Программа «Одаренные дети» Исследовательский проект: от теории к практике Бурятский научный центр Сибирского отделения ран

Вид материала

Программа

Содержание Эрдынеева Валерия Влияние пластиковых окон на микроклимат помещения Физические основы улучшения свойств косметики Исследование поверхностей структуры пенки молока методом сканирующей зондовой микроскопии Проблемы энергосбережения в РБ и пути их решения Математика и итк Лист Мебиуса (лента Мебиуса

Подобный материал:

• Тел./факс 360-84-65, 16.65kb.
• Программа Конгресса будет формироваться из докладов молодых ученых и специалистов., 59.34kb.
• Нформационное сообщение 1 VIII международная конференция, 36.52kb.
• Решением Центрального Совета, 287.4kb.
• Маклашова Елена Гавриловна канд полит наук, научный сотрудник Института гуманитарных, 212kb.
• Оценка естественной реактивности организма беременных женщин и их новорожденных, проживающих, 352.39kb.
• Лабыгина альбина Владимировна, 720.76kb.
• «Создание технологических основ получения и промышленного производства наноразмерных, 168.21kb.
• Подпрограмма «Одарённые дети» Республиканской программы «Дети Татарстана» на 2008-, 147.98kb.
• Санкт-Петербургский Научный центр ран, 20.36kb.

Исследование поверхностей и свойств посуды Tupperware


^ Эрдынеева Валерия

МОУ «Гимназия №33», 10 «а» класс, г. Улан-Удэ

научный руководитель Будаева О.В.


Современные условия жизни предъявляют все новые требования ко многим аспектам жизни человека, в том числе к ведению домашнего хозяйства. Например, семьи предпочитают закупать продукты сразу на неделю, что приводит к проблеме их хранения. У работающих женщин остается все меньше времени на приготовление еды, поэтому актуальными становится применение кухонных приспособлений, способствующих быстроте приготовления. Одной из компаний, предлагающих подобную продукцию, является компания Tupperware. Многие семьи в Европе имеют хотя бы одно изделие Tupperware в своем доме. Секрет посуды Tupperware в том, что она одинаково безвредна для природы и человека при этом позволяет держать пищу свежей и полезной, бережно сохраняя её свойства.

Изделия Tupperware используются ежедневно. Но не все люди знают, какое количество исследований предшествовало созданию этих известных изделий. Свойства посуды Tupperware в первую очередь обусловлены материалом, из которого изготовлена посуда. Состав этого материала – это не пластмасса, а специальный полимер. Посуда Tupperware известна во всем мире. Она представлена в различных экспозициях престижных музеев мира, таких, как Музей Современного искусства в Нью-Йорке, Центр Современного искусства Ж. Помпиду в Париже, Галерея Денцу в Токио. Свойства посуды Tupperware в первую очередь обусловлены материалом, из которого изготовлена посуда. Состав этого материала – это не пластмасса, а специальный полимер. Очищенный полимер, из которого изготовлялись изделия, не содержал вредных элементов, потому не представлял опасности для здоровья людей.

Человек давно использует природные полимерные материалы в своей жизни. Полимерные вещества внедрились во все сферы человеческой деятельности – технику, здравоохранение, быт. Ежедневно мы сталкиваемся с различными пластмассами, резинами, синтетическими волокнами.

Полимерные материалы обладают многими полезными свойствами: они высокоустойчивы в агрессивных средах, хорошие диэлектрики и теплоизоляторы. Некоторые полимеры обладают высокой стойкостью к низким температурам, другие - водоотталкивающими свойствами и так далее. Именно с обычных контейнеров Tupperware началось то, что когда-то назвали маленьким чудом и то, к чему сейчас уже привыкли миллионы домохозяек. Благодаря этим контейнерам  появилась уникальная возможность в течение довольно длительного времени хранить скоропортящиеся продукты

В процессе исследования были проведены различные опыты, подтверждающие свойства данной посуды Tupperware. Остановимся на некоторых интересных фактах.

Во – первых был проведен опыт, подтверждающий, что контейнеры Tupperware действительно способствует более длительному сохранению продукта. Эти контейнеры «запирают» свежесть продуктов, которые сохраняются в 2-3 раза дольше, чем в других.

Во – вторых было установлено, что термосервирователь Tupperware действительно способствует приготовлению пищи при минимальной термической обработке.

В - третьих удалось экспериментально установить, что посуда Tupperware не поддается воздействию пищевых кислот.

В - четвертых было установлено, что продукция Tupperware не нагревается под воздействием СВЧ волн.

В – пятых поверхностная структура посуды Tupperware оказалась более плотной, чем поверхностная структура посуды из обычного пластика.

Поскольку посуда находится в повседневном использование, то исследования в этом направлении представляют большой интерес для меня и требуют дальнейшего изучения.


^ Влияние пластиковых окон на микроклимат помещения


Бабенко Алина

МОУ «Гимназия №33», 9 «а» класс, г. Улан-Удэ

научный руководитель Будаева О.В.


Сегодня, в век новых технологий, когда так стремительно развиваются все жизнеобеспечивающие отрасли, человек, в силу возможностей, старается выбрать среди всего возможного более новое и подходящее для него. Но удобное и современное, не всегда значит качественное. Поэтому очень часто и поднимается вопрос: «А действительно ли пластиковые окна надежнее уже устаревших деревянных? И самое главное, каким образом изменяются составляющие микроклимата помещения после их установки?». Для того чтобы ответить на эти и другие вопросы и требуется провести данное исследование.

Однако в настоящее время изучение свойств окон и, тем более, их влияние на микроклимат помещений производится на «рекламном» уровне. Производители тестируют окна, сравнивают с другими, а далее, разглашают о результатах, соответственно, в пользу своего товара. В итоге, такая ситуация негативно влияет на выбор окон покупателями. Ведь не имея достоверной информации о влиянии пластиковых окон на состояние помещений, они рискуют приобрести не совсем подходящее, а то и вообще, некачественное окно.

В процессе исследования были применены такие методы, как: сравнение пластиковых и деревянных окон; часть информации была получена путем опытов по измерению микроклиматов школьных кабинетов, далее, проанализирована, и методом дедукции и научных знаний сделаны выводы. В данной работе присутствует информация из источников газеты «Окна Бурятии» и Интернет-ресурсов, т.к. объем научных знаний по исследованию окон в настоящее время скудны.

В первой главе нашей работы мы изучили устройство и свойства пластиковых и деревянных окон, вследствие чего, были сделаны выводы, что пластиковые окна имеют сложную конструкцию, создающую комфортные условия в помещении. Это стеклопакет, ПВХ – профиль, резиновый уплотнитель и другие, несколько менее важных, но, безусловно, необходимых деталей. Преимущество пластиковых окон - это герметичность, обеспечивающая отличную тепло и звукоизоляцию, а также, материалы, не подверженные внешним воздействиям. В основном, это обеспечивает рама из ПВХ и, так называемые камеры, образующиеся между стеклопакетами и заполненные инертными газами или воздухом. Также, мы узнали, что варианты пластиковых окон очень разнообразны. Их новые свойства диктуются необходимостью человека жить и работать в комфортных для него условиях. Например, энергосберегающее окно, которое путем нанесения на него слоев серебра, полностью преграждает выход тепла из помещения. Или солнцезащитное окно, снижающее перегрев комнат, находящихся на солнечной стороне, с помощью напылений слоя оксидов металлов. Однако, любое пластиковое окно обязательно имеет базовое устройство, характерное для современных окон. Кроме того, проанализировав данные газеты «Окна Бурятии» мы убедились в том, что производство окон осуществляется на специальных заводах. После чего они отправляются в разные торговые точки и в организации, которые их реализуют. В нашем городе их насчитывается около 150, что говорит о сильной конкуренции и, как следствие, о продуктивном развитии данной отрасли. Самые крупные и известные в Улан-Удэ, это производители: ВЕКА и ГЕАЛАН.

Во второй главе данной работы мы изучили основные параметры микроклимата помещений, рассмотрели его оптимальные значения. А далее, провели опыт по измерению микроклиматов школьных кабинетов с пластиковыми и деревянными окнами. Однако, мы не оставили незамеченными следующие факторы: количество проветриваний в данных кабинетах; количество растений; количество людей.

В итоге мы сделали следующие выводы: пластиковые окна действительно обладают высокой герметичностью, и это приводит к тому, что: 1) пластиковые окна влияют на температуру в помещении в среднем на 3-4 ^оС, в сравнении с деревянными окнами; 2) пластиковые окна отличаются своим свойством поддерживать постоянную температуру и влажность в помещении. Благодаря этому мы согласились с мнением, что пластиковые окна, обладая высокой герметичностью, могут задержать большое количество влаги в помещении. Это может привести к ухудшению микроклимата комнаты и вызвать дискомфорт в состоянии людей. Поэтому необходимо регулярно проветривать помещение.

В дальнейшем мы хотели бы изучить влияние пластиковых окон на микроклимат жилых помещений. Их отличие от нежилых заключается, главным образом, тем, что уровень влажности может значительно повышаться за счет некоторых факторов.


^ Физические основы улучшения свойств косметики


Городенцева Яна

МОУ «Гимназия №33», 9 «а» класс, г. Улан-Удэ

научный руководитель Будаева О.В.


Почти половина всех жителей планеты, а это никто иначе, как мы – прекрасные обладательницы женского пола, очень часто используем различные косметические изделия и парфюмерию. Мы пользуемся косметикой и даже не догадываемся, что этот мир, мир изделий, которые занимают важное место в жизни каждой леди, может быть таким интересным!

Мы решили рассмотреть с точки зрения физики косметическую продукцию. Выяснить, какие физические основы лежат в получении косметических изделий, какие физические процессы способствуют ее лучшему качеству и долгостойкости, что влияет на потребительские свойства косметики. Современное производство косметической продукции все чаще использует при создании новых средств достижения нанотехнологии, которая представляет собой науку о мельчайших частицах и их манипулировании. Косметическая промышленность активно использует нанотехнологии при производстве солнцезащитных кремов, что позволяет создавать косметические средства с высоким уровнем ультрафиолетовых фильтров. Нанокосметика становится популярнее год от года, а производители не устают экспериментировать в лабораториях в поиске новой, еще более эффективной косметики.

В процессе косметического производства сырье подвергают самым различным воздействиям в зависимости от вида косметики: измельчают, нагревают, расплавляют, фильтруют, эмульгируют, охлаждают, кристаллизуют и т. д. Взаимодействие веществ часто сопровождается процессами, с переходом их из одной фазы в другую, или с образованием новых продуктов. Все технологические процессы делятся на: гидромеханические (перегонка жидкостей, экстрагирование, кристаллизация); механические (измельчение, тонкое измельчение (пластическая обработка и грохочение твердых тел); тепловые (нагревание, охлаждение). Все эти процессы проводятся периодически или непрерывно, они взаимосвязаны между собой. Механические процессы являются основными в производстве косметической продукции, т.к. измельчение применяется в изготовлении почти всей косметики. От измельчения зависит плотность нанесения и качество конечного продукта.

Процесс изготовления косметических изделий довольно сложен. Обычно в их состав входит более 10 различных компонентов, которые должны быть совместимыми.

В области эксперимента мы изучили виды пудры некоторых производителей (ORIFLAME, LUMENE, RUBY ROSE, L`OREAL (Alliance Perfect)) изучая их свойства на предмет стойкости, качества, ровного покрытия. Оценивая по разным критериям виды пудры, мы составили таблицу, из чего сделали вывод, что L`OREAL (Alliance Perfect) является наиболее качественной, долгостойкой, не содержащей различных консервантов и красителей, пудрой из исследуемых. Также выяснили, за счет каких физических свойств и процессов данный вид пудры является лучшим.

Кроме того, исследуя пудру L`OREAL (Alliance Perfect), мы выяснили, что частицы данной пудры имеет наименьший размер, следовательно, пудра была подвергнута пластической обработке. Чем меньше частицы, тем более непрозрачным будет косметический продукт. Наибольшей кроющей способностью обладают оксид цинка, диоксид титана и серицит. Именно от их количества и их физических свойств (размер частиц, их форма, наличия обработки силиконом) будет зависеть плотность покрытия пудры. Также, сделали вывод, что достойным видом пудры можно считать и пудру LUMENE, так как она не содержит тальк, плотность покрытия высокая, за счет входящих в состав оксида цинка и диоксида титана. Остальные виды пудры содержат тальк, который не является безопасным. Большое количество талька в пудре приводит ее к осыпанию и ухудшению качества.

Изучив теоретический материал о нанокосметике, мы сделали вывод, что нанокосметика является мало разработанным, но уникальным средством для ухода за кожей, волосами. Применение нанокосметики стимулирует выработку собственного коллагена кожи, за счет чего значительно повышается ее упругость, восстанавливается тургор кожи. Таким образом, нанокосметика поставляет в глубокие слои кожи питательные вещества и активные компоненты, направленные на устранение имеющихся очагов старения. Некоторые ученые высказывают мнение, такой малый размер наночастиц несет определенную опасность их попадания в кровеносную систему человека и дальнейшему их накоплению в тканях и органах. Однако точная оценка безопасности применения нанокосметики возможна лишь после серьезных и продолжительных исследований. В дальнейшем нами предполагается более глубокое изучение нанокосметики и сравнение ее свойств с обычной, традиционной косметикой. В результате исследования нами предполагается дать ответ на вопрос, отличается ли в лучшую сторону нанокосметика от обычной или это просто преувеличение в рекламных целях.


^ Исследование поверхностей структуры пенки молока методом сканирующей зондовой микроскопии


Бальхаев Константин

МОУ «Гимназия №33», 10 «а» класс, г. Улан-Удэ

научный руководитель Будаева О.В.


СЗМ - один из мощных современных методов исследования поверхности твёрдого тела. За последние 10 лет СЗМ превратилась из экзотической методики, доступной лишь ограниченному числу исследовательских групп, в широко распространённый и успешно применяемый инструмент для исследования свойств поверхности. В современное время есть производители, которые выпускают недоброкачественную продукцию, моя исследовательская работа направлена на изучение поверхности высушенного коровьего и сухого молока на зондовом микроскопе (Наноэдюкаторе). На основе результатов этих исследований я проверю молоко фирмы «Селенга» и «Простоквашино».

Существует много типов устройств, называемых сканирующими зондовыми микроскопами. Характерной особенностью этих микроскопов является то, что они сканируют поверхность исследуемого образца при помощи зонда или щупа в виде крошечной металлической иголки. Такие микроскопы обладают повышенной разрешающей способностью.

Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) – первый из семейства зондовых микроскопов – был изобретён в 1981 году швейцарскими учёными, лауреатами нобелевской премии, Герлом Бинигом и Генрихом Рорером. В своих работах они показали, что это достаточно простой и весьма эффективный способ исследования поверхности с пространственным разрешением вплоть до атомарного.

Вслед за туннельным микроскопом в течение короткого времени были созданы атомарно-силовой микроскоп (АСМ), магнитно-силовой микроскоп (МСМ), электросиловой микроскоп (ЭСМ), ближне-польный оптический микроскоп (БОМ) и многие другие приборы, имеющие сходные принципы работы и называемые сканирующими зондовыми микроскопами. В настоящее время зондовая микроскопия – это бурно развивающаяся область техники и прикладных научных исследований.

Молоко – это питательная жидкость, вырабатываемая молочными железами самок млекопитающих. В зависимости от вида животного молоко называют коровьим, козьим, овечьим и т. д. Естественное предназначение молока – вскармливание детёнышей, которые ещё не способны переваривать другую пищу. Молоко как исключительно ценный пищевой продукт имеет огромное значение в питании человека, поскольку молоко и мо­лочные продукты содержат весь спектр питательных веществ, в том числе и незаменимых, необходимых человеку для жизни. Цельное коровье молоко – это основной вид молочного сырья для производства молочных продуктов, в том числе сухого молока.

Сухое молоко – порошок белого цвета, изготовляемый из сгущенного молока. Обычно разводится в тёплой воде и употребляется в качестве напитка. Сухое молоко бывает цельным (СЦМ) или обезжиренным (СОМ). В цельном сухом молоке процентное содержание жиров намного больше, чем в обезжиренном, поэтому у обезжиренного сухого молока больше срок хранения, чем у сухого. СЦМ используется в основном для питания населения, а СОМ – для изготовления кондитерских изделий и питания животных. Изготовление сухого молока обусловлено длительным сроком хранения данного продукта по сравнению с обычным молоком. Молоко, которое было получено путём разбавления сухого молока с водой, называют восстановленным. Рекомендуется при покупке молока обращать внимание на надписи на упаковке.

В дальнейшем мы планируем провести ряд исследований пенки молока разных производителей методом сканирующей зондовой микроскопии.


^ Проблемы энергосбережения в РБ и пути их решения


Хунхинов Павел

МОУ «Гимназия №33», 10 «а» класс, г. Улан-Удэ

научный руководитель Будаева О.В.


Тарифы на электроэнергию в Бурятии на много выше чем в соседних регионах. В 2011 году ожидается повышение тарифов на 10%. Таким образом экономия электроэнергии существенно сэкономит семейный бюджет граждан. Правительство также заинтересованно, чтобы население экономило электроэнергию, что положительно скажется на экономике страны.

Для написания работы мы использовали интернет источники. Такие как: ссылка скрыта, ссылка скрыта, ссылка скрыта, ссылка скрыта. Также мы проводили анкетирование населения. Целью анкетирования было, узнать использует ли население энергосберегающие лампы. Чтобы доказать эффективность энергосберегающих ламп, мы провели опыт. Опыт заключался в использовании ламп накаливания и энергосберегающих ламп определенный (одинаковый) промежуток времени, подсчете сэкономленной энергии, затрат.

Большой потенциал энергосбережения имеет коммунально-бытовой сектор. Значительны нерациональные потери энергии при ее производстве, транспорте и конечном потреблении. Устаревшие технологии, оборудование и системы освещения не позволяют увеличить эффективность использования электроэнергии. По данным опыта можно судить, что при использовании энергосберегающего оборудования существенно меньше потребляется электроэнергии. И если учитывать срок службы, то в скором времени это оборудование окупиться.

Перспективы дальнейшего исследования велики. Мы рассмотрели лишь один способ экономии электроэнергии. В дальнейшем можно рассмотреть потенциал энергосбережения в промышленной сфере, транспортной сфере, сельском хозяйстве, топливно-энергетическом комплексе.


^ МАТЕМАТИКА И ИТК


Возможности применения Листа Мебиуса


Ринчинов Батор

МОУ «Гимназия №33», 9 «а» класс, г. Улан-Удэ

научный руководитель Балдано А.В.


В настоящее время лист Мебиуса можно встретить практически везде. Полоса ленточного конвейера, выполненная в виде ленты Мебиуса, позволяет ему работать дольше, потому что вся поверхность ленты равномерно изнашивается. В системах записи на непрерывную плёнку применялись ленты Мебиуса (чтобы удвоить время записи).В матричных принтерах красящая лента имела вид листа Мебиуса, для увеличения срока годности. Как правило, сталкиваясь с используемым листом Мебиуса, никто даже не представляет, что это такое и какие секреты таятся за казалось бесхитростной полосой.

^ Лист Мебиуса (лента Мебиуса) — топологический объект, простейшая неориентируемая поверхность с краем, односторонняя при вложении в обычное трехмерное евклидово пространство R³.Попасть из одной точки этой поверхности в любую другую можно, не пересекая края. Лента Мебиуса была открыта независимо немецкими математиками Августом Фердинандом Мебиусом и Иоганном Бенедиктом Листингом в 1858 году. В евклидовом пространстве существуют два типа полос Мебиуса в зависимости от направления закручивания: правые и левые (топологически они, однако неразличимы). Рассказывают, что открыть свой «лист» Мебиусу помогла служанка, сшившая однажды неправильно концы ленты. Модель ленты Мебиуса может легко быть сделана.Для этого надо взять достаточно вытятутую бумажную полоску и соединить концы полоски, предварительно повернув один из них на 180 градусов. Лист Мебиуса-поверхность неориентируемая: если отметить на нем небольшую окружность с фиксированным направлением обхода и двигать ее в доль листа Мебиуса, не пересекая границы, то можно прийти к первоначальному положению так,что направление обхода окружности изменится на противоположное. Ещё одно интересное свойство-связность. Если квадрат полоснуть бритвой от стороны к стороне, то он, естественно распадётся на два отдельных куска. Точно так же любой удар ножом разделит яблоко на две части. Чтобы располовинить кольцо нужно уже два разреза и два раза придётся резать бублик, если хотите угостить им двух друзей. А телефонный диск можно десять раз рассечь ножом от одной замкнутой кривой до другой, а он останется единым целым. Поэтому любой тополог скажет, что квадрат и ромашка-односвязны, кольцо и оправа от очков-двусвязны, а всяческие решетки, диски с отверстиями и подобные сложные фигуры-многосвязны. А лист Мебиуса? Конечно двусвязен, так как если разрезать его вдоль, он превратится не в два отдельных кольца, а в целую ленту. Если прекрутить ленту на два оборота то лист становится односвязным. Три оборота-связность снова равна двум.

И, наконец, то, что носит название «хроматический номер».Он равен максимальному числу областей, которые можно нарисовать на поверхности так, чтобы каждая из них имела общую границу со всеми другими. Если каждую такую область выкрасить по разному, то любой цвет должен соседствовать с любым другим. На листе бумаги даже если его склеить в кольцо ещё не удалось расположить пять цветных пятен любой формы, которые имели бы всеобщую границу. И на сфере и цилиндре их может быть не более четырех. Это значит хроматический номер этих поверхностей-четыре. На бублике число соответствуюших цветов равняется семи. Каков же хромотический номер листа Мебиуса? Как не поразительно шесть. У листа Мебиуса есть много других интересных свойств ,так например разрезая ленту вдоль, по середине вы не получите два кольца а уже одно двухстороннее, дважды закрученное кольцо которое называется «Афганская лента».А вот если разрезать ленту так же вдоль но только не посередине а на одну треть от края то вы действительно получите два кольца, одну длинную Афганскую ленту и другую сплетенную с ней широкую ленту Мебиуса. Разрезая ленту Мебиуса, закрученные более одного раза можно получить трилистники и другие интересные сочетания. Ленту можно изготовить из полоски обычной бумаги, достаточно повернуть один ёё конец на пол оборота (на 180 градусов), и склеить со вторым концом. Именно так в 1858 году этот объект открыл немецкий астрономии математик Август Фердинанд Мебиус.

В процессе работы, изучая ленту Мебиуса и ее особенности, я выяснил, что она является не только интересным для изучения математики объектом, но и может применяться в производстве и бытовых предметах. А самое главное, является иллюстрацией такого филосовско-математического понятия как бесконечность. И, наверное, со временем и развитием техники и технологий будут выявлены и другие возможности применения и изучены новые свойства этого интересного топологического объекта.