Проєкт з фізики "Відкриваючи небо з парашутом"

У процесі дослыдницькоъ роботи над навчальним проєктом з фізики на тему «Відкриваючи небо з парашутом» учень 9 класу дослідив історію виникнення і розвитку парашута, визначив класифікацію парашутів і влаштування та призначення частин парашута, а також визначив зацікавленість однокласників до здійснення стрибків з парашутом.

Докладніше про роботу:

У індивідуальному дослідницькому проєкті на тему «Відкриваючи небо з парашутом» учень 9 класу в рамках предмету "фізика" дослідив конструкцію різних парашутів та порівняв декалька основних видів парашутів. В дослідницькій роботі зроблено висновки про набуття парашутами поширення, про їх різні види і класифікації. Круглі та овальні куполи зі спорту поступово «витіснили» куполи нового покоління.

Зміст

Вступ

1. Походження та історія розвитку парашута
2. Класифікація та влаштування парашутів
3. Конструкція парашута
4. Порівняння видів парашутів
5. Організація дослідження та його аналіз

Висновок
Список використаних джерел

Мрія стрибнути з парашутом, напевно, з'являється у багатьох людей, особливо у хлопчиків у підлітковому віці. Адже це і можливість випробувати себе, і подолання страху, і бажання польоту, і спосіб отримання нових вражень. Така мрія виникла і в мене.

Чому б і мені не вдягнути парашут і не зробити крок у бездонне небо, а потім повільно і плавно падати, оглядаючи з висоти навколишню землю?! Але чи зможу я, чи впораюся? Ці та інші питання я ставив собі доти, доки, нарешті, не вирішив випробувати себе.

У моєму оточенні мало хлопців, які захоплюються парашутним спортом, тому що в нашому селі немає установи, яка б займалася організацією парашутних стрибків, а ще не кожен може собі дозволити стрибки через їхню недешеву вартість. Основна маса тих, хто хоче зробити парашутний стрибок – підлітки, які ще не заробляють.

Але, спілкуючись з хлопцями, я дійшов висновку: цей проєкт може стати актуальним не тільки для мене, оскільки сприяє вирішенню кількох проблем:

• відволікає підлітків від так званої вулиці;
• сприяє залученню молоді до участі у технічних видах спорту;
• має вплив на школярів у патріотичному вихованні;
• сприяє профорієнтації, вибору навчання у льотних чи десантних військових училищах.

Мета: вивчення характеристик різних видів парашута. Для досягнення мети треба вирішити такі завдання:

1. Вивчити історію виникнення та розвитку парашута за допомогою методу аналізу теоретичної літератури.
2. Вивчити класифікацію парашутів і сформувати уявлення про влаштування та призначення частин парашута, використовуючи метод аналізу методичної літератури.
3. Визначити інтерес однокласників до здійснення парашутних стрибків, використовуючи метод анкетування.
4. Вивчити отриману анкетну інформацію за допомогою математичного підрахунку статистичних даних.

Об'єкт дослідження – парашут.
Предмет дослідження – швидкість опускання різних видів парашутів.

Гіпотеза: Можу припустити, що різні види парашутів мають різну швидкість опускання.

Методи дослідження:

• теоретичний;
• математичний підрахунок одержаних даних;
• соціологічне опитування.

Даний дослідницький проєкт "Відкриваючи небо з парашутом" та його результати можуть сприяти зайняти молодих людей найцікавішою справою – парашутними стрибками та вказати можливий шлях до реалізації мрії про небо, а також, можливо, залучення молоді допризовного та призовного віку до вступу до льотних чи десантних військових навчальних закладів.

В історії винаходів складно знайти більш міжнародного продукту, ніж парашут. Ідея, висловлена ​​вперше італійцем Леонардо да Вінчі в 15 ст, була реалізована французами в 18 в., доопрацьована англійцями в 19 в. і вдосконалена нашими винахідниками на початку 20 ст.
Ідея створення парашута з'явилася задовго до польоту першої повітряної кулі, не кажучи вже про літак.

Парашут (фр. parachute) - пристрій з тканини, що запобігає падінню, до якого стропами прикріплена підвісна система або вантаж. Використовується для уповільнення руху предмету у повітрі. Парашути використовуються для стрибків з літальних апаратів (або з фіксованих об'єктів) з метою безпечного спуску та приземлення людей (вантажів), для гальмування літальних апаратів при посадці.

Парашутизм (або скайдайвінг від англ. skydiving – у буквальному перекладі «пірнання з небес») – один із видів авіаційного спорту, пов'язаний із застосуванням парашутів. Мета та завдання парашутизму постійно змінювалися. Якщо спочатку парашут призначався для порятунку життя, він став важливим елементом підготовки десанту.

Вважається, що вперше ідея створення парашута прийшла Леонардо да Вінчі. У його рукописі 1495 року можна знайти наступний текст: «Якщо у людини є намет з прокрохмаленого полотна, розміром в 12x12 ліктів, то він зможе кидатися з будь-якої висоти без небезпеки для себе». Поверхня запропонованого Леонардо да Вінчі пристрою для спуску людини дорівнює приблизно 60м2.

Ці дані близькі до сучасного парашута. Відсутність практичної потреби у застосуванні парашута служила перешкодою для винаходу і вдосконалення таких снарядів, і тільки розвиток повітроплавання і часті катастрофи спонукали винахідників впритул зайнятися створенням апарату для благополучного спуску людини з великої висоти.

Вперше скористався подібною конструкцією француз Лавен у 20-х роках. 17 ст. Французький ув'язнений утік із в'язниці за допомогою попередньо зшитого з простирадл намету, до низу якого були прикріплені мотузки та пластини з китового вуса. Виплигнувши з тюремного вікна, втікач успішно приводнився. У 1777 році Жан Дум'є, засуджений до страти, випробував «літаючий плащ професора Фонтажу». В'язню було запропоновано виконати стрибок з даху з «плащем». У разі вдалого приземлення йому дарувалося життя. Експеримент вдався. Так з'явився перший аналог парашута.

Практичне застосування парашутів почалося в 18 столітті. Перший справжній стрибок з парашутом був здійснений 22 жовтня 1797 року у Парижі. Француз Андре-Жак Гарнерен стрибнув з повітряної кулі, що знаходиться на висоті 2230 футів. Андре-Жак Гарнерен був одним із перших повітроплавців, які демонстрували польоти на повітряній кулі в 1803 році.

1 березня 1912 року був здійснений перший стрибок із парашутом з літака. Його здійснив американський капітан Альберт Беррі у штаті Монтанна. Вистрибнувши з висоти 1500 футів і пролетівши 400 футів у вільному падінні, Беррі розкрив парашут і вдало приземлився на плацу своєї частини.

Були опубліковані праці відомих конструкторів Бонне, Роббер та Янге.

У 1951р. було проведено перший Чемпіонат світу з парашутного спорту. У 1982р. у міжнародній парашутній комісії було вже близько 60 країн. Сьогодні існує безліч різних парашутів.

Відповідно до призначення виробляють такі види парашутів:

• гальмівний парашут;
• для десантування вантажів;
• на вирішення допоміжних завдань (рятувальні);
• для десантування людей.

Гальмівний парашут має давню історію. Спочатку призначався для гальмування гоночних автомобілів. У такому вигляді ідея не прижилася, але наприкінці 1930-х років вона починає запроваджуватися в авіації.

Сьогодні гальмівний парашут входить до комплексу гальмівної системи винищувачів, які мають велику посадкову швидкість і коротку посадкову дистанцію, наприклад, на військових кораблях. При заході на посадку у таких повітряних суден із хвостової частини фюзеляжу викидається один гальмівний парашут з одним або декількома куполами. Його використання дозволяє скоротити гальмівний шлях на 30%. Крім того, гальмівний парашут використовується при посадках космічних челенджерів.

Для десантування (приземлення) вантажів, що викидаються з літаків, використовують спеціальні посадкові парашутні системи, що складаються з одного або кількох куполів. У разі потреби такі системи можуть комплектуватися реактивними двигунами, що надають додатковий імпульс, що гальмує, перед безпосереднім контактом із землею. Подібні парашутні системи використовують також при спуску космічних апаратів на землю.

Аварійні ситуації в сучасній авіації виникають досить рідко, завдяки високій надійності літальних апаратів, гарній підготовці екіпажів та ретельній роботі наземних технічних служб. Незважаючи на це, іноді трапляються аварії літаків, наприклад, внаслідок відмови силової установки, нестачі палива, виникнення пожежі на літаку, несправності системи керування, втрати пілотом орієнтації в просторі через виключно несприятливі метеорологічні умови тощо.

До найбільш несприятливих відносяться швидкоплинні аварії, коли час, який має в своєму розпорядженні екіпаж, для того щоб залишити літак або зробити вимушену посадку, невеликий. Тому рятувальні засоби екіпажів повинні забезпечувати безпеку не тільки у будь-якій ситуації, а й у будь-який момент часу. У таких випадках використовуються рятувальні парашути, вони є у кожного льотчика.

Зараз зробити стрибок із парашутом може кожен після невеликих тренувань. Парашутним спортом займаються сміливі люди, і якщо у вас виникло бажання стати парашутистом, то вже зараз ви повинні займатися спортом і виховувати силу волі.

До складу сучасної спортивної парашутної системи входять два парашути (основний і запасний), підвісна система з ранцем і прилад, що страхує.

За конструкцією основний витяжний парашут може бути з пружиною або без неї. За допомогою пружини парашут відштовхується від парашутиста і потрапляє в повітряний потік, що набігає. У сучасних спортивних парашутних системах запасний парашут вводиться в дію за допомогою кільця, при висмикуванні якого звільняється утримуваний клапанами ранця витяжний парашут із пружиною.
Витяжний парашут без пружини складається з капронової тканини та має круглу форму площею від 0,4 до 1,2 м2.

На сленгу парашутистів він називається «медуза» і укладається найчастіше в еластичну кишеню, розташовану в нижній частині ранця. Витяжний купол (медуза) з'єднаний за допомогою капронової стрічки, що витримує навантаження на розрив більше 600 кг, з камерою основного купола і основним куполом.

Камера основного купола призначена для укладання в нього купола зі стропами та системою рифлення (слайдер). При укладанні в камеру спочатку укладають купол, потім камера зачекується стропами. При розкритті відбувається зворотний процес: спочатку з гумових сот виходять стропи, потім, натягнувшись, відкривається фартух камери основного купола і з неї виходить купол, який під впливом потоку повітря розкривається. Гумові стільники використовуються для того, щоб упорядкувати процес розкриття куполу.

Сучасне крило часто називається куполом, незважаючи на його форму. Купол (сленг. - Мішок) складається з верхньої та нижньої оболонок, нервюр, стабілізаторів. Нервюри задають профіль крила та ділять крило на секції. Найбільшого поширення набули 7- та 9-секційні бані. За формою крила розрізняють прямокутні та еліптичні. У конструкції найбільш просунутих куполів-крил для зменшення спотворень форми крила використовуються додаткові косі нервури, у цьому випадку кількість секцій зростає до 21-27. Матеріал крила: тканина F-111 або тканина ріпстоп нейлон Zero Porosity (нульової проникності).

Стропи з'єднують нижню оболонку крила із вільними кінцями. Стропи ділять на ряди A, B, C, D. Ряд A – лобовий. До заднього ряду D кріпляться стропи керування з клевантами (петлями керування парашутом). Матеріал строп – зазвичай спектру (мікролайн), рідше товстий дакрон, який добре розтягується. На пілотажних куполах ставлять вектран та HMA (High Modulus Aramid). Стропи з них тонші, і відповідно, мають менший аеродинамічний опір і менший об'єм укладки.

З метою рівномірного відкриття парашута та плавного, поступового уповільнення вільного падіння людини зі швидкості близько 200 км/год до швидкості розкриття парашута використовується пристрій уповільнення розкриття парашута – слайдер (пристрій рифлення). Це квадрат тканини, що ковзає на люверсах по стропах. Слайдер перешкоджає миттєвому розкриттю парашута і продовжує розкриття на 3 - 5 секунд, знижуючи навантаження.

Запасний парашут призначений для врятування життя парашутиста у разі часткової або повної відмови основного парашута. Перед розкриттям запасного парашута виробляють відчіпку основного парашута. Запасний парашут укладають спеціально підготовлені укладачі запасних парашутів або самі спортсмени після проходження програми навчання, допущені наказом щодо організації до укладання індивідуальної спортивної системи.

Витяжний парашут, сполучна ланка (стріньга) і камера запасного парашута не мають з'єднання з куполом після наповнення, що дозволяє нормально наповнитися куполу у разі зачеплення за частини літального апарату, стропи або спорядження парашутиста, що збільшує його надійність порівняно з основним. Запасний парашут наповнюється швидше завдяки особливостям укладання та конструкції. Всі ці відмінності необхідні для збільшення надійності запасного парашута.

Підвісна система та ранець призначені для укладання в нього основного та запасного парашутів. Має розкривні пристрої, які дозволяють виробляти: ручне розкриття основного парашута за допомогою м'якого витяжного парашута, ручне розкриття запасного парашута, автоматичне розкриття запасного парашута страхуючим приладом, примусове розкриття запасного парашута у разі відчіплення парашутистом основного купола.

Прилад, що страхує, призначений для автоматичного розкриття запасного парашута у випадку, якщо парашутист з яких-небудь причин не зміг розкрити основний парашут. Спрацьовування відбувається незалежно від швидкості зниження парашутиста на заздалегідь певній висоті або після певного проміжку часу з моменту, коли парашутист залишає літальний апарат.

Фізика відкриття та польоту парашута
Після введення в дію пристрою розкриття основного парашута витяжний парашут, потрапляючи в повітряний потік, наповнюється повітрям і за рахунок власного опору витягує стригу на всю довжину, до якої, у свою чергу, пришита шпилька зачекування клапанів ранця. Після висмикування шпильки відбувається розкриття клапанів ранця, стреньга витягує змонтовану до неї камеру основного парашута з покладеним у неї куполом і стропами. За рахунок натягу стропи витягуються з гумових стільник, камера розчекується і з неї виходить купол.

Купол під дією набігаючого потоку повітря, долаючи силу опору слайдера, поступово наповнюється. Слайдер під дією опору набігаючому потоку повітря повільно ковзає стропами вниз до вільних кінців підвісної системи. Повне заповнення основного парашута займає від 2 до 5 сек.

Щоб безпечно для життя і здоров'я втілити мрію в реальність, необхідно мати певні теоретичні знання та практичні вміння. Тому для здійснення моєї мрії батьки записали мене в авіаційно–спортивний клуб, де я познайомився з історією розвитку парашутного спорту, а також пройшов спеціальну підготовку (стрибки з парашутної вежі, гіроскоп, лопінг, парашутна гірка і т.д.).

Тепер я знаю, що процес стрибка складається з наступних основних етапів:

• перший етап – падіння після відокремлення від літака;
• другий етап - зниження на стабілізуючому парашуті;
• третій етап – наповнення купола основного парашута;
• четвертий етап - зниження на розкритому парашуті.

Висновок: Вчинені мною стрибки дозволили мені дійти висновку, що матеріал, з якого виготовлений купол парашута, впливає на час його приземлення. Також я переконався, що вага вантажу, з яким опускається парашут, впливає на час його польоту.

Мені хотілося дізнатися думку старшокласників про стрибки з парашутом. Своє дослідження я провів у моїй школі. У дослідженні брали участь учні 9–х класів віком 15–16 років.

На запитання «Чи ви боїтеся висоти», 35,3% школярів відповіли, що бояться висоти, 64,7% – висоти не бояться.
57,6% респондентів відповіли, що "стрибати з парашутом небезпечно", інакше вважають 42,4% школярів.

Питання «Чи замислювалися ви коли-небудь зробити стрибок з парашутом», показав несподівані результати: виявляється, що 58,8% школярів мріють зробити свій перший стрибок, побоюються 41,2%.

На запитання «Чи можуть вам стати в нагоді стрибки з парашутом у житті» думка респондентів розділилися порівну.

Під час роботи над дослідницьким проєктом «Відкриваючи небо з парашутом» я вивчив історичні відомості та основні віхи розвитку парашута. Зробив висновки про значущість цього винаходу у справі порятунку життя людей і дійшов такого висновку: парашути набули великого поширення, їх існує кілька видів. Круглі та овальні куполи зі спорту поступово «витіснили» куполи нового покоління. Це куполи типу «крило», що вперше з'явилося в 70-х роках і мають гарну маневреність і стійкість.

В роботі над дослідницьким проєктом з фізики про історію розвитку парашутного спорту я навчився працювати з різними джерелами інформації, познайомився з історією появи парашута, його вдосконаленням, проаналізував ставлення до цього виду діяльності учнів нашої школи.

Цілі та завдання, які я ставив перед собою, приступаючи до цієї дослідницької роботи про історію і використання парашуту, досягнуто.