Исследовательская работа "Компас и магнитное поле Земли"

МУНИЦИПАЛЬНОЕ НЕТИПОВОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«ЛИЦЕЙ №76»

КОМПАС И МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ

Выполнил

Ученик 3 «В» класса

Логинов Мирон

Руководитель: учитель

начальных классов

Аксютина Людмила Васильевна

Новокузнецк

2016

Содержание

1. Введение

2. Основная часть

1. Магнитное поле Земли

2. История компаса и его значение

3. Принцип действия современного компаса.

4. Способы изготовления компаса в домашних условиях

1. Практическая часть работы

2. Выводы и заключения

3. Список литературы

4. Приложения

1. Введение

Известно, что никогда никакие изобретения человеческого искусства не 
           приносили большей пользы человеческому роду, чем этот компас. (В. Гильберт)

Однажды мне попал в руки рассказ Николая Носова «Бенгальские огни» о двух друзьях, которые потерялись в лесу, когда пошли за ёлкой. Учитывая мою особенность плохо ориентироваться на местности, я задался вопросом «Как я буду ориентироваться в случае, если попаду один в лес?». После длительных раздумий и поиска в интернете я пришел к выводу о том, что каждый человек находясь в лесу должен уметь ориентироваться во времени и пространстве, независимо от того солнечный или пасмурный день. Это позволит своевременно выйти из леса в намеченный пункт. Для того, чтобы ориентироваться, каждый человек должен уметь определить стороны света (восток, запад, юг, север) по солнцу, по компасу, деревьям и по другим окружающим предметам. После более детального изучения способов определения и нахождения сторон света меня очень сильно заинтересовала тема «Компас и его зависимость от магнитного поля земли». Данную тему я решил выбрать для своей исследовательской работы.

Актуальность работы заключается в том, что в наше время много людей любят путешествовать. В большинстве случаев они ориентируются по картам, встроенным в телефоне, но связь есть не всегда. Самый проверенный способ ориентирования - при помощи компаса. Новизна исследования состоит в том, что впервые данная работа выполняется на базе лицея среди учеников 1-3 классов.

Гипотеза: Я предположил, что с помощью изготовленного из подручных средств компаса можно определить стороны горизонта в домашних условиях. Следовательно, в случае отсутствия компаса в путешествии, его изготовление поможет определить стороны горизонта и не заблудиться на местности.

Цель: изучить компас и его зависимость от магнитного поля земли.

Задачи:

1. Изучить литературу по теме

2. Выяснить, как выглядел прибор в разные времена.

3. Найти способы изготовления компаса из подручных средств в домашних условиях и определить с его помощью направление на север.

4. Составить памятку по изготовлению компаса из подручных средств.

Методы:

1. Изучение литературы

2. Практический эксперимент

3. Обработка информации

1. Основная часть

1. Магнитное поле земли.

Магнитное поле Земли – это область вокруг нашей планеты, где действуют магнитные силы. Наличием магнитного поля Земля хотя бы отчасти обязана своему ядру. Земное ядро состоит из твердой внутренней и жидкой наружной частей. Вращение Земли создает в жидком ядре постоянные течения, а движение электрических зарядов приводит к появлению вокруг них магнитного поля.

 http://meteopathy.ru/meteofaktory/interesnye-svedeniya-o-magnitnom-pole-zemli/

http://www.grandars.ru/shkola/

Согласно современным представлениям, Земля образовалась примерно 4,5 млрд лет назад, и с этого момента нашу планету окружает магнитное поле. Наукой уже давно доказано, что магнитное поле Земли влияет на людей и животных. Магнитное поле простирается до высоты около 100 000 км. Оно отклоняет или захватывает частицы солнечного ветра, губительные для всех живых организмов.

Первенство в изучении магнитного поля Земли принадлежит английскому ученому Уильяму Гильберту. В своей книге «О магните, магнитных телах и большом магните - Земле», изданной в 1600 году он представил Землю в виде гигантского постоянного магнита. А в 1839 году Карл Гаусс выдвинул теорию о происхождении магнитного поля Земли и доказал, что основная его часть выходит из Земли, а причину небольших, коротких отклонений его значений необходимо искать во внешней среде.

http://howitworks.iknowit.ru/paper1128.html

1. История компаса и его значение

Компас – это устройство, облегчающее ориентирование на местности путем указания на магнитные полюса Земли и стороны света. При помощи компаса наиболее удобно и быстро можно определить север, юг, запад и восток.

Честь изобретения компаса оспаривают китайцы и индийцы, арабы и итальянцы, французы и англичане. Много исследований посвящено истории этого прибора, но в результатах и выводах их нет мнения. Встречающиеся противоречия и неточности во многом можно объяснить тем, что документы и свидетельства далекого прошлого не дошли до нас. Многие выводы сделаны лишь на предположениях, так как исследователями были историки, археологи, геологи, физики, писатели и, к сожалению, значительно реже моряки, что не могло не отложить свой отпечаток на взгляды и оценку открытий о компасе. http://www.randewy.ru/nav/histor3.html

Существуют различные версии об истоках изобретения компаса. Наиболее распространенная из них — компас изобретен в Китае в 3000—2500 гг. до н. э. и оттуда он попал в Европу.

Цы-ши— так называли в древнем Китае куски бурой руды, обладающей свойством притягивать к себе и удерживать легкие куски железа.

Китайцы обратили внимание на то, что такой камень обладает и другим удивительным свойством: если придать ему вытянутую форму и подвесить на нити, он устанавливается одним концом в направлении на север (к Полярной звезде), а другим — на юг. Отклоненный от этого равновесного положения, он после нескольких колебаний снова устанавливается в первоначальное положение. Это свойство камня цы-ши указывать направление навело на мысль путешественников через бескрайние пустыни Гоби использовать его для ориентации, когда не, видно ни Солнца ни звезд.

http://www.randewy.ru/nav/histor3.html

До нас дожили труды китайского философа Хэнь Фэй-цзы, который жил в III-ем веке до Рождества Христова и описывал современный ему прибор следующим образом: «Он имел вид разливательной ложки из магнетита с тонким черенком и шарообразной, тщательно отполированной выпуклой частью. Этой выпуклой частью ложка устанавливалась на столь же тщательно отполированной медной или деревянной пластине, так что черенок не касался пластины, а свободно висел над ней, и при этом ложка легко могла вращаться вокруг оси своего выпуклого основания». На пластину наносились обозначения сторон света в виде циклических зодиакальных знаков.

http://www.znaikak.ru/howborncompas.html

Работал первый китайский компас следующим образом: раскрутив ложку за черенок, ее заставляли вращаться. Успокоившись, черенок ложки, играющий роль магнитной стрелки, показывал всегда точно на юг. 

Применение компаса в мореплавании способствовало быстрому развитию техники мореходства, культурному обмену, и одновременно открыло новую эру в истории навигации. Доподлинно неизвестно как, но вскоре китайский компас появился у арабских мореплавателей. Скорее всего, арабские торговцы, постоянно плавающие на китайских рыбацких кораблях, научились технологи производства компаса и вывезли его к себе. У Европейцев компас стал известен только лишь в начале XIII-го века. Сначала итальянские моряки переняли его у арабов, затем он стал известен в Испании, Португалии и Франции. Английские и немецкие моряки познакомились с компасом значительно позже.

В Европе первый компас состоял из намагниченной иголки и кусочка дерева, плававшего в сосуде с водой. Потом кто-то догадался закрывать этот сосуд стеклом для защиты поплавка от воздействий ветра и дождя. В середине XIV-го века магнитную стрелку уже стали помещать на острие в середине бумажного круга. И вот тут своё веское слово сказал итальянец Флавио Джойя, считающийся изобретателем первого европейского компаса. Он придал компасу почти что современный вид, разделив его на 16 частей (румбов), по четыре на каждую часть света. Это элементарное решение стало большим шагом в усовершенствовании компаса. Ещё позже круг был разделен уже на 32 равных сектора.

http://www.znaikak.ru/howborncompas.html

В XVI веке стрелку начали крепить на специальный подвес, а ещё через сто лет к компасу приделали вращающуюся линейку с визирами на концах. Это резко повысило точность отсчётов и позволило прокладывать курс в открытом море. Может быть, испанские и португальские моряки только поэтому в конце XV-го века осмелились на далекие плавания. Они наконец-то оторвались от берегов, к которым мореплавание было привязано с самого своего рождения, и пустились в путешествие через океан. 

http://www.znaikak.ru/howborncompas.html

Принцип действия современного компаса

Кто не видел компас? Небольшая такая вещица, похожая на часы с одной стрелкой. Крутишь ее, вертишь, а стрелка упрямо разворачивается в одну сторону. Стрелка компаса представляет собой магнит, свободно вращающийся на игле. Принцип действия магнитного компаса основан на притяжении-отталкивании двух магнитов. Что бы стрелка компаса не болталась, а четко показывала направление вне зависимости от тряски, она должна быть достаточно сильно намагничена.

http://grinikkos.com/view_post.php?id=91

При работе с компасом следует всегда помнить, что сильные электромагнитные поля или близко расположенные металлические предметы отклоняют стрелку от правильного ее положения. Поэтому при определении направлений по компасу необходимо отходить на 40- 50 м от линий электропередач, железнодорожного полотна, боевых машин и других крупных металлических предметов.
Определение направлений на стороны горизонта по компасу выполняется следующим образом.

1шаг 1

Возьмите компас в руки. Если у него есть защитная крышка – откройте её. Установите компас в горизонтальном положении.

2шаг 2

Внимательно посмотрите на компас. Обычно стрелка компаса фиксируется специальным рычажком (он может находиться сбоку компаса) – отдёрните его. Стрелка сразу же начнёт двигаться и через некоторое время (5 – 10 секунд) она остановится.

3шаг 3

Теперь, когда стрелка компаса остановилась, Вы можете спокойно снимать показания. Считайте правый угол между синим концом стрелки и направлением на север ( буква “С” или “S” ). Если же вам необходимо просто узнать, где какая сторона света, то медленно поворачивая компас, совместите вышеуказанную букву с синим концом стрелки компаса.

4шаг 4

После снятия показаний, если у вас есть фиксирующий рычаг, поставьте его в исходное положение. Стрелка прижмётся к стеклу компаса.

1. Способы изготовления компаса в домашних условиях.

Способ №1

Для изготовления компаса нам понадобятся: ножницы, швейная игла, миска, лист бумаги.

При помощи ножниц намагничиваем швейную иголку и опускаем ее на листке бумаге в миску с водой. Игла начинает вращаться и останавливается в определенном положении, в котором её концы указывают на стороны света. ( север и юг )

Способ №2

Для изготовления компаса нам понадобятся: зажигалка или спички, швейная игла, миска, лист бумаги.

При помощи огня размагничиваем один конец швейной иглы и опускаем ее на листке бумаге в миску с водой. Игла начинает вращаться и останавливается в определенном положении, в котором её концы указывают на стороны света. ( север и юг )

Способ №3

Для изготовления компаса нам понадобится: кусочек пенопласта (размер спичечного коробка), иголка, магнит, спички, миска.

При помощи магнита намагничиваем иголку с одной стороны и размагничиваем с другой при помощи огня. Помещаем кусочек пенопласта с иглой в тарелку с водой. Иголка повернется таким образом, что один ее намагниченный конец будет смотреть на Север, а другой на Юг.

http://www.kakprosto.ru/

1. Практическая часть работы.

Существует множество способов изготовления простейшего компаса из подручных средств, в домашних условиях. Рассмотрим подробно два таких способа.

СПОСОБ № 1

1) Возьмем ножницы. Делаем ими несколько режущих движений, так ножницы намагничиваются.

2) Трем о лезвия ножниц обычную швейную иголку, тем самым намагничивая и её.

3) прокалываем нашей иголкой заранее приготовленный кусочек бумажки и опускаем его в миску с водой.

4) Через некоторое время иголка останавливается в определенном положении, в котором её концы указывают на стороны света ( север и юг )

Любые попытки изменить положение иглы заканчиваются тем,

что игла останавливается в первоначальном положении.

Способ №2

1) Размагничиваем один конец иголки, обжигая его, в нашем случае с помощью зажигалки. А второй конец слегка натираем пальцами.

2) Иголку кладем на бумажку в чашку с водой. Игла останавливается.

В положении, при котором размагниченный конец иглы указывает на север, а другой, соответственно, на юг. Пытаемся изменить положение иглы,

но результат такой же, как и в первом случае. Иголка возвращается в исходное положение.

1. Выводы и заключения

После проведения исследования я сделал для себя массу очень полезных выводов:

1. Теперь я точно знаю, что благодаря магнитному полю Земли человек может ориентироваться в пространстве и определять стороны света. А помогает ему в этом очень простой, но весьма эффективный прибор - компас.

2. Независимо от времени использования я понял, что значимость компаса в жизни людей составляла и составляет важную роль в ориентировании, а главное, я научился пользоваться этим сложным для меня прибором.

3. Несмотря на всю внешнюю сложность, компас – это прибор, имеющий достаточно простую конструкцию, что дает возможность при необходимости изготовить его в полевых или домашних условиях из подручных материалов. Это может быть полезно для путешественников, туристов, и главное для меня, если вдруг получится заблудиться, и нет других средств навигации.

4. Теперь я с полной уверенностью могу определить стороны света в любом месте, независимо от погодных условий и времени суток.

Пора начинать путешествовать!!!

1. Список литературы.

1. Борис Каштымов "Почему Земля - магнит?" (Росмэн, 2014)

2. ВяткинЛ.А., Сидорчук Е.В., Немытов Д.Н. «Туризм и спортивное ориентирование» - М., 2001 г.   

3. Детская энциклопедия «Я познаю мир». Автор-составитель: В.А.Маркин

4. Куликов В.М. , Ротштейн Л.М. «Школа туристских вожаков» - М. , 1997

5. Почтарев В.И. Земля – большой магнит. СПб.: Гидрометеоиздат, 2006.

6. http://www.kakprosto.ru/

7. http://grinikkos.com/view_post.php?id=91

8. http://www.znaikak.ru/howborncompas.html

9.  http://meteopathy.ru/meteofaktory/interesnye-svedeniya-o-magnitnom-pole-zemli/

10. http://www.grandars.ru/shkola/

11. http://howitworks.iknowit.ru/paper1128.html

                

1. Приложение

Марина Андреева-Доглядная

Запад, Восток, Север и Юг, -
Откуда названия взялись эти вдруг?
Что они значат? Зачем они нам?
На эти вопросы ответ тебе дам:
Чтоб путешествовать люди могли
В разные дали нашей Земли.
Хотелось дорогою не потеряться,
Благополучно до места добраться
Ими придуманы ориентиры:
Метки - отметки на всех картах мира:
Запад, Восток, Север и Юг, -
Не позабудь их, прошу, юный друг.
Сторону утром, где солнце восходит,
Словом "ВОСТОК" называют в народе.
За день планета у нас повернётся,
Скроется на ночь на "ЗАПАДе" солнце:
Если точнее, не скрылось оно,
Просто нам стало с тобой не видно.
Если же вдруг заблудились в пути,
Север по звёздам легко нам найти:
Станем лицом мы к Полярной звезде,
Не потеряться теперь нам нигде!
Четко на север укажет она,
Если, конечно, будет видна.
Коль заблудиться решили мы днём,
Север тогда уж по солнцу найдем:
Палку воткните  (повыше земли),
Так, чтобы тень её видеть могли.
Точку конца этой тени отметьте, 
Делайте это внимательно дети!
Через пол часика солнце сместиться,
Новая тень на земле проявиться.
Снова отметили точку. Вторую.
Через две точки прямую рисую:
Путь на восток нам укажет прямая,
Правую руку по ней поднимаю:
Слева тогда будет север: родной,
Вот отыскали и путь мы с тобой!
Юг нам укажет солнце в зените.
Но для начала зенит отыщите:
Место, где солнце днем тень не даёт
В том направлении и юг наш живёт.
(Только прошу меня дети понять:
Юг вам в тени днём, увы, не сыскать).
Палки... Зенит... Это всё хорошо.
Только хотелось бы проще ещё!
Чтобы никогда и нигде не теряться,
Надо вам с компасом не расставаться.
Этот прибор, четко, словно весы,
Север укажет в любые часы:
Северный полюс, словно магнит,
Стрелку на компасе в Север манит.
Дальше всё просто: направо восток,
Юг нам покажет стрелки хвосток,
Слева от севера запад найдем.
Что ж, путешествуй хоть ночью, хоть днём!!!