Данная статья является реферативным изложением основной работы. Полный текст научной работы, приложения, иллюстрации и иные дополнительные материалы доступны на сайте II Международного конкурса научно-исследовательских и творческих работ учащихся «Старт в науке» по ссылке: https://www.school-science.ru/2017/11/27391.
Проблема, которую мы пытаемся решить, заключается в следующем: среди многих обучающихся, мечтающих стать военными бытует мнение, что самое главное для военного – это его физическая подготовка, т.е. тренированность тела, однако они упускают из виду то, что современная армия сейчас настолько оснащена технически, что грамотным военным специалистом без знания специальных предметов, физики в том числе, стать невозможно. Решая задачи по физике можно отметить, что во многих из них объектом являются формализованные тела – шарики, бруски, тележки. Обучающимся, готовящимся стать военными было бы интересно решать задачи с соответствующим содержанием. И, конечно же, лучший способ познать тот или иной закон физики, усвоить понятие – провести опыт. Но пока в нашей школе демонстрационных приборов для такой работы не хватает, а для изучения некоторых тем их нет вообще, поэтому мы попытались решить проблему с демонстрациями по теме «Реактивное движение».
Актуальность выбранной темы обусловлена значением изучения законов сохранения импульса для мировоззрения школьника, показывая диалектику природы в части взаимосвязи и взаимообусловленности явлений природы. Реактивное движение является одним из важных случаев практического использования закона сохранения импульса, что приближает школьников к понятию того, что физика не застывший гранит науки, а современный инструмент, который способствует развитию техники мирной и военной.
Поступая в кадетские школы, корпуса, другие специализированные образовательные учреждения, обучающиеся мечтают стать военными, служить Родине, их интерес направлен на изучение истории появления военной техники, ее современное состояние. Безусловно, применение теории реактивного движения в современной военной технике – один из интереснейших аспектов, который можно раскрыть при изучении на уроках физики тем «Закон сохранения импульса и энергии», «Реактивное движение».
Цель: показать на примере развития реактивных систем залпового огня в России практическое использование закона сохранения импульса.
Задачи:
1. Проанализировать методическую литературу и материалы интернет-пространства по рассматриваемому вопросу.
2. Раскрыть исторический аспект вопроса.
3. Систематизировать данные о российских реактивных системах залпового огня.
4. Составить физические задачи с техническими данными реактивных систем залпового огня.
5. Приготовить демонстрации реактивного движения, изготовить прибор «сегнерово колесо».
6. Выступить с теоретическим материалом и приборами перед учащимися МАОУ КШ с объяснением принципа действия и демонстрацией; прорешать в классе составленные авторами задачи.
Предмет исследования: реактивное движение
Объект исследования: изучение реактивного движения в специализированной (кадетской) школе.
Анализируя используемую литературу и интернет – источники можно отметить, что исторический аспект развития реактивных систем залпового огня представлен подробно, интересно у таких авторов как Самардяк В.А., Симонов Н.С. Представлено много реферативных работ на тему «Реактивное движение», например, учащейся 11 класса Лимоновой Т. На таких сайтах, как «Военная техника. Вооружение России и мира», можно найти интересующую информацию по любому виду как российского, так и зарубежного вооружения. Хорошо и много описано опытов по демонстрации реактивного движения в методической литературе для учителей физики, на сайтах учителе физики, в представленных учителями методических разработках уроков. Что не встречается, так это физические задачи с военно-техническим содержанием для школьников.
Мы считаем нашим вкладом в решение увиденных нами проблем проведенную просветительскую работу среди одноклассников, составление нами оригинальных задач, пополнение кабинета физики самодельными приборами.
Задачи исследования
Решая задачи по физике можно приобрести новые знания и навыки, развить в себе настойчивость, приобщиться к физическому творчеству, проявить компетентностный подход к изучаемому предмету. Как нам представляется, наиболее эффективно и результативно развитие физического творчества проявляется при составлении физических задач преподавателем и учащимися, где отражается систематическое применение материалов по физике, элементов производственного процесса. Компетентное творчество прослеживается на всех этапах составления задач по физике. Нашей целью было составить несколько задач по собранным тактико-техническим характеристикам РСЗО, предложить их для решения одноклассникам. Это задание оказалось и интересным и сложным, потребовало дополнительных знаний, например, понимания того, что есть «радиус действия летательного аппарата», «гомогенная броня».
1. Сравнить вес реактивной системы залпового огня БМ-21 «Град», проходящей выпуклый мост, имеющий радиус 25 метров в боевом положении, если масса установки в боевом положении 13,7 т., скорость 75 км/ч и автокрана Галичанин КС 55713-6 массой 23000 кг, движущегося с той же скоростью по данному мосту.
2. Реактивная система залпового огня БМ-21 «Град» выполняет задачу – поразить условного противника, находящегося на расстоянии максимальной дальности стрельбы (40 км). Учитывая, что в верхней точке траектории скорость полета снаряда 690 м/с, рассчитать высоту подъема снаряда и угол, под которым необходимо произвести выстрел.
3. Беспилотный летательный аппарат снабженный пульсирующим воздушно-реактивным двигателем и раскрываемыми после отделения тандемно расположенными крыльями большого удлинения запущен с РСЗО «Смерч». Рассчитать радиус действия аппарата, если он способен осуществлять программный разведывательный полет продолжительностью до получаса со скоростью до 145 км/час.
4. Реактивных снаряд с боевой частью массой 25 кг, выпущен РСЗО «Торнадо – Г», пробил 100 мм гомогенной брони при скорости подхода к цели 400 м/с. Рассчитать работу снаряда по пробиванию брони и ускорение, с которым он двигался внутри брони.
5. Реактивный снаряд 9М59, выпущенный РСЗО «Ураган», при подходе к цели имеет скорость около 400 м/c, рассчитайте какой энергией обладает снаряд, если масса его боевой части 100 кг.
6. Рассчитать, с каким ускорением двигался внутри направляющей реактивный снаряд РСЗО «Катюша», если длина направляющих 5м, а дульная скорость вылета снаряда 70 м/с.
Опыты, демонстрирующие реактивное движение
Демонстраций реактивного движения описано в методической литературе много: движение изогнутой трубки, соединенной с воронкой, наполненной водой; вращение сегнерова колеса; движение реактивной тележки, движение ракеты, многочисленные опыты с воздушным шариком.
Мы выбрали следующие и продемонстрировали их перед учащимися нашей школы во время изучения темы «Реактивное движение».
Реактивная рыбка
Ход опыта: на листе картона с помощью линейки и карандаша нарисовать рыбку длиной 5-7 сантиметров. Диаметр отверстия в середине рыбки должен составлять 5-7 миллиметров, а ширина канала между отверстием и хвостом – 1-2 миллиметра. Наполнить тазик или большую миску водой и аккуратно поместить на неё рыбку так, чтобы её нижняя сторона была смочена, а верхняя оставалась сухой. Это удобно сделать с помощью вилки: положи рыбку на зубья, а затем осторожно опустить на воду. После набрать в пипетку растительного масла или мыльного раствора, капнуть в отверстие рыбки 2-3 капли.
Результат: наблюдаем движение рыбки. Для того, что бы опыт был нагляден, поставить наклонно большое зеркало.
Объяснение: масло (мыльный раствор) из отверстия потечёт по каналу в сторону хвоста, а рыбка начнёт двигаться в противоположную сторону. Растительное масло не смешивается с водой: попадая на её поверхность, оно растекается тонкой плёнкой. Когда ты капаешь масло в отверстие рыбки, оно стремится растечься по поверхности воды и направляется по каналу к хвосту. При этом возникает сила, толкающая рыбку в противоположную сторону. Чем быстрее вытекает масло, тем больше эта сила и тем стремительнее плывёт рыбка. Вытекающее масло – это жидкая реактивная струя, которая придаёт рыбке реактивную тягу.
Полет шарика
Ход опыта: Пропустить шпагат или прочную нить через трубочку. Концы шпагата привязать (или удерживать в руках), хорошо натянув, через всю комнату. Надуть шарик. С помощью скотча (изоленты) прикрепить шарик под трубочкой и освободить отверстие шарика.
Результат: шарик быстро начнет перемещаться вдоль шпагата.
Объяснение: Когда отверстие в шарике открылось, из него вырвалась струя сжатого воздуха. Она создала реактивную силу, толкнувшую шарик в обратном направлении.
Сегнерово колесо
Сегнерово колесо – устройство, основанное на реактивном действии вытекающей воды, было изобретено венгерским учёным Я.А. Сегнером (J.A. Segner) в 1750 и явилось прообразом гидравлической турбины. С. к. состоит из вертикальной подводящей трубы, на которой укреплена свободно вращающаяся горизонтальная труба с горизонтальными же отогнутыми в противоположные стороны открытыми концами; через них жидкость вытекает, приводя С. к. во вращение. С. к. служит главным образом как демонстрационный прибор;
Ход опыта: Сделать модель «Сегнерово колесо» по любому из предложенных вариантов в методической литературе. Например, впаять в пластиковую бутылку с помощью клеевого пистолета две пластиковые соломинки, подвесить бутылку на штатив и залить в нее воды.
Результат: вода выливается из соломинок, бутылка вращается.
Объяснение: Вода, вырываясь из отверстий соломинок, создает реактивную силу, вращающую бутылку.
Заключение
В ходе работы мы проанализировали 10 источников методической, научно-популярной литературы, рассмотрели историю развития реактивных систем залпового огня, систематизировали данные по РСЗО, стоящих на вооружении в России.
Мы составили 6 задач с техническими данными реактивных систем залпового огня, решали их на уроках физики с одноклассниками. Приготовили демонстрации реактивного движения, изготовили прибор «сегнерово колесо».
С материалом, подобранным в ходе исследования, мы выступили на научном обществе учащихся МАОУ КШ, наше выступление вызвало интерес и одобрение товарищей.
Библиографическая ссылка
Журавель А.С., Краус И.В. РЕАКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ В ВОЕННОЙ ТЕХНИКЕ: РОССИЙСКИЕ РЕАКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ ЗАЛПОВОГО ОГНЯ // Международный школьный научный вестник. – 2016. – № 3. ;URL: https://school-herald.ru/ru/article/view?id=75 (дата обращения: 18.04.2024).