БЖДПохожие презентации:
Защита транспортных средств от атмосферного электричества
Выполнил: Научный руководитель: к.п.н., доцент Генварева Юлия Анатольевна Цель нашего исследования – теоретически обосновать природу образования электричества в атмосфере и экспериментально проверить необходимые условия для появления линейной молнии, предложить средства и методы защиты транспортных средств от атмосферного электричества.
В соответствии с поставленной целью определены задачи исследования: 1)изучить научно-популярную литературу по данной проблеме;
2)рассмотреть гипотезы о природе атмосферного электричества различных представителей науки;
3)изучить физическую природу и опасные факторы атмосферного электричества ;
4)провести наблюдения за частотой возникновения молний от следующих природных условий: 1) температура 2) давление 3) сила ветра 4) облачность 5) вид осадков.
5)проанализировать методы и средства защиты транспортных средств от атмосферного электричества Актуальность: в последнее время интерес к проблеме защиты транспортных средств от атмосферного элетричества резко возрос.
Прежде всего, это обусловлено пониманием атмоcферного электричества как важного фактора окружающей среды, тесно взаимосвязанного с другими составляющими природного комплекса планеты и воздействующего на жизнедеятельность человека.
Наряду с известными эффектами (выведение из строя систем электронного обеспечения, воздействие на авиацию, пожароопасность) и совершенствованием методов их контроля, все большее внимание привлекают проблемы электромагнитного загрязнения и его воздействия на экосистемы и человека, а также роли глобальной электрической цепи в системе солнечно- земных связей и климатической системе Земли.
Очевидно, что данная область исследований чрезвычайно насыщена интересной физикой.
Можно не сомневаться, что активная работа здесь не только поможет разобраться со «старыми» загадками атмосферного электричества, но и принесет множество новых.
Объект исследования – процесс образования атмосферного электричества.
Предмет исследования – условия образования линейной молнии и средства защиты транспортных средств .
Гипотеза - возможности наблюдения за условиями, необходимыми для появления линейной молнии становятся благоприятными при соблюдении следующих условий: Если изучение природы молнии ведется теоретически и в процессе наблюдения.
Если наблюдения ведутся ежедневно.
Для проведения исследования по данной теме мы использовали следующие методы научного познания: общелогические методы (анализ, синтез, абстрагирование, обобщение, аналогия, классификация) научные методы эмпирического исследования (наблюдение, описание, сравнение) научные методы теоретического исследования (формализация, аксиоматизация, восхождение от абстрактного к конкретному, мысленный эксперимент).
Оглавление IВведение IIОсновная часть Глава 1.Теоретическая часть Историческая справка об исследовании атмосферного электричества Гипотезы о природе атмосферного электричества Физическая природа и опасные факторы атмосферного электричества Защита транспортных средств от атмосферного электричества Глава 2.
Практическая часть III Заключение Список литературы Историческая справка об исследовании атмосферного электричества Начало изучению атмосферного электричества было положено в XVIII веке американским учёным Бенджамином Франклином, экспериментально установившим электрическую природу молнии, и русским учёным Михаилом Ломоносовым — автором первой гипотезы, объясняющей электризацию грозовых облаков.
В XX веке были открыты проводящие слои атмосферы, лежащие на высоте более 60—100 км (ионосфера, магнитосфера Земли), установлена электрическая природа полярных сияний и обнаружен ряд других явлений.
Развитие космонавтики позволило начать изучение электрических явлений в более высоких слоях атмосферы прямыми методами.
Две основные современные теории атмосферного электричества были созданы английским учёным Ч.
Вильсоном и советским учёным Я.
И.
Френкелем.
Согласно теории Вильсона, Земля и ионосфера играют роль обкладок конденсатора, заряжаемого грозовыми облаками.
Возникающая между обкладками разность потенциалов приводит к появлению электрического поля атмосферы.
По теории Френкеля, электрическое поле атмосферы объясняется всецело электрическими явлениями, происходящими в тропосфере, — поляризацией облаков и их взаимодействием с Землёй, а ионосфера не играет существенной роли в протекании атмосферных электрических процессов.
Гипотезы о природе атмосферного электричества Атмосферное электричество ́́ — совокупность электрических явлений в атмосфере , а также раздел физики атмосферы , изучающий эти явления.
При исследовании атмосферного электричества изучают электрическое поле в атмосфере, её ионизацию и электрическая проводимость, электрические токи в ней, объёмные заряды , заряды облаков и осадков, грозовые разряды и многое другое.
Все проявления атмосферного электричества тесно связаны между собой и на их развитие сильно влияют локальные метеорологические факторы.
К области атмосферного электричества обычно относят процессы, происходящие в тропосфере и стратосфере.
Защита транспортных средств от атмосферного электричества (самолеты) Примеры Удар молнии в самолет Airbus A380 Во время Великой Отечественной войны, 30 мая 1943 года, самолет Ил-4, пролетавший через грозовой фронт, получил удар молнией, загорелся и упал.
14 августа 2010 года в приземляющийся самолет колумбийской авиакомпании ударила молния.
Самолет раскололся на части при приземлении.
Пострадало 114 человек, 1 погиб.
12 мая 2011 года в приземляющийся в аэропорт Хитроу (Лондон) самолет типа Airbus A380 авиакомпании «Emirates» ударила молния.
Самолет и никто из находившихся на борту не пострадал.
По статистике, ежегодно в каждый самолет попадает по несколько ударов молний — во время, когда он преодолевает грозовой фронт во время взлета или посадки.
Последствия Так как большинство современных самолетов (американские Boeing, европейские Airbus, российские Ту и др.) имеют защиту от электрических разрядов и приспособлены для полетов в любую погоду — удар молнии в них проходит без последствий.
При этом самолеты, в которые ударяла молния, после посадки подробно просматривают на предмет целостности обшивки корпуса.
Удар молнии в корпус самолета старого типа, без защиты от электрических разрядов, может привести к пожару, порче обшивки и падению самолета.
Возможно выведение из строя бортовых электросистем самолета, навигационного оборудования.
Защита Все современные модели пассажирских и военных самолетов имеют защиту от удара молнии в обшивку.
На самолет устанавливаются электростатические разрядники, которые обычно находятся на концах крыльев.
Если в самолет ударит молния — они отводят электричество в воздух.
Бортовые электросистемы самолета экранированы, что защищает их от электромагнитного излучения, которое вызывает молния Защита транспортных средств от атмосферного электричества (поезда) Михаил Сцепин, заместитель заведующего отделением безопасности движения Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта: – В поездах и электричках предусмотрена молниезащита.
На вагонах с определенными промежутками стоят заземляющие устройства – молниеотводы.
Внутри вагонов во время грозы находиться безопасно.
Там все сделано из материалов, не проводящих электрический ток, – текстолита, дерева, пластика.
Снаружи за вагон, конечно, руками лучше не хвататься.
На железной дороге все рельсы заземлены.
При ударе молнии в рельс срабатывает автоматика, если есть сильный скачок напряжения, линия обесточится, электрички встанут.
Глава 2.
Практическая часть Цель исследования – выявить условия, влияющие на появление линейной молнии.
В течение двух месяцев и 6 дней проводились наблюдения за природными явлениями в г.Оренбурге.
Ежедневно в 8 часов утра, в 13 часов дня, в 19 часов вечера измерялись: - температура воздуха - атмосферное давление - сила ветра - облачность, вид облаков.
Показания температуры воздуха брались с показания термометра, установленного в тени.
Давление измерялось с помощью барометра.
Сведения о силе ветра, облачности были взяты из прогноза погоды.
Полученные сведения представлены в таблице: 1516171819202122232425262728 Температура воздуха в 8 часов 17,522211925262321151718191720 В 13 часов3233322836373634182124252225 В19 часов2432282432332119212223241923 Средняя24,5292723,6313226,624,618202122,619,3 22,6 Давление752751751749747745740736743747739737740735 Сила ветра3-64-73-65-62-52-53-63-63-63-63-63-63-63-6 ОблачностьНизкаяВысокаянизкаясредняянизкаянизкаявысокаявысокаявысокаявысокаявысокаявысокаявысокая средняя Вид облаковперистыеКучевыеперистыекучевыеперистыеперистыекучевыекучевыекучевыекучевыекучевыекучевыекучевые кучевые Вид осадковдождьдождьдождьдождьдождьдождьдождьдождь Другие явленияГрозагрозагрозагрозагрозагроза III Выводы Из проведенного исследования можно сделать следующие выводы о природных условиях, предшествующих линейной молнии: Понижение давления;
Повышение температуры;
Вечерняя температура остается высокой в грозовой день;
Сила ветра в грозовой день либо увеличивается, либо остается такой же;
В грозовой день облачность чаще всего высокая;
Грозы появляются только при кучевых облаках.
В этой части были представлены графики давления и температуры, по которым можно предположить, какой день был грозовым.
Проанализированы виды молниеотводов и их применение на различных видах транспорта, обеспечивающих безопасность движения Список литературы: Список литературы.
1.
Базелян Э.М., Райзер В.П.
Физика молнии и молниезащиты.
М., 2001.
2.
Барри Дж.
.
Шаровая молния и четочная молния.
Пер.
с англ., Мир, М., 1983.
3.
Франк-Каменецкий Д.Л.
Плазма – четвертое состояние вещества.
– М: Атомиздат, 1968.
4.
"Физика атмосферы: электрические эффекты, радиофизические методы исследований".
Труды Совещания по Программе ОФН и ОНЗ РАН / Ред.
Г.С.Голицын, Е.А.Мареев.
Н.Новгород, 2003.
5.
Стаханов.
И.П.
О физической природе шаровой молнии.
– М: Энергоатомиздат, 1985.
6.
Стаханов И.П.
Физическая природа шаровой молнии.
– М: Атомиздат, 1979.
7.
Тарасов Л.В.
Физика в природе.
– М: «Просвещение», 1988.
8.
Мир физики: Научно-художественная лит-ра / Оформление Б.
Чупрынина.
– 2-е изд.
– М.: Дет.
лит-ра., 1987 – 271с., ил.
9.
Дмитриев М.Т.
Природа 6, 1967.
10.
Вьюгова Н.
М.
Решение задач о молниях.
Физика.
Первое сентября № 1 2006.
11.
Капица П.Л.
О природе шаровой молнии.
Докл.
АН СССР, т.
101, №2, стр.
245, 1955.
12.
Дендебер С.
В , Л.
В.
Зуева, Т.
В.
Иванникова и др.
Электив 9: Физика.
Химия.
Биология: конструктор элективных курсов (межпредметных и предметно-ориентированных).
Кн.
1.
– М.
5 за знания, 2006 г.
13.
Физический энциклопедический словарь.
/ Под ред.
А.М.
Прохорова.
– М: «Советская
В соответствии с поставленной целью определены задачи исследования: 1)изучить научно-популярную литературу по данной проблеме;
2)рассмотреть гипотезы о природе атмосферного электричества различных представителей науки;
3)изучить физическую природу и опасные факторы атмосферного электричества ;
4)провести наблюдения за частотой возникновения молний от следующих природных условий: 1) температура 2) давление 3) сила ветра 4) облачность 5) вид осадков.
5)проанализировать методы и средства защиты транспортных средств от атмосферного электричества Актуальность: в последнее время интерес к проблеме защиты транспортных средств от атмосферного элетричества резко возрос.
Прежде всего, это обусловлено пониманием атмоcферного электричества как важного фактора окружающей среды, тесно взаимосвязанного с другими составляющими природного комплекса планеты и воздействующего на жизнедеятельность человека.
Наряду с известными эффектами (выведение из строя систем электронного обеспечения, воздействие на авиацию, пожароопасность) и совершенствованием методов их контроля, все большее внимание привлекают проблемы электромагнитного загрязнения и его воздействия на экосистемы и человека, а также роли глобальной электрической цепи в системе солнечно- земных связей и климатической системе Земли.
Очевидно, что данная область исследований чрезвычайно насыщена интересной физикой.
Можно не сомневаться, что активная работа здесь не только поможет разобраться со «старыми» загадками атмосферного электричества, но и принесет множество новых.
Объект исследования – процесс образования атмосферного электричества.
Предмет исследования – условия образования линейной молнии и средства защиты транспортных средств .
Гипотеза - возможности наблюдения за условиями, необходимыми для появления линейной молнии становятся благоприятными при соблюдении следующих условий: Если изучение природы молнии ведется теоретически и в процессе наблюдения.
Если наблюдения ведутся ежедневно.
Для проведения исследования по данной теме мы использовали следующие методы научного познания: общелогические методы (анализ, синтез, абстрагирование, обобщение, аналогия, классификация) научные методы эмпирического исследования (наблюдение, описание, сравнение) научные методы теоретического исследования (формализация, аксиоматизация, восхождение от абстрактного к конкретному, мысленный эксперимент).
Оглавление IВведение IIОсновная часть Глава 1.Теоретическая часть Историческая справка об исследовании атмосферного электричества Гипотезы о природе атмосферного электричества Физическая природа и опасные факторы атмосферного электричества Защита транспортных средств от атмосферного электричества Глава 2.
Практическая часть III Заключение Список литературы Историческая справка об исследовании атмосферного электричества Начало изучению атмосферного электричества было положено в XVIII веке американским учёным Бенджамином Франклином, экспериментально установившим электрическую природу молнии, и русским учёным Михаилом Ломоносовым — автором первой гипотезы, объясняющей электризацию грозовых облаков.
В XX веке были открыты проводящие слои атмосферы, лежащие на высоте более 60—100 км (ионосфера, магнитосфера Земли), установлена электрическая природа полярных сияний и обнаружен ряд других явлений.
Развитие космонавтики позволило начать изучение электрических явлений в более высоких слоях атмосферы прямыми методами.
Две основные современные теории атмосферного электричества были созданы английским учёным Ч.
Вильсоном и советским учёным Я.
И.
Френкелем.
Согласно теории Вильсона, Земля и ионосфера играют роль обкладок конденсатора, заряжаемого грозовыми облаками.
Возникающая между обкладками разность потенциалов приводит к появлению электрического поля атмосферы.
По теории Френкеля, электрическое поле атмосферы объясняется всецело электрическими явлениями, происходящими в тропосфере, — поляризацией облаков и их взаимодействием с Землёй, а ионосфера не играет существенной роли в протекании атмосферных электрических процессов.
Гипотезы о природе атмосферного электричества Атмосферное электричество ́́ — совокупность электрических явлений в атмосфере , а также раздел физики атмосферы , изучающий эти явления.
При исследовании атмосферного электричества изучают электрическое поле в атмосфере, её ионизацию и электрическая проводимость, электрические токи в ней, объёмные заряды , заряды облаков и осадков, грозовые разряды и многое другое.
Все проявления атмосферного электричества тесно связаны между собой и на их развитие сильно влияют локальные метеорологические факторы.
К области атмосферного электричества обычно относят процессы, происходящие в тропосфере и стратосфере.
Защита транспортных средств от атмосферного электричества (самолеты) Примеры Удар молнии в самолет Airbus A380 Во время Великой Отечественной войны, 30 мая 1943 года, самолет Ил-4, пролетавший через грозовой фронт, получил удар молнией, загорелся и упал.
14 августа 2010 года в приземляющийся самолет колумбийской авиакомпании ударила молния.
Самолет раскололся на части при приземлении.
Пострадало 114 человек, 1 погиб.
12 мая 2011 года в приземляющийся в аэропорт Хитроу (Лондон) самолет типа Airbus A380 авиакомпании «Emirates» ударила молния.
Самолет и никто из находившихся на борту не пострадал.
По статистике, ежегодно в каждый самолет попадает по несколько ударов молний — во время, когда он преодолевает грозовой фронт во время взлета или посадки.
Последствия Так как большинство современных самолетов (американские Boeing, европейские Airbus, российские Ту и др.) имеют защиту от электрических разрядов и приспособлены для полетов в любую погоду — удар молнии в них проходит без последствий.
При этом самолеты, в которые ударяла молния, после посадки подробно просматривают на предмет целостности обшивки корпуса.
Удар молнии в корпус самолета старого типа, без защиты от электрических разрядов, может привести к пожару, порче обшивки и падению самолета.
Возможно выведение из строя бортовых электросистем самолета, навигационного оборудования.
Защита Все современные модели пассажирских и военных самолетов имеют защиту от удара молнии в обшивку.
На самолет устанавливаются электростатические разрядники, которые обычно находятся на концах крыльев.
Если в самолет ударит молния — они отводят электричество в воздух.
Бортовые электросистемы самолета экранированы, что защищает их от электромагнитного излучения, которое вызывает молния Защита транспортных средств от атмосферного электричества (поезда) Михаил Сцепин, заместитель заведующего отделением безопасности движения Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта: – В поездах и электричках предусмотрена молниезащита.
На вагонах с определенными промежутками стоят заземляющие устройства – молниеотводы.
Внутри вагонов во время грозы находиться безопасно.
Там все сделано из материалов, не проводящих электрический ток, – текстолита, дерева, пластика.
Снаружи за вагон, конечно, руками лучше не хвататься.
На железной дороге все рельсы заземлены.
При ударе молнии в рельс срабатывает автоматика, если есть сильный скачок напряжения, линия обесточится, электрички встанут.
Глава 2.
Практическая часть Цель исследования – выявить условия, влияющие на появление линейной молнии.
В течение двух месяцев и 6 дней проводились наблюдения за природными явлениями в г.Оренбурге.
Ежедневно в 8 часов утра, в 13 часов дня, в 19 часов вечера измерялись: - температура воздуха - атмосферное давление - сила ветра - облачность, вид облаков.
Показания температуры воздуха брались с показания термометра, установленного в тени.
Давление измерялось с помощью барометра.
Сведения о силе ветра, облачности были взяты из прогноза погоды.
Полученные сведения представлены в таблице: 1516171819202122232425262728 Температура воздуха в 8 часов 17,522211925262321151718191720 В 13 часов3233322836373634182124252225 В19 часов2432282432332119212223241923 Средняя24,5292723,6313226,624,618202122,619,3 22,6 Давление752751751749747745740736743747739737740735 Сила ветра3-64-73-65-62-52-53-63-63-63-63-63-63-63-6 ОблачностьНизкаяВысокаянизкаясредняянизкаянизкаявысокаявысокаявысокаявысокаявысокаявысокаявысокая средняя Вид облаковперистыеКучевыеперистыекучевыеперистыеперистыекучевыекучевыекучевыекучевыекучевыекучевыекучевые кучевые Вид осадковдождьдождьдождьдождьдождьдождьдождьдождь Другие явленияГрозагрозагрозагрозагрозагроза III Выводы Из проведенного исследования можно сделать следующие выводы о природных условиях, предшествующих линейной молнии: Понижение давления;
Повышение температуры;
Вечерняя температура остается высокой в грозовой день;
Сила ветра в грозовой день либо увеличивается, либо остается такой же;
В грозовой день облачность чаще всего высокая;
Грозы появляются только при кучевых облаках.
В этой части были представлены графики давления и температуры, по которым можно предположить, какой день был грозовым.
Проанализированы виды молниеотводов и их применение на различных видах транспорта, обеспечивающих безопасность движения Список литературы: Список литературы.
1.
Базелян Э.М., Райзер В.П.
Физика молнии и молниезащиты.
М., 2001.
2.
Барри Дж.
.
Шаровая молния и четочная молния.
Пер.
с англ., Мир, М., 1983.
3.
Франк-Каменецкий Д.Л.
Плазма – четвертое состояние вещества.
– М: Атомиздат, 1968.
4.
"Физика атмосферы: электрические эффекты, радиофизические методы исследований".
Труды Совещания по Программе ОФН и ОНЗ РАН / Ред.
Г.С.Голицын, Е.А.Мареев.
Н.Новгород, 2003.
5.
Стаханов.
И.П.
О физической природе шаровой молнии.
– М: Энергоатомиздат, 1985.
6.
Стаханов И.П.
Физическая природа шаровой молнии.
– М: Атомиздат, 1979.
7.
Тарасов Л.В.
Физика в природе.
– М: «Просвещение», 1988.
8.
Мир физики: Научно-художественная лит-ра / Оформление Б.
Чупрынина.
– 2-е изд.
– М.: Дет.
лит-ра., 1987 – 271с., ил.
9.
Дмитриев М.Т.
Природа 6, 1967.
10.
Вьюгова Н.
М.
Решение задач о молниях.
Физика.
Первое сентября № 1 2006.
11.
Капица П.Л.
О природе шаровой молнии.
Докл.
АН СССР, т.
101, №2, стр.
245, 1955.
12.
Дендебер С.
В , Л.
В.
Зуева, Т.
В.
Иванникова и др.
Электив 9: Физика.
Химия.
Биология: конструктор элективных курсов (межпредметных и предметно-ориентированных).
Кн.
1.
– М.
5 за знания, 2006 г.
13.
Физический энциклопедический словарь.
/ Под ред.
А.М.
Прохорова.
– М: «Советская