Презентація уроку з природознавства для 3-го класу на тему "Як змусити вітер працювати"

Дослідницький практикум

Вітер – мінливий. Буває теплим і холодним, свіжим та порошним. То він сильний і безжальний, то лагідний і добрий. Він усе змінює, переносить з місця на місце. Вітер ніколи не зупиняється. Він великий мандрівник. Завжди подорожує великими відстанями. Він знає всі дороги. Він міг би розкрити всі загадки й таємниці, передати найдивовижніші аромати, якби міг говорити.

Наші давні предки- слов’яни шанували Стрибога – бога і володаря вітру. Не розуміючи явищ природи, вони наділяли вітер магічною силою, зверталися до нього з проханнями. Поступово людина навчилася використовувати те, що давала їй природа. У тому числі й вітер. І почала робити це дуже й дуже давно.

Наші давні предки- слов’яни шанували Стрибога – бога і володаря вітру.

Одного разу первісна людина побачила, що плаваючий у воді стовбур дерева з гілками, що стирчить догори під дією вітру, рухається швидше, ніж стовбур без гілок. Людина прийшла в захват і зробила з листя або шкіри щось на кшталт вітрила.

Дізнавшись, що силу вітру можна використовувати для пересування по воді, людина не забула цим скористатися. Якщо існував Ноїв ковчег, то він, очевидно, плив під вітрилами.

Єгиптяни 5 тис.років тому, приєднавши до своїх Кораблів вітрила, змусила вітер штовхати їх. Ці судна були головним транспортним засобом, який перевозив товари річкою Нил.

Стародавні греки винайшли вітрила в ті часи, коли навчились добувати вогонь і приручили диких тварин.

Зі старих документів достеменно відомо, що вже 4 тис.років тому відважні фінікійці , які жили на східному березі Середземного моря, активно користувалися вітрилом. Воно було примітивним і недосконалим, але з його допомогою фінікійці допливли до гирла Нілу, де організували жваву торгівлю з єгиптянами, а 2,5 тис.років тому навіть здійснили перше описане в історії плавання навколо Африки.

Завдяки вітру відбулися великі географічні відкриття, людство отримало можливість подорожувати. Перед людьми, що опанували енергію вітру, відкрилися океани. Із вітрилом пов’язаний початок освоєння нових земель, нових ринків. Енергія вітру сприяла розвитку цивілізації.

Наші предки навчилися використовувати силу води і вітру для своїх потреб. 2 тис. років тому на берегах річок з’явилися великі водяні колеса, які обертала течія. Такі колеса подавали воду на поля та рухали жорна млинів, де мололи зерно. Там, де не було ні річок, ні джерел, будувати вітряні млини, або вітряки, що працювали під дією сили вітру. Тому їх спорудили на підвищеннях, відкритій місцевості, де вітер сильніший.

Людина навчилася качати воду за допомогою енергії вітру, зрошувати ( поливати) поля, молоти зерно і, нарешті, вона навчилася перетворювати вітер на чисту енергію у вигляді електрики.

Силу вітру цінували та вміли використовувати з давніх часів і в багатьох інших країнах. І хоч на суходолі енергію вітру ніколи не використовували так широко, як на морі, проте відомо про існування вітряних коліс за тисячі років до нашої ери. Наприклад, у Єгипті збереглися залишки вітряків, яким не менше ніж 3 тис. років. Вавилоняни використовували їх для осушення боліт, у Єгипті, Персії будували вітряні водопідйомники.

За 200 років до нашої ери в Персії для розмелу зерна застосовувалися прості вітряки з вертикальною віссю обертання, а ще раніше їх використовували в Китаї. Такі млини оберталися навколо своєї осі подібно до руху дзиґи або іграшкового калейдоскопа. Пропелер стародавніх вітряків виготовлявся кріпленням пучків очерету до дерев’яної рами, що оберталася, коли дув вітер. Оточувала млин стіна, яка спрямовувала вітер на раму.

Вітряк працею багатьох поколінь удосконалювався й набув більш знайомого нам вигляду. Він виявився істотно простішим за водяний млин і значно дешевшим. Основний його недолік полягав у мінливості енергоносія – вітру.

У ХІVст. Найкращими конструкторами вітряків стали, голландці, тому що в Голландії (Нідерландах) ці млини стали основою енергетичної бази. Можна сказати, що ця країна самим своїм існуванням зобов’язана млинам : адже частина Нідерландів лежить нижче від рівня моря. Тому затоплення та заболочення місцевості тут є звичним явищем.

Саме вітряні двигуни дали можливість провести грандіозні роботи з осушення боліт і викачування води. Сила вітру боролася із силою іншої стихії – морської, що постійно загрожувала затопити землю маленької країни. Голландці внесли багато вдосконалень у реконструкцію вітряків. Раніше ці млини мали чотири дерев’яні крила з натягнутою на них грубою парусиною. Згортаючи або розгортаючи ці «вітрила», люди зменшували або збільшували площу крил. У деяких млинів було до восьми крил.

Крила деяких вітряків були зроблені цілком із дерева й мали вигляд жалюзі. У них для регулювання напору вітру замість парусини використовували рухливі пластини.

Вітряні колеса працювали за цим самим принципом, що й водяні, і тому мали дуже великі розміри : розмах крил до 28 метрів, ширина крил – 2м, а висота всієї баштової конструкції млина досягала 30 метрів. Великі вітряки при значних швидкостях вітру могли розвити потужність до 66 кВт.

Вітряки спочатку лише перемелювали зерно. У 1582 році в Голландії була побудована перша олійниця ( виробляла масло з вершків), яка використовувала енергію вітру. У 1586 року з’явилася перша паперова фабрика, яка також працювала на енергії вітру. А в 1592 році було створено лісопильні заводи для виробництва лісоматеріалів із використанням енергії вітру. Млини також мололи нюхальний тютюн і прянощі, ткали полотно. Завдяки такому використанню енергії вітру Голландія з-поміж усіх країн тодішньої Європи була найкраще забезпечена енергією.

У 30-х рр. ХVІІІ столітті в Голландії працювали 1200 вітроустановок, що охороняли 2/3 країни від перетворення назад у болота. Одному голландцю за допомогою вітряка вдалося осушити 27 озер. Відтоді вітряк став символом Голландії.

Енергію людина використовує з давніх-давен. Спочатку це був парус, згодом – вітряк. Сучасні вітряки , що виробляють електрику, з’явилися лише у ХХ ст. У 30-х роках у Криму була побудована найбільша вітрова електрогенеруюча установка (ВЕУ) потужністю 100 кВт. Незабаром була вже спроектована ВЕУ потужністю 5000 кВт, але війна перервала цей проект.

У наші часи популярність вітрової енергії в цілому світі різко зростає. Вітряки найсучасніших конструкцій виробляють чисту, легкодоступну електроенергію, якою користуються 35 мільйонів осіб. Скажімо, у Данії вітрові електростанції виробляють аж 20% усієї електрики країни.

У Німеччині, Іспанії та Індії цей вид енергетики також розвивається швидкими темпами. До речі, Індія посідає п’яте місце серед найперспективніших країн світу щодо використання вітрової енергії.

У США працює 13 тис. електрогенераторів. Деякі фахівці вважають: якщо в США активно використати всі місцевості, придатні для вітрових електростанцій, то можна було б задовольнити 20% потреб цієї країни в електроенергії.

У наш час для побудови конструкції вітроколеса залучають спеціалістів, які будують літаки. Завдяки зусиллям учених створено найрізноманітніші конструкції сучасних вітрових установок.

Прогнозується, що після 2010 року електроенергії, виробленою вітром, буде користуватися 80% населення Європи. А до 2025 року завдяки вітропаркам у Німеччині буде виведено з експлуатації 80% атомних електростанцій. До 2025 року Німеччина планує виробляти 50% електроенергії шляхом використання енергії вітру. Данія таке завдання збирається розв’язати до 2030 року.

За попередніми даними, у 2025 року Іспанія збудувала ВЕС ( вітряну електростанцію) на 2500 МВт. За 5 наступних років Іспанія планує задіяти ще 12000 МВт.

Велика Британія взяла зобов’язання щодо виробництва 20% електроенергії за рахунок вітру до 2020 року.

Вітряк

Вітрило як двигун є абсолютно екологічно чистим. Він нейтральний щодо природи : нічого не споживає й не переробляє, нічого не виділяє. Він тільки трансформує потоки вітру в рух судна й жодним чином не шкодить навколишньому середовищу та людині. Колись сучасні теплоходи та атомоходи остаточно витіснили вітрильники з водних просторів. Але зараз у зв’язку з нестачею енергоресурсів, забрудненням повітря багато морських держав замислюються над тим, як можна б було заощадити на паливі.

Нещодавно японські інженери побудували модель цікавого вітрильника. Цей корабель є величезним судном із дев’ятьма щоглами. Його вітрила схожі швидше на крила. Ширина кожного такого диво-паруса – 20 м, а висота – усі 50! Вітрила зроблені не з тканини, а є конструкцією з легких металів та пластику, що легко складаються, як телескопічна вудка ( тобто секції ховаються одна в одну). Це для того, щоб ураганний вітер не повалив щоглу. Причому посилати матросів на неї вже не треба : складають їх електромотори. Управляють ними бортові комп’ютери. Тепер капітану не потрібна велика команда, а лише дев’ять операторів, які стежитимуть за роботою комп’ютерів. Такий корабель споживатиме на третину менше палива, ніж звичайний. За прогнозами, у відкрите море судно зможе вийти вже у 2016 році.

Зараз у світі існує більше ніж 40 великих вітрильників. Майже всі вони використовуються тільки як навчальні судна. Є декілька десятків туристичних вітрильних суден, які успішно здійснюють економічно вигідні рейси в Атлантичному й Тихому океані.

Дослідження останніх десятиліть показала економічну доцільність відродження торговельних вітрильних суден. Створені на новій технічній основі, вони будуть здатні розвивати середню швидкість 11-12 вузлів ( близько 22 км / год) і стануть економічно ефективнішими, ніж моторні судна.

Розуміючи важливість використання енергії вітру для народного господарства, учені Миколаївського кораблебудівного інституту ще в 1974 році виступили ініціаторами використання вітру для руху транспортних суден. Від цього часу в Миколаєві один раз на два роки проходять симпозіуми з проблеми використання вітрильних суден для народного господарства.

Вітряк

Вітрячок весело обертався на високому пагорбку, мов горобчик вимахував крильцями, висвистував свою довгу у одноманітну пісеньку : Я швидесенький Вітряк, Обертаюсь так і сяк. І мене ніхто й на мить Не посміє зупинить. І раптом Вітрячок зупинився. Дивно, - промовив він уголос, - що це зі мною трапилося? - Нічого особливого, - озвався поряд дядько Вітер, - просто я ліг на шовкову траву відпочити.

Ти хто такий? Той, хто допомагає тобі обертатися. Звуся я Вітер. Не чув про такого! – невдоволено буркотів Вітрячок. До речі, від мене походить і твоє ім’я : Вітрячок. Правда, схожі? Та я зараз!.. Та я… Якщо ти, Вітрячку, збираєшся залякати мене, тоді я змушений буду полетіти геть. А ти служитимеш сідалом для галок і горобців. - Та я … Я, дядьку Вітре, хотів би вибачитися перед вами за свої слова… Перепочили трошки, то, може, продовжимо свою роботу? До того ж у мене пісенька нова народилася:

Ми – одна сім’я : Дядько Вітер і я. І ніхто зупинить Вас не зможе й на мить! Відтоді…