образцов большой партии изделий, чтобы определить их свойства и качество.

В настоящее время для создания комфорта и уюта люди придумали огромное количество приборов измерения и контроля. Многие из них встроены в различную технику и предназначены для автоматизации определенных процессов. Однако существуют и настолько простые инструменты данного типа, что порой человек не придает им значения. К ним можно отнести самую обычную школьную линейку, с которой и начинается познание первого измерительного прибора.

Научно-исследовательская работа
«Измерительные приборы – наши помощники»

Выполнила:

ученица 7А класса

Бредихина Елена

2019 год

Введение

Если посмотрим вокруг, то обязательно увидим, что кроме школьных геометрических измерительных инструментов имеются строительные, геодезические, медицинские и т.д. Необходимость данных приборов очевидна. Но мы практически никогда не задумываемся, откуда и с каких времен применяют их. Какие пришли из глубины веков , а какие появились сравнительно недавно? Какие применялись в старину, а какие сейчас? Вот на эти вопросы я попытаюсь ответить в данной исследовательской работе.

3 слайд

1. 
   История измерительных приборов на Руси.

4 слайд

С древности, мерой длины и веса всегда был человек: на сколько он протянет руку, сколько сможет поднять на плечи и т.д. Система древнерусских мер длины включала в себя следующие основные меры : версту, сажень, аршин, локоть, пядь и вершок.

1. 
   слайд

Какие инструменты применяются в работе? некоторые из них можно перечислить.

Транспортир - используют для измерения градусных мер углов.

Циркуль - применяют для построения окружности и измерения длины и радиуса окружности.

Линейка - служит для построения геометрических фигур измерения

длины их элементов.

Термометры - для измерения температуры.

Шагомеры - для измерения длины шага и затем нахождения расстояния.

Весы - для измерения массы разных тел.

градусных мер углов

ое6 слайд

4.Лазерные приборы

Современные технологии уже сделали более эффективными ручной инструмент – долото заменил перфоратор, электрическая дрель пришла на смену механике, в теодолитах и нивелирах появились электронно – вычислительные модули, так и обычная строительная бечевка, угольники и отвесы, постепенно уступают место лазерным приборам.

Заключение.

Вр сде7 слайд

5.Оптические приборы

Оптические приборы - это устройства, в которых излучение какой-либо области спектра преобразуется. Они могут увеличивать, уменьшать, улучшать (в редких случаях ухудшать) качество изображения, давать возможность увидеть искомый предмет косвенно.

Заключение:

Время не стоит на месте. На смену старых технологий приходят новые, более усовершенствованные. Если рассматривать этапы развития человечества, то можно увидеть разницу между первобытным человеком и современным. Насколько их внешний вид отличается друг от друга. Так можно и сказать об измерительных инструментах. Шагая, в ногу со своим временем одни приборы меняют другие приборы, более усовершенствованные. Какие то остаются в истории, а какие -то продолжают использоваться в современном мире .

Спасибо за внимание!

МАОУ лицей №64 г. Краснодара Физика рук-ль Спицына Л.И.

Работа - участник Всероссийского фестиваля педагогического творчества в 2017 году

На сайте сайт размещается для обмена опытом работы с коллегами

САМОДЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ УЧЕБНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В ЛАБОРАТОРНОМ ПРАКТИКУМЕ по ФИЗИКЕ

Научно-исследовательский проект

"Физика и физические задачи повсюду существуют

в том мире, в котором мы живем, работаем,

любим, умираем." - Дж.Уокер.

Введение.

С раннего детства, когда с легкой руки воспитателя детского сада Зои Николаевны, ко мне приклеилось «Коля-физик», я интересуюсь физикой как наукой теоретической и прикладной.

Еще в начальной школе, изучая доступные мне материалы в энциклопедиях, определил для себя круг наиболее интересных вопросов; уже тогда радиоэлектроника стала основой внешкольного времяпрепровождения. В средней школе стал уделять особое внимание таким вопросам современной науки, как ядерная и волновая физика. В профильном классе на первый план вышло изучение проблем радиационной безопасности человека в современном мире.

Увлеченность конструированием пришла вместе с книгой Ревича Ю. В. «Занимательная электроника», моими настольными книгами стали трехтомный «Элементарный учебник физики» под редакцией Ландсберга Г. С., «Курс физики» Детлафа А.А. и другие.

Каждый человек, считающий себя «технарём», должен учиться воплощать свои, пусть даже самые фантастические замыслы и идеи, в самостоятельно изготовленные действующие модели, приборы и устройства, чтобы с их помощью подтвердить или опровергнуть эти замыслы. Тогда, завершив общее образование, он получает возможность искать пути, следуя которым сумеет идеи свои воплотить в жизнь.

Актуальность темы «Физика своими руками» определяется, во-первых, возможностью технического творчества для каждого человека, во-вторых, возможностью использовать самодельные приборы в образовательных целях, что обеспечивает развитие интеллектуальных и творческих способностей обучающегося.

Развитие коммуникационных технологий и поистине безграничные образовательные возможности Интернет-сети позволяют сегодня каждому желающему использовать их во благо своего развития. Что я хочу этим сказать? Только то, сейчас каждый, кто захочет, может «нырнуть» в бесконечный океан доступных сведений о чем угодно, в любой форме: видео, книги, статьи, сайты. Сегодня существует множество различных сайтов, форумов, каналов «YOUTUBE», которые с радостью поделятся с тобой знаниями в любой области, а в частности, в области прикладных радиоэлектроники, механики, физики атомного ядра и т.д. Было бы очень здорово, если бы больше людей имело тягу к освоению чего-то нового, тягу к познанию мира и позитивному его преобразованию.

Задачи, решаемые в данной работе:

- реализовать единство теории и практики через создание самодельныхучебных приборов, действующих моделей;

Применить теоретические знания, полученные в лицее, для выбора конструкции моделей, используемых для создания самодельного учебного оборудования;

На основе теоретических исследований физических процессов выбрать необходимое оборудование, соответствующее условиям эксплуатации;

Использовать доступные детали, заготовки для их нестандартного применения;

Популяризировать прикладную физику в молодежной среде, в том числе среди одноклассников, через привлечение их ко внеурочной деятельности;

Способствовать расширению практической части образовательного предмета;

Пропагандировать значимость творческих способностей обучающихся в познании окружающего мира.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

В конкурсном проекте представлены изготовленные учебные модели и устройства:

Миниатюрный прибор оценки степени радиоактивности на основе счетчика Гейгера-Мюллера СБМ-20(самого доступного из существующих образцов).

Действующая модель диффузионной камеры Ландсгорфа

Комплекс для наглядного экспериментального определения величины скорости света в металлическом проводнике.

Небольшой прибор для измерения реакции человека.

Представляю теоретические основы физических процессов, принципиальные схемы и особенности конструкции приборов.

§1. Миниатюрный прибор оценки степени радиоактивности на основе счетчика Гейгера-Мюллера - дозиметр собственного изготовления

Идея собрать дозиметр посещала меня очень долго, и однажды руки дошли, я его собрал. На фото слева - счетчик Гейгера промышленного производства, справа - дозиметр на его основе.

Известно, что основным элементом дозиметра является датчик излучения. Самый доступным из них является счетчик Гейгера-Мюллера, принцип действия которого основан на том, что ионизирующие частицы могут ионизировать вещество - выбивать электроны с внешних электронных слоев. Внутри счетчика Гейгера находится инертный газ аргон. По сути, счетчик - конденсатор, который пропускает ток только тогда, когда внутри образуются положительные катионы и свободные электроны. Принципиальная схема включения устройства приведена на рис. 170. Одной пары ионов недостаточно, но из-за относительно высокой разности потенциалов на выводах счетчика происходит лавинная ионизация и возникает достаточно большой ток, чтобы можно было засечь импульс.

В роли пересчетного устройства выбрана схема на основе микроконтроллера кампании Atmel - Atmega8A. Индикация значений осуществляется при помощи LCD-дисплея от легендарного Nokia 3310, и звуковая индикация - посредством пьезоэлемента, взятого из будильника. Высокое напряжение для питания счетчика достигается при помощи миниатюрного трансформатора и умножителя напряжения на диодах и конденсаторах.

Принципиальная электрическая схема дозиметра :

Прибор показывает значение мощности дозы γ и рентгеновского излучения в микрорентгенах, с верхним пределом в 65мР/ч.

При снятии крышки-фильтра открывается поверхность счетчика Гейгера и прибор может фиксировать β - излучение. Замечу - лишь фиксировать, не измерять, так как степень активности β - препаратов измеряется плотностью потока - количество частиц на единицу площади. Да и эффективность к β - излучению у СБМ-20 очень низка, рассчитан он только для фотонного излучения.

Схема понравилась мне тем, что в ней грамотно реализована высоковольтная часть - количество импульсов для зарядки конденсатора питания счетчика пропорционально количеству регистрируемых импульсов. Благодаря этому прибор уже полтора года без выключений работает, истратив 7 батареек типа АА.

Почти все компоненты для сборки я закупил на адыгейском радиорынке, за исключением счетчика Гейгера - его приобрел в Интернет-магазине.

Надежность и эффективность прибора подтверждается таким образом: непрерывная полуторогодовая работа прибора и возможность постоянного контроля показывают, что:

Показания прибора колеблются от 6 до 14 микрорентген в час, что не превышает допустимую норму в 50 микрорентген в час;

Радиационный фон в учебных кабинетах, в микрорайоне моего проживания, непосредственно в квартире полностью соответствует нормам радиационной безопасности (НРБ - 99/2009), утвержденные Постановление главного государственного санитарного врача Российской федерации от 07 июля 2009 года № 47.

В повседневной жизни, оказывается, человеку не так-то просто попасть в область с повышенной радиоактивностью. Если это случится - прибор осведомит меня звуковым сигналом, что делает самодельный прибор гарантом радиационной безопасности его конструктора.

§ 2. Действующая модель диффузионной камеры Лангсдорфа.

2.1. Основы радиоактивности и способы ее изучения.

Радиоактивность - способность атомных ядер самопроизвольно или под действием внешнего излучения распадаться. Открытие этого замечательного свойства некоторых химических веществ принадлежит Анри Беккерелю в феврале 1896 года. Радиоактивность - явление, доказывающие сложное устройство атомного ядра, при котором ядра атомов распадаются на части, при этом почти все радиоактивные вещества имеют определенный период полураспада - промежуток времени, за который в образце распадется половина всех атомов радиоактивного вещества. При радиоактивном распаде из ядер атомов испускаются ионизирующие частицы. Это могут быть ядра атомов гелия - α-частицы, свободные электроны или позитроны - β - частицы, γ - лучи - электромагнитные волны. К ионизирующим частицам еще относят протоны, нейтроны, обладающие высокой энергией.

Сегодня известно, что подавляющее большинство химических элементов имеют радиоактивные изотопы. Есть такие изотопы и среди молекул воды - источника жизни на Земле.

2.2. Как обнаружить ионизирующее излучение?

Детектировать, то есть обнаружить ионизирующие излучения в настоящее время можно при помощи счетчиков Гейгера-Мюллера, сцинтилляционных детекторов, ионизационных камер, трековых детекторов. Последние могут не только обнаружить факт наличия излучения, но и позволяют наблюдателю увидеть, как летели частицы по форме трека. Сцинтилляционные детекторы хороши высокой чувствительностью и пропорциональным энергии частиц световыходом - количеством фотонов, излучаемых при поглощении веществом определенного количества энергии.

Известно, что у каждого изотопа различная энергия испускаемых частиц, поэтому при помощи сцинтилляционного детектора можно идентифицировать изотоп без химического или спектрального анализа. При помощи трековых детекторов тоже можно идентифицировать изотоп, поместив камеру в однородное магнитное поле, при этом треки будут искривлены.

Ионизирующие частицы радиоактивных тел обнаружить, изучать их характеристики можно с помощью специальных приборов, получивших название «трековые». К ним относят приборы, которые могут показать след движущейся ионизирующей частицы. Это могут быть: камеры Вильсона, диффузионные камеры Ландсгорфа, искровые и пузырьковые камеры.

2.3. Диффузионная камера собственного изготовления

Вскоре после того, как самодельный дозиметр стал стабильно работать, я понял, что дозиметра мне не достаточно и нужно сделать что-нибудь еще. В итоге я собрал диффузионную камеру, изобретенную Александром Лангсдорфом в 1936 году. И сегодня для научных исследований может быть использована камера, схема которой представлена на рисунке:

Диффузионная - усовершенствованная камера Вильсона. Усовершенствование заключается в том, что для получения перенасыщенного пара используется не адиабатное расширение, а диффузия паров из нагретой области камеры в холодную, то есть пар, находящийся в камере, преодолевает некий градиент температур.

2.4. Особенности процесса сборки камеры

Для работы устройства обязательным условием является наличие перепада температур в 50-700С, при этом нагревать одну сторону камеры нецелесообразно, т.к. спирт будет быстро испаряться. Значит, нужно охлаждать нижнюю часть камеры до - 30°С. Такую температуру может обеспечить испаряющийся сухой лед или элементы Пельтье. Выбор пал в пользу последних, ибо доставать лед мне было, честно, лень, да и порция льда послужит один раз, а элементы Пельтье - сколько угодно. Принцип их работы основан на эффекте Пельтье - переносе теплоты при протекании электрического тока.

Первый эксперимент после сборки дал ясно знать, что одного элемента оказалось недостаточно для получения необходимого перепада температур, пришлось использовать два элемента. На них подается разное напряжение, на нижний - большее, на верхний - меньшее. Это связано вот с чем: чем меньшую температуру необходимо достичь в камере, тем больше теплоты нужно отводить.

Когда я раздобыл элементы, мне пришлось немало поэкспериментировать, чтобы достичь нужной температуры. Нижнюю часть элемента охлаждает компьютерный радиатор с тепловыми (аммиачными) трубками и двумя 120-миллиметровыми кулерами. По приблизительным расчетам, кулер рассеивает в воздух около 100 ватт тепла. С источником питания я решил не заморачиваться, поэтому использовал импульсный компьютерный, суммарной мощностью 250 ватт, этого после проведения измерений оказалось достаточно.

Далее, я соорудил корпус из листовой фанеры для цельности и удобства хранения прибора. Получилось не совсем аккуратно, но довольно практично. Саму камеру, где образуются треки движущихся заряженных частиц или фотонных лучей, я сделал из обрезанной трубы и оргстекла, но вертикальный обзор не давал хорошей контрастности изображению. Я ее сломал и выбросил, сейчас использую в качестве прозрачной камеры стеклянный бокал. Дешево и сердито. Внешний вид камеры - на фото.

В качестве "сырья" для работы может быть использован как изотоп тория-232, находящийся в электроде для аргонодуговой сварки (применяется он в них для ионизации воздуха возле электрода и как следствие - более легкого зажигания дуги), так и дочерние продукты распада (ДПР) радона, содержащегося в воздухе, поступающего, в основном, с водой и газом. Чтобы собрать ДПР использую таблетки активированного угля - неплохой абсорбент. Чтобы интересующие нас ионы притягивались к таблетке, к ней подключаю умножитель напряжения, отрицательным выводом.

2.5. Ловушка ионов.

Еще один важный элемент конструкции - ловушка ионов, образующихся в результате ионизации атомов ионизирующими частицами. Конструктивно представляет собой умножитель сетевого напряжения с коэффициентом умножения равным 3, причем на выходе из умножителя имеют место быть отрицательные заряды. Это обусловлено тем, что в результате ионизации с внешней атомной оболочки выбиваются электроны, вследствие чего атом становится катионом. В камере использована ловушка, схема которой основана на использовании умножителя напряжения Кокрофта - Уолтона.

Электрическая схема умножителя имеет вид:

Эксплуатация камеры, ее результаты

Диффузионная камера после многочисленных пробных запусков, была использована в качестве экспериментального оборудования при выполнении лабораторной работы по теме "Изучение треков заряженных частиц", состоявшейся в 11 классе МАОУ лицея № 64 одиннадцатого февраля 2015 года. Фотографии треков, полученных посредством камеры, были зафиксированы на интерактивной доске, и использованы для определения вида частиц.

Как и в промышленном оборудовании, в самодельной камере удалось наблюдать следующее: чем шире трек, тем больше там частиц, следственно, более толстые треки принадлежат альфа-частицам, имеющим большие радиус и массу, а как следствие, большую кинетическую энергию, большее число ионизированных атомов на миллиметр пролета.

§ 3. Комплекс для наглядного экспериментального определения величины

скорости света в металлическом проводнике.

Начну, пожалуй, с того, что скорость света всегда для меня считалась чем-то невероятным, непостижимым, в какой-то степени невозможным, пока я не нашел в Интернете принципиальные электрические схемы валявшегося у меня двухканального осциллографа со сломанной синхронизацией, что без ремонта не давало возможности исследованию форм электрических сигналов. Но судьба была весьма благосклонна ко мне, мне удалось определить причину поломки блока синхронизации и устранить ее. Выяснилось, что неисправна была микросборка - коммутатор сигналов. По схеме из Интернета сделал копию этой микросборки из деталей, купленных на любимом радиорынке.

Взял экранированный телевизионный двадцатиметровый провод, собрал простой генератор высокочастотных сигналов на инверторах 74HC00. Н один конец провода подавал сигнал, параллельно снимая его из той же точки первым каналом осциллографа, со второго сигнал снимал вторым каналом, фиксировал разницу во времени помеж фронтов получаемых сигналов.

Длину провода - 20 метров разделил на это время, получил нечто похожее на 3*108 м/с.

Прилагаю принципиальную электрическую схему (куда же без нее?):

Внешний вид высокочастотного генератора представлен на фото. Используя доступное (бесплатное) программное обеспечение "Sprint-Layout 5.0" создал чертеж платы.

3. 1. Немного об изготовлении плат:

Саму плату, как обычно, сделал по технологии "ЛУТ" - народная лазерно-утюжная технология, разработанная обитателями просторов Интернета. Технология заключается в следующем: берется одно или двухслойный фольгированный стеклотекстолит, тщательно обрабатывается наждачной бумагой до блеска, затем ветошью, смоченной бензином или спиртом. Далее на лазерном принтере распечатывается рисунок, который необходимо нанести на плату. В зеркальном отражении на глянцевую бумагу печатается рисунок, а потом при помощи утюга тонер на глянцевой бумаге переносится на медную фольгу, покрывающую текстолит. Позже под струей теплой воды бумага скатывается пальцами с платы, остается плата с нанесенным рисунком. Теперь погружаем этот продукт в раствор хлорного железа, помешиваем порядка пяти минут, затем вынимаем плату, на которой медь осталась только под тонером из принтера. Наждачной бумагой удаляем тонер, опять обрабатываем спиртом или бензином, дальше покрываем паяльным флюсом. При помощи паяльника и залуженной оплетки телевизионного кабеля водим по плате, тем самым покрывая медь слоем олова, необходимого для последующей пайки компонентов и для защиты меди от коррозии.

Отмываем от флюса плату при помощи ацетона, например. Производим пайку всех компонентов, проводов и покрываем токонепроводящим лаком. Ждем сутки, пока лак сохнет. Готово, плата готова к работе.

Таким методом пользуюсь далеко не первый год, ни разу способ меня не подвел.

§ 4. Небольшое устройство для измерения реакции человека.

Работа по совершенствованию этого прибора идет и сейчас.

Используется устройство следующим образом: после подачи питания на микроконтроллер прибор переходит в режим циклического перебора значений некой переменной «С». После нажатия кнопки программа приостанавливается и присваивает значение, которое в тот момент было в переменной, значение которой циклически менялось. Таким образом, в переменной «С» получается случайное число. Сказали бы Вы: «А почему бы не воспользоваться функцией random() или чем-то вроде этого?».

А дело в том, что в языке, на котором я пишу - в BASCOM AVR, нет такой функции из-за его неполноценного набора команд, так как это язык для микроконтроллеров с малым объемом оперативной памяти, малой вычислительной способностью. После нажатия кнопки программа зажигает на табло четыре нуля и запускает таймер, ожидающий промежуток времени, пропорциональный значению переменной «С». После истечения заданного промежутка времени программа зажигает четыре восьмерки и запускает таймер, считающий время до того момента, пока не будет нажата кнопка.

Если нажать кнопку в момент между зажиганием нулей и восьмерок, то программа остановится, выведет на дисплей прочерки. Если кнопка была нажата после появления восьмерок, то программа выведет на дисплей время в миллисекундах прошедшее после зажжения восьмерок и до нажатия кнопки, это и будет время реакции человека. Остается лишь вычислить среднее арифметическое результатов нескольких измерений.

В данном устройстве используется микроконтроллер фирмы «Atmel» модель «ATtiny2313». На своем борту микросхема имеет два килобайта флэш-памяти, 128 байт оперативной, восьмибитный и десятибитный таймеры, четыре канала широтно-импульсной модуляции (ШИМ), пятнадцать полностью доступных портов ввода-вывода.

Для вывода информации используется семисегментный четырехразрядный светодиодный индикатор с общим анодом. Индикация реализована динамическая, то есть все сегменты всех разрядов соединены параллельно, а общие выводы не параллельны. Таким образом, получается у индикатора двенадцать выводов: четыре вывода - общие для разрядов, остальные восемь распределены так: семь сегментов для цифр и один для точки.

Заключение

Физика - фундаментальная естественная наука, изучение которой позволяет познавать окружающий ребенка мир через деятельность учебную, изобретательскую, конструкторскую, творческую.

Ставя цель: сконструировать физические приборы для использования их в образовательном процессе, я ставил задачу популяризировать физику, как науку не только теоретическую, но и прикладную, среди сверстников, доказывая, что понять, почувствовать, принять окружающий нас мир можно только через познание и творчество. Как гласит пословица «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать», то есть, чтобы хоть чуть-чуть объять необъятный мир, нужно научиться взаимодействовать с ним не только посредством бумаги и карандаша, но и с помощью паяльника и проводов, деталей и микросхем.

Апробация и эксплуатация самодельных приборов доказывает их жизнеустойчивость и конкурентноспособность.

Я бесконечно благодарен тому, что мою жизнь, начиная с трехлетнего возраста, направил в техническое, изобретательско - конструкторское русло мой дедушка, Диденко Николай Андреевич, более двадцати лет преподававший физику и математику в Абадзехской средней школе, и более двадцати лет работавший программистов в научно-техническом центре РОСНЕФТЬ.

Список использованной литературы .

Наливайко Б.А. Справочник Полупроводниковые приборы. Сверхвысокочастотные диоды. МГП "РАСКО" 1992, 223 с.

Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б. Физика 11 класс, М., Просвещение, 2014, 400 с.

Ревич Ю. В. Занимательная электроника.2-е изд-е, 2009 БХВ-Петербург, 720 с

Том Тит. Научные забавы: физика без приборов, химия без лаборатории. М., 2008, 224 с.

Чечик Н. О. Файнштейн С.М. Электронные умножители, ГИТТЛ 1957, 440 с.

Шилов В.Ф. Самодельные приборы по радиоэлектронике, М., Просвещение, 1973, 88 с.

Википедия - свободная энциклопедия. Режим доступа

Приборы для измерения атмосферного давления. БАРОМЕТрБАРОМЕТр Анероид Используется для измерения атмосферного давления. Ртутный Используется для чувствительного атмосферного давления. МАНОМЕТрМАНОМЕТр Металлический Используется для измерения намного большего или намного меньшего атмосферного давления. Жидкостный Используется для измерения большего или меньшего атмосферного давления. Содержание

1. Мензурка - мера вмес- тимости: - представляет со- бой стеклянный сосуд с делениями; - применяемый в лабораториях для измерений объема жидкостей налеите нужную жидкость в мензурку 2-отмерьте нужное количество жидкости по делениям 3-лишнею жид- кость отлейте. 3. Можно абсолютно точно из- мерить нужный объем жид- кости. Описание мензурки Содержание

1. Термометр- прибор для измерения температуры, принцип действия которого основан на тепловом расширении жидкости. Т. ж. относится к термометрам непосредственного повесте термометр в нужном вам помещении 2- через некоторое время посмотрите на температуру которую показывает термометр. 3. Можно узнать точную температуру в помещении или на улице. Термометры есть разные: комнатные, уличные, аквариумные и т.д. Описание термометра Содержание

1. Секундомер- прибор для измерения промежутков времени в часах, минутах, секундах и долях секунды нахмите на нужную кнопку 2-засеките нужное вам время 3-отановите секундомер на нужном вам времени. 3. Можно измерить за сколько минут (секунд) человек пробежал (проплыл) определенное количество метров. Описание секундомера Содержание

1. Динамометр- или силомер, физ. технический, прибор для измерения механической работы или силы, основанный на сравнении приложенной силы с упругими силами, вызванными дефор- мацией пружины возьмите динамометр и нужный груз 2-подвесте нужный груз на крючок динамометра 3-по шкале определите вес нужного вам груза. Описание динамометра Содержание

1. Ареометр - прибор, в виде стеклянного поплавка с делениями и грузом внизу, предназначенный для измерения плотности жидкостей и твердых тел возьмите нужную вам жидкость 2-поместите в эту жидкость ареометр 3- обратите внимание на шкалу там будет указана плотность налитой жидкости. Описание ареометра Содержание

1. Линейка - оформительский элемент различного рисунка, используемый для отделения частей таблицы, выделения заголовков текста, для художественного оформления издания положите линейку на нужную вам поверхность 2- карандашем (ручкой) проведите линию. 3. Школьную линейку (10-20см) удобно носить с собой. Есть линейки от 10 до 100см. 4. Линейкой 30-40см удобно почесать спину, если не достаешь рукой. Описание линейки Содержание

1. Рулетка - стальное зубчатое колесико, вращающееся на изогнутом конце стержня; и – предназначенное для гравирования на металле вытяните метр 2-отмерьте нужную вам длину 3- сверните рулетку. 3. Рулетка может быть разной длины от 1 до 15 метров. Рулеткой можно отмерить разную длину. Описание рулетки Содержание

Описание лупы 1. Лупа -оптический прибор для рассматривания мелких объектов, плохо различимых глазом. 2.1-наведите лупу на нужный объект 2-рассмотрите нужный объект. 3. Лупы есть разные: ручная, лабораторная лупа. 4. С помощью лупы можно без труда вставить нитку в иголку. Содержание

Описание микроскопа 1. Микроскоп - оптический прибор для наблюдения малых объектов, невидимых невооруженным глазом положить на стекло нужный объект 2-объект накройте еще одним нужным стеклом 3- рассмотрите нужный объект через увеличительное стекло. 3. Микроскопы используют в лабораториях для подробного изучения материалов. Содержание

1. Телескоп - большая зрительная труба, на сошке, или укрепленная иным образом, более для астрономических наблюдений; есть телескоп стекольный и есть зеркальный навести телескоп на небо 2-делать наблюдения за звездами. 3. Можно достаточно точно рассмотреть любое или нужное созвездие. Описание телескопа Содержание

1. Весы-́ прибор для определения массы тел по действующей на них силе тяжести положите на весы предмет который вам нужно взвесить 2-посмотрите какова его масса. 3. Весами можно взвесить любой интересующий вас предмет. Весы есть разные: ручные, напольные, автомобильные, электронные и т.д. Описание весов Содержание