Республиканский конкурс исследовательских работ и творческих проектов: «Интеллект будущего» Предметная секция «Физика» Индикатор влажности «Полей цветы!»


МОУ «Средняя общеобразовательная школа №33»
Республиканский конкурс исследовательских работ
и творческих проектов:
«Интеллект будущего»
Предметная секция «Физика»
Индикатор влажности
«Полей цветы!»

Авторы исследовательской работы:
Еналеева Регина, Симонов Александр,
Харламов Максим, Балясин Андрей
- ученики 9 класса
Руководитель исследовательской работы:
Ирлянова Людмила Степановна,
учитель физики
г. Саранск, 2015 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
Мордовия – перспективная республика 4
Нелегкая профессия 5
Возможные решения появившейся проблемы 7
Воплощение задумки в реальность 7

- Как собрать индикатор влажности «Полей цветы!»? 8
Как работает прибор? 8
Наши исследования. Выяснение правильности и эффективности выдвинутой нами гипотезы 9
Гипотеза подтверждена! 10
Не забывайте о правилах безопасности! 10
Разностороннее применение прибора 11
Подведём итоги. Заключение 12
Список использованной литературы (источников) 13

ВВЕДЕНИЕ
В документе, который вы сейчас просматриваете, содержится информация о «зелёных друзьях» человека. Не пугайтесь, речь пойдёт не об инопланетянах, а о растениях.
В частности, будет предоставлена возможность мысленно попутешествовать по республике Мордовии и её главному городу, познакомиться с некоторыми достопримечательностями Саранска и рассмотреть фасады зданий, украшенные клумбами ярких красивых цветов и газоном с свежескошенной травой.
Ещё будут изложены четыре главных критерия, влияющих на грамотный уход за декоративными цветами, следовательно, и на создание благоприятного климата для них.
К вашему вниманию в практической части будет представлено устройство, назначение которого напоминать о том, что растение вновь и вновь нуждается в воде. Оно носит характерное для него название: « Индикатор влажности «Полей цветы!» ». Вы также познакомитесь со схемой его устройства и основными этапами его работы.
Надеемся, результаты проведённого нами исследования пригодятся вам в повседневной жизни.
МОРДОВИЯ – ПЕРСПЕКТИВНАЯ РЕСПУБЛИКА
Сегодня в Мордовии происходят не просто глобальные, а исторические перемены… В жизнь воплощаются самые смелые проекты, самые передовые идеи. И, согласитесь, в последнее время Мордовия у всех на слуху, и очень с хорошей стороны.
Стадион «Юбилейный»
Например, в 2018 году в столице этой прекрасной республики, городе Саранске, планируется провести чемпионат мира по футболу. Представить только, к нам приедут лучшие футболисты мира – Лионель Месси, Кристиано Роналду! Ах, мечтать не вредно…
Вернёмся к реальности. Сотни туристов, которые приезжают в эту маленькую, но перспективную местность, отмечают, что город очень красивый и чистый. Помнится, что в 2011 году самым благоустроенным городом России был признан Саранск, соответствующий документ тогда подписал нынешний премьер-министр РФ Дмитрий Медведев.
«За последние десятилетия, - отмечают повидавшие многое на своём веку горожане, - Саранск заметно преобразился. Из серого, ничем не примечательного зайчика город превратился в роскошную, изящную лисицу.» Наверное, к этому всё и шло, не зря же на гербе Саранска изображено это красивое животное – символ хитрости, роскоши и богатства.

Герб Мордовии
На самом деле, правительство республики уделяет должное внимание развитию культуры в регионе. По этому показателю Мордовия даже преуспевает по отношению к многим другим районам России.
В наше время можно полюбоваться в республике многими достопримечательностями. В число таких входят Кафедральный собор святого праведного воина Феодора Ушакова, театр имени И. М. Яушева, национальный парк имени замечательного поэта Пушкина, который провёл часть жизни в знаменитом мордовском селе Болдино, озеро Инерка и так далее… Достопримечательности республики Мордовии довольно интересны, говорить о них можно долго, но лучше их увидеть своими глазами. Все эти достопримечательности требуют пристального внимания и осторожного отношения со стороны жителей республики.
Ледовый дворец.
Собор Фёдора Ушакова
Мэрия республиканского центра
ЕСЛИ ВОЗНИКЛИ ПРОБЛЕМЫ…
Чтобы построить какие-либо строительные здания, разумеется, разным дизайнерам, архитекторам поручается сделать проекты. И вот итог, почти каждое второе здание не обходится без оформления участка территории перед входами зданий. Как правило, фасады украшают зелёными газонами или клумбами с красивыми цветами. Посмотрите содержимое предыдущей страницы и вы убедитесь в этом. И чтобы сохранить этот прекрасный растительный мир красивым, разумеется, нужен человек, который тщательно бы наблюдал за всем этим.

А мы, как добрые волшебники, хотели бы облегчить работу этому смотрителю за растениями.
Данная профессия, на самом деле, более ответственная, чем кажется на первый взгляд. Ведь известно, что цветы чувствуют энергетику своего хозяина. Нет ухода – цветок начинают вянуть, принимает самые тусклые краски и обретает самый печальный, что ни на есть, вид на свете. И представьте себе, это не один цветок, а целая клумба. И работнику тут же грозит увольнение за его забывчивость.
И представьте себе, это не один цветок, а целая клумба. И работнику тут же грозит увольнение за его забывчивость.
Да и любая хозяйка будет рада какому-нибудь эффективному помощнику в уходе за комнатными растениями.
Не секрет, что для создания комфортного климата для комнатных растений цветоводам следует учесть следующие характеристики: температуру воздуха, количество попадающего света, особенности полива и состояние почвы… А теперь действуем!
ВОЗМОЖНЫЕ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
Можно приобрести специальные системы автополива комнатных растений. Они продаются в строительных, садовых центрах и магазинах. Там же можно купить воронки-конусы, которые нужно надо воткнуть в землю, и через них в горшок будет поступать вода.
Верхнее фото: система автополива Нижнее фото: воронка-конус

Или, например, можно собрать своими руками датчик влажности, электронное устройство, назначение которого своевременно напоминать о том, что растение вновь нуждается в воде и пора бы его полить.



ВОПЛОЩЕНИЕ ЗАДУМКИ В РЕАЛЬНОСТЬ
Итак, целью нашего проекта является:
создание индикатора влажности «Полей цветы!», систематически сигнализирующего о необходимом поливе зелёного питомца;
а также последовательное изучение его работы и проведение исследования зависимости электропроводности от степени влажности почвы.

Постепенно достигая поставленной цели, у нас возникли различные вопросы. Главным из них стал следующий: «На каком же принципе основана работа индикатора влажности?». Мы единогласно выдвинули наше предположение о том, работа созданного нами устройства основана на принципе  изменения сопротивления почвы в зависимости от её влажности, то есть: чем суше почва, тем хуже ее проводимость. Данное мнение и стало основной гипотезой проекта.
Как собрать индикатор влажности «Полей цветы!»?
Для создания датчика влажности понадобятся:
1.плотный картон 2. два проводника
3.батарейка 4. звуковой регенератор
Устройство собирается по схеме, представленной на рисунке.
 
Схема индикатора влажности

На изоляционной пластинке из тонкого текстолита или плотного картона укрепим параллельно два проводника без изоляции и к ним припаяем все элементы (смотрите схему). Плату, динамик, реостат, выключатель, щупы, разместили и закрепим внутри корпуса. Затем подключим батарейку и проверим действие сигнализатора (без электродов).
В горшочки с цветами поместим электроды, изготовленные из нихромовой проволоки диаметром 0,5-1 мм. (Можно использовать также узкие полоски из нержавеющей стали.) Стоит помнить, что прибор измеряет влажность почвы только между электродами. Единственное, за чем вам придётся раз в две недели следить: не разрядились ли батарейки.
Как работает прибор?
Прибор в эксплуатации прост. Для его использования нужно просто воткнуть электроды в почву. Сигнализатор надо воткнуть в землю, и каждый раз, когда земля становится сухой, её сопротивление будет больше, чем сопротивление реостата, заработает звуковой генератор и аппарат подаст звуковой сигнал, что растение пора полить. После поливки сопротивление электродов уменьшится, и действие сигнализатора прекратится.
Наши исследования.
Выяснение правильности и эффективности выдвинутой нами гипотезы.
Для того, чтобы убедиться в верности гипотезы или, может быть, уличить её во лжи, мы использовали метод эмпирического исследования, в частности, наблюдение. Известно, что различают два вида наблюдения: прямое (когда информацию получают без помощи приборов) и косвенное (информация получается при помощи аппаратуры). Разумеется, в своей работе мы использовали косвенные методы изучения работы сигнализатора, так как мы использовали сам прибор.

Фикус
Для эксперимента мы взяли такое комнатное растение, как фикус. Наша временная цель была дождаться звукового сигнала индикатора, что подтвердило бы сущность нашей гипотезы.
Напомним, что мы предположили,
работа индикатора влажности основана на принципе  изменения сопротивления почвы в зависимости от её влажности.
Результаты наблюдения представлены в таблице:
Время исследования Что было сделано? Результаты
День 1 Электроды сигнализатора уже вставлены в землю.
Мы полили фикус, тем самым увлажнили почву. Почва теперь влажная. Звуковой сигнал отсутствует, потому что сопротивление электродов маленькое.
День 2 Проверяем степень влажности почвы. Почва стала суше, но звукового сигнала нет.
День 3 Повторно отмечаем уровень сухости земли в горшке. Почва чуть ли не сухая, но сигнала по-прежнему нет. Проверив эффективность батареек, убедились, что аппарат в порядке.
День 4 Посмотрев на поверхностный слой почвы, поняли, что почва сухая. Индикатор произвёл звуковой сигнал, так как сопротивление электродов возросло.
Гипотеза подтверждена!
Проведя исследование с созданным нами индикатором влажности, мы убедились в нашем предположении, что в зависимости от влажности почвы меняется ее электропроводность. В частности, было отлично отображено: чем суше почва, тем больше сопротивление электродов. Соответственно, от сопротивления электродов зависело наличие звукового сигнала, издаваемое индикатором влажности.
Безусловно, она зависит и от многих других факторов, например: физического состава почвы, содержания в ней солей (удобрений), температуры почвы и т.д.. Но большинство из этих факторов для комнатных растений относительно постоянны, поэтому можно считать, что основной фактор, влияющий на электропроводность почвы в горшках комнатных растений, - это именно влажность почвы, в чём мы и убедились.
Не забывайте о правилах безопасности!
Внимание! Не надейтесь на свой личный опыт работы с электротехникой и знания принципов из личного опыта, так как это может принести вред вашему здоровью!
Будьте внимательны, дисциплинированы, осторожны, точно выполняйте устное и письменное указания. Располагайте на рабочем месте приборы, инструменты, материалы в нужном порядке. Посторонние предметы исключить из своего ближайшего окружения.
Не секрет, что приборы электрического питания – это повышенный источник опасности при его неправильном использовании, поэтому следите, чтобы изоляция проводов была также исправна.
При пайке электропаяльником, возможно воздействие на организм человека работающих, следующих опасных и вредных производственных факторов:
-ожоги горячим электропаяльником или брызгами расплавленного припоя;
-отравления, повреждения глаз и кожи рук при работе с флюсами и оловянно-свинцовыми припоями;
-поражение электрическим током при неисправности электропаяльника.
При получении травмы оказать первую помощь пострадавшему, отправить его в ближайшее лечебное учреждение при необходимости.
При окончании работы отключить электропаяльник от сети и после его остывания убрать на место для хранения. Привести в порядок рабочее место, сделать влажную уборку помещения и выключить вытяжную вентиляцию
Разностороннее применение прибора
Как вы вам продемонстрировали, данный прибор, индикатор влажности помогает домашнему цветоводу вовремя полить комнатные растения. Но также она поможет и садоводу, и овощеводу, чтобы полить сад или огород соответственно. Кстати, сигнализатор можно использовать для контроля влажности почвы сразу нескольких участков, если установить на каждом из них по датчику и все датчики соединить последовательно.
Также устройства подобного рода могут использоваться для контроля протечек воды в квартире или на чердаке (когда идет дождь), появления воды в подвальном помещении и так далее.ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе данной научно-исследовательской работы мы достигли своей намеченной цели, то есть создали устройство - индикатор влажности «Полей цветы!», назначение которого, как и предполагалось заранее, своевременно напоминать о том, что растение вновь нуждается в воде. Впоследствии были описаны основные этапы работы данного прибора, а также был продемонстрирован с помощью метода эмпирического исследования принцип работы нашего изобретения. Результаты проведённого нами наблюдения изложены в таблице. Одновременно мы установили зависимость электропроводности от степени влажности почвы.
Что касается самого устройства, то, несомненно, индикатор влажности окажется полезной вещью для цветоводов, садоводов и овощеводов, ведь правильная работа данного устройства позволяет грамотно ухаживать за «зелёными питомцами», а именно своевременно поливать растения и тем самым поддерживать их здоровье.
Кстати говоря, можно совсем избавиться от необходимости поливать цветы, соорудив на основе имеющегося уже устройства автомат для полива растений. Понятное дело, в подобном случае электронная схема немного изменится. 
Каким образом, мы объясним в нашей следующей совместной работе, а пока остановимся на достигнутом.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ (ИСТОЧНИКОВ)
«Физика. 8 класс»
А. В. Пёрышкин, Москва, Дрофа, 2013 год
 «Уход за комнатными растениями»
В.В. Воронцов, Москва, ЗАО «Фитон+», 2001 год
http://www.joyta.ru
http://radiofanatic.ru- сайты, посвящённые радиоэлектронике
http://www.flowers-house.ru – сайт, содержащий информацию о том,
как выращивать комнатные растения.
http://www.idschool225.narod.ru/metod.htm- сайт, повествующий о научных методах исследования
 

Приложенные файлы

  • docx file18
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий