Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
1 слайд
Осторожно: «снегосход»!
Работу выполнила: Мухамодеева Алия Тагировна
Руководитель: Учитель физики МКОУ Кыштовской СОШ №2
Коленская Зоя Семеновна
2 слайд
Введение
Цели и задачи
Основная часть
1) Динамика движения снега
2) Анализ уравнений движения снега
3) Вычисление дальности полета снега при сходе его с крыши школы
Заключение
Литература
СОДЕРЖАНИЕ
3 слайд
ВВЕДЕНИЕ
4 слайд
Большая часть нашей страны расположена в тех климатических поясах, где зимой устанавливается постоянный снежный покров. Причем образуется он не только на земле в виде сугробов, но и на кровлях зданий. Ежегодно сходящие с крыш снежные лавины не только причиняют ущерб хозяйственным объектам, но и уносят жизни людей.
5 слайд
Во время оттепели нижний слой снега подтаивает и образует ледяную корку, а нарастающая за зиму масса снежного покрова в конечном итоге срывает ее с места и заставляет двигаться вниз по скату кровли, из-за чего и возникают лавинообразные сходы снега с крыш.
Почему снег сходит с крыш?
6 слайд
повреждение припаркованных около дома автомобилей;
Последствия
сломанные кустарники и деревья;
сорванная водосточная система;
деформированные скаты крыши;
тяжелые травмы и гибель людей, попавших под лавину.
Как бороться со снежными лавинами?
7 слайд
Для предотвращения таких ситуаций необходимо проводить следующие мероприятия:
установка специальных кровельных конструкций – снегозадержателей
огораживание весной территорий, прилегающих к стенам зданий
регулярная очистка кровли
8 слайд
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
9 слайд
Поскольку в нашей школе основное мероприятие, обеспечивающее безопасность – огораживание опасных с точки зрения снега территорий, то мы посчитали актуальным выяснение факторов, от которых зависит расстояние, на котором следует выставлять такое ограждение вблизи стен зданий.
10 слайд
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
11 слайд
1. Динамика движения снега
Вся траектория движения снега состоит из двух участков: АВ и ВС
12 слайд
На участке АВ снег движется равноускорено под действием трех сил:
а)силы тяжести 𝐹 тяж = 𝑚𝑔, здесь m – масса снега,
g = 9,8 м с 2 – ускорение
свободного падения,
б)силы трения 𝐹 тр = 𝜇𝑁,
здесь μ - коэффициент трения скольжения,
N – реакция опоры,
в)реакции опоры N.
13 слайд
На участке ВС снег движется под действием силы тяжести, сопротивление воздуха мы не учитывали, т. к. плотность снега весной велика по сравнению с плотностью воздуха.
g
14 слайд
Основная причина, по которой начинается сход снега – изменение силы трения, а именно: коэффициента трения.
Коэффициент трения зависит:
от характера соприкасающихся при движении тел
наличия смазки между ними.
15 слайд
Смазка в данном случае – вода. Она образуется от таяния снега, интенсивность этого процесса зависит от энергии теплового излучения Солнца, поглощаемой снегом, кровлей W.
𝑊 ~ 𝑃 солнца ∙ 𝑆 крыши ·𝑐𝑜𝑠 𝜓∙𝑡, здесь 𝑃 солнца – солнечная постоянная
𝑆 крыши – площадь крыши
Ψ – угол между нормалью к поверхности крыши и солнечными лучами
t – долгота дня.
16 слайд
17 слайд
Поглощение энергии зависит также от теплопроводности материала кровли.
Из таблицы различных строительных материалов:
18 слайд
F= Fтяж + Fтр + N
Fтяж+ Fтр + N = ma.
Fтяж x+ Fтрx + Nx = max
Fтяжy + F трy + Ny = may
m∙g∙sinα- μN= ma
-m∙g∙cos α + N = 0
19 слайд
a = g(sinα - μ∙cosα), здесь α – угол наклона крыши к горизонту
Н
sin α = h h 2 + l 2 , cos α= l h 2 + l 2 ,
Тогда a = 𝑔(ℎ− 𝜇𝑙) ℎ 2 + 𝑙 2
При равноускоренном движении (при условии 𝑣 0 =0):
𝑣=𝑎𝑡
𝑆= 𝑎 𝑡 2 2
υ = 2𝑎𝑆 = 2𝑔(ℎ− 𝜇𝑙) ℎ 2 + 𝑙 2 · ℎ 2 + 𝑙 2 = 2𝑔(ℎ− 𝜇𝑙) (1)
20 слайд
x = υxt + 𝑔 𝑥 𝑡 2 2 здесь t – время падения ,
y = υyt + 𝑔 𝑦 𝑡 2 2 x = L - дальность полета,
y =H - высота падения,
Т.к. 𝑔 𝑥 =0, то x = υx∙t, тогда:
(2).L = υ∙cosα∙t υx= υ∙cosα – проекция скорости снега на ось Х,
(3).H = υ ∙sinα∙t+ 𝑔 𝑡 2 2 υy =υ∙sinα – проекция скорости снега на ось Y
Решая второе уравнение относительно t, определили
время падения t = −υ∙𝑠𝑖𝑛𝛼+ υ 2 𝑠𝑖𝑛𝛼 2 +2𝑔𝐻 𝑔 ., (4)
и дальность полета L = υ∙cosα −υ∙𝑠𝑖𝑛𝛼+ υ 2 𝑠𝑖𝑛𝛼 2 +2𝑔𝐻 𝑔 . (5)
21 слайд
1. Зависимость дальности полета от высоты здания
2. Анализ уравнений движения снега
Из уравнения L = υ cos α −υ 𝑠𝑖𝑛 𝛼+ υ 2 𝑠𝑖𝑛 𝛼 2 +4𝑔𝐻 𝑔 (4) видно,
что L ~ 𝑯 . Графически качественная зависимость представлена ниже
Вывод 1:С увеличением высоты здания дальность падения увеличивается.
22 слайд
2.Зависимость дальности полета от угла наклона кровли
Преобразуя уравнения (1) и (2), получили уравнение зависимости L(𝛼) ,
L = (H - 𝑔 𝑡 2 2 )𝑐𝑡𝑔𝛼 (7) из которого видно, что L ~𝒄𝒕𝒈𝜶. Графически качественная зависимость представлена ниже
Вывод 2:, т.е., с увеличением угла наклона кровли дальность падения уменьшается.
23 слайд
α=10˚
α= 20˚
α=30˚
24 слайд
3.Зависимость дальности полета от коэффициента трения скольжения
Для выяснения зависимости дальности полета от коэффициента трения скольжения снега по кровле преобразовали уравнение (1),учитывая (5).
L = υ cos α∙t = 2𝑔(ℎ− 𝜇𝑙) cos α∙t , (6)
из которого видно, что L ~ 𝝁 . Графически качественная зависимость представлена ниже
Вывод 3: С увеличением коэффициента трения скольжения снега по кровле дальность падения уменьшается.
25 слайд
3.Вычисление дальности полета снега при сходе его с крыши школы
tg β = μ, β = 20°
Применив формулы
υ = 2𝑔(ℎ− 𝜇𝑙) ,
t = −𝛖∙𝒔𝒊𝒏 𝛼+ υ 2 𝑠𝑖𝑛 𝛼 2 +2𝑔𝐻 𝑔 ,
L = υ∙cosα∙t, вычислили L = 4,78м.
26 слайд
Из проектно-сметной документации школы
8,18 м
6,20 м
3,68 м
27 слайд
Взяв лист металлопрофиля и транспортир, измерили угол наклона листа β, при котором снег начинает скользить:
β=20˚
Т.к. tg β = μ, то μ=0,36
sin α = ℎ ℎ 2 + 𝑙 2
sin α = 3,68 м (3,68 м) 2 +( 6,2 м) 2 =0,51
По уравнению (1) находим скорость, с которой снег срывается с крыши:
υ = 2𝑔(ℎ− 𝜇𝑙) ,
υ = 2×10 м с 2 (3,68 м− 0,36×6,2 м) =5,38 м с
Вычисляем косинус угла наклона кровли:
cos α= 𝑙 ℎ 2 + 𝑙 2 ,
cos α= 6,2 м (3,68 м) 2 + (6,2 м) 2 =0,86
28 слайд
Согласно выражению (4), вычисляем время, за которое снег пройдет расстояние, равное Н:
t = −υ∙𝑠𝑖𝑛 𝛼+ υ 2 𝑠𝑖𝑛 𝛼 2 +2𝑔𝐻 𝑔
t = −5,38 м с × 0,51+ (5,38 м с ) 2 0,51 2 +2×10 м с 2 ×8,18 м 10 м с 2 =1,034 с
Теперь по уравнению (2) вычислим расстояние L, на котором упадет снег:
L = υ∙cosα∙t
L = 5,38 м с ×0,86×1,034 с= 4, 78 м.
29 слайд
Расстояние от стены здания школы, на котором было выставлено ограждение, было равно 5 м, снег падал в его пределах. Т.о. наши теоретические расчеты получают практическое подтверждение. Следовательно, их можно применить, рассчитывая расстояния от стен зданий до ограждений при сходе снега весной, обезопасив, таким образом, пешеходов
30 слайд
Заключение
31 слайд
Выполняя данную работу, мы обнаружили практическое подтверждение законов динамики и кинематики. В ходе работы мы выяснили, что наибольшее влияние на сход снега с крыши имеет коэффициент трения. Поэтому данная работа может иметь логическое продолжение: проведение исследований зависимости коэффициента трения скольжения от материала кровли, от её температуры, а также составление соответствующих таблиц, которые в значительной степени облегчат расчеты при выполнении работ по ограждению опасных участков вблизи стен при весенних «снегосходах».
32 слайд
Касьянов В.А. Физика.10 кл. Профильный уровень: учебник для общеобразовательных учреждений Дрофа Москва 2005г
В.А. Физика.11кл. Профильный уровень: учебник для общеобразовательных учреждений Дрофа Москва 2007г
Б.А.Воронцов-Вельяминов, Е.К.Страут Астрономия, 11 класс учебник для общеобразовательных учреждений Дрофа Москва 2009г
Савельев И.В Курс общей физики: Учебник Формат: PDF Количество страниц: 1493. mirknig.com›2007/10/24/kurs_obshhejj_fiziki.html
Литература
33 слайд
Спасибо за внимание!
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Тезисы к презентацииЕжегодно сходящие с крыш снежные лавины не только причиняют ущерб хозяйственным объектам, но и уносят жизни людей. Мы посчитали актуальным выяснение факторов, от которых зависит расстояние, на котором следует выставлять такое ограждение вблизи стен зданий.Применив основные уравнения динамики и кинематики, мы рассмотрели движение снега при его сходе весной. Вся траектория движения снега состоит из двух участков. На первом участке снег движется прямолинейно равноускоренно под действием трех сил: силы тяжести Fтяж, силы трения F тр и реакции опоры N. На втором участке траектории снег движется под действием силы тяжести, сопротивление воздуха мы не учитывали. Для описания этих движений использовали 2-ой закон Ньютона и уравнения кинематики. При этом выяснили, что главный фактор, вызывающий сход снега, - агрегатные изменения в пограничном с крышей слое снега. На основе всех полученных уравнений, мы провели анализ зависимостей дальностей полета от высоты здания, угла наклона кровли и коэффициента трения скольжения.В ходе работы мы столкнулись с необходимостью пополнить знания по теории теплового излучения, работали со справочной литературой в основном из интернета. Мы произвели конкретные расчеты для нашей школы. С этой целью мы ознакомились с проектно-сметной документацией школы, выписали из неё высоту и ширину здания, высоту кровли в коньке. Т.о. наши теоретические расчеты получили практическое подтверждение.Считаем, что работа имеет практическое применение. А также может иметь логическое продолжение: проведение исследований зависимости коэффициента трения скольжения от материала кровли, от её температуры, составление соответствующих таблиц, которые в значительной степени облегчат расчеты при выполнении работ по ограждению опасных участков при весенних «снегосходах».
6 625 325 материалов в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Козлова Алена Юрьевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материалВаша скидка на курсы
40%Курс повышения квалификации
72 ч.
Курс повышения квалификации
36 ч. — 180 ч.
Курс профессиональной переподготовки
300/600 ч.
Мини-курс
6 ч.
Мини-курс
3 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.