Т.В.ЗОЛОТУХИНА,
ГОУ СОШ № 793, г. Москва

Научное исследование в школе

Проектная деятельность учащихся – это собственная исследовательская работа ребят, позволяющая понять направление познания мира и своё призвание. Кроме того, это прикладная деятельность: учащиеся получают конкретные результаты работы. В 2006 г. из нашей школы «выпустились» ветераны проектной деятельности: ребята четыре года занимались собственными исследовательскими работами. Две из них мы предлагаем вашему вниманию.

• Ирина Вартапетян, Анна Ивлева. Электрохимический метод реставрации белокаменных памятников древнего зодчества.

Основной задачей нашего проекта является разработка метода реставрации белокаменных памятников древнего зодчества. Из собранного материала нам стало известно, что современные реставраторы для восстановления зданий используют методы так называемого косметического ремонта: подкрашивание, побелка, т.е. нанесение дополнительных слоёв на старые, пришедшие в негодность. В результате через некоторое время происходит отслоение в гораздо большем объёме камня.

Мячковский известняк мягок и податлив, его легко пилить и колоть, скоблить ножом и вырезать на нём барельефы, но вместе с тем этот камень достаточно прочен и легко выдерживает нагрузку стен, карнизов и колонн в зданиях и сооружениях. Надёжность известняка определяется не столько прочностью, сколько условиями службы камня в сооружении. Чтобы известняк служил исправно, необходимо защищать изделия, выполненные из этого камня, от проникновения влаги и соли.

Изучение мячковского известняка, находившегося длительное время в фундаменте, показало, что его пористая структура близ поверхности заполнена кристаллами соли. Засоление камня происходит из-за нарушения гидроизоляции фундамента и проникновения грунтовых вод с растворёнными в них солями внутрь. Кристаллы соли нарушают структуру камня, происходит расслоение известняка, в результате чего стены и фундамент начинают разрушаться.

Наш проект предлагает опытную установку, в которой используется свойство ионов двигаться под действием электрического поля для выведения солей из пористого камня. Сложность заключалась в том, что избыток влаги отрицательно сказывается на состоянии камня, поэтому после каждой серии экспериментов было необходимо незамедлительно высушивать образцы и проводить испытания на прочность.

Схема механизма засоления фундаментов каменных строений (слева) и механизма их обессоливания электрохимическим методом (справа)

Ещё одна трудность возникла из-за малого количества исследуемого материала. Дело в том, что в настоящее время известняк в селе Мячково Московской области не добывается. Опытным материалом могли служить только остатки фундаментов древних зданий, например, сторожевой башни на Измайловском острове. Эту задачу мы решили, выбрав для экспериментов другой, более доступный и не имеющий исторической ценности строительный камень – пенобетон. Это пористый лёгкий бетон, прочностью от 1 до 3 МПа (в зависимости от предназначения). Его легко обрабатывать. Таким образом, электрохимический процесс осуществлялся на моделях известняка – кубиках пенобетона с ребром 5 см. Опытная серия составляла 4–5 образцов. Для контрольного испытания на прочность в неприкосновенности оставляли один образец.

Перед испытаниями кубики камня замачивались в 10%-ном водном растворе поваренной соли (в течение двух суток). После засоления камень помещался в опытную установку, где происходил процесс обессоливания. Сила тока поддерживалась порядка 1 А. Результаты оказались удовлетворительными. О степени обессоливания можно было судить непосредственно по виду гигроскопичной ткани, которая впитывала соль, выходящую из камня. Проведённые испытания на прочность сжатия не показали ухудшения этой характеристики у каменных образцов. В дальнейшем необходимо решить задачу упрочнения материала, т.к. длительное влияние влаги ухудшает структуру камня. Возможно, что её можно решить тем же электрохимическим методом.

Литература

Брунов Н.И., Власюк А.И. и др. История русской архитектуры. – М.: ГИЛ по строительству и архитектуре, 1951.

Викторов А.М., Звягинцев Л.И. Белый камень. – М.: Наука, 1981.

Викторов А.М. От камня к… атмосфере. – М.: Природа, 1973, № 2.

Касьянов В.А. Физика-10. – М.: Дрофа, 2003.

Касьянов В.А. Физика-11. – М.: Дрофа, 2003.

Флоренский П.В., Соловьёва М.Н. Белый камень белокаменных соборов. – М.: Природа, 1972, № 9.

Энциклопедия для детей. Т. 4. Геология. – М.: Аванта+, 1995.

Энциклопедия для детей. Т. 19. Экология. – М.: Аванта+, 2001.

• Александра Осокина, Станислав Макаренко. Мониторинг уровня шумового загрязнения микрорайона «Деревлёво».

Известен забавный научный факт: растения лучше растут под классическую музыку, чем без неё, и хуже – под поп-музыку. С людьми всё происходит примерно так же. Громкие звуки убивают волосковые клетки, которые передают звуковые колебания в головной мозг. Один аккорд из усилителя на дискотеке – и несколько тысяч клеток убито.

Ежедневный городской шум (производственный, транспортный, бытовой) не так заметен, но не менее опасен. Учёные подсчитали: 70% неврозов возникают у людей именно из-за повышенного слухового давления, которое ведёт к нарушению логики мышления, душевной неуравновешенности и раздражительности. Люди, живущие или работающие рядом с оживлёнными автомагистралями, чаще других страдают различными заболеваниями сердечно-сосудистой системы, гипертонией, желудочно-кишечными расстройствами.

Главной целью нашего проекта было проведение мониторинга уровня шумового загрязнения микрорайона, где мы живём и учимся, определение опасных для здоровья участков. Для этого мы разработали методику определения уровня шума с помощью многофункционального мобильного телефона:

1. Активизируем функцию измерения уровня шумового фона в телефоне.

2. Встаём на место измерения звука.

3. Держим телефон неподвижно, защитив по возможности его верхнюю часть, в которой находится микрофон, от ветра, т.к. ветер может повлиять на результаты измерений.

4. Снимаем показания прибора несколько раз и вычисляем среднее значение уровня шумового фона.

5. Проводим измерения шумового фона через каждые 100 м.

6. Полученные значения шумового фона заносим на карту местности.

Мы создали трёхмерную карту микрорайона и отметили на ней данные мониторинга, также внесли предложение уменьшать шум, создавая защитную полосу из кустарников, хвойных деревьев и звукоизолирующих строений.

Трёхмерная карта микрорайона «Деревлёво», ЮЗАО, г. Москва, выполненная Станиславом Макаренко, выпускником 2006 г. Посадки деревьев рассчитаны с учётом поглощения ими звуковых волн. Кривые обозначают уровень шума

Хочется ещё отметить, что наш проект – это продолжение работы школьного экологического патруля «ШЭК», созданного в нашей школе много лет тому назад. Именно давние выпускники вместе с учителями посадили чудесный сад, где растут уникальные породы деревьев и кустарников. Выпускницы прошлого года, также участницы «ШЭК», Макарова Анастасия и Старостина Виктория, заняли призовое место на «Ярмарке идей», а затем поставили задачу перед нами, – её мы и решали. Надеемся, что наш проект поможет улучшению состояния здоровья жителей Москвы.

Фонотека здоровья (музыкальные произведения, способствующие усилению внимания, повышению тонуса центральной нервной системы, а также профилактике заболеваний)

– Бессонница: Л. ван Бетховен. Лунная соната (1-я часть); Я.Сибелиус. Грустный вальс; П.И.Чайковский. Осенняя песня, Сентиментальный вальс, Баркарола; Ф.Шуберт. Аве Мария, Серенада; Ф.Шуман. Грёзы; Ш.Сен-Санс. Лебедь.

– Раздражительность: И.-С.Бах. Кантата № 2; Л. ван Бетховен. Лунная соната.

– Озлобленность: И.-С.Бах. Итальянский концерт; Й.Гайдн. Симфонии.

– Беспокойство и тревога: Ф.Шопен. Мазурки и прелюдии; И.Штраус. Вальсы, Шестая симфония (3-я часть); И.Брамс. Колыбельная; Ф.Шуберт. Аве Мария, Серенада; К.Дебюсси. Свет Луны.

– Гипертония: И.-С.Бах. Концерт ре-минор для скрипки; Ф.Шопен. Ноктюрн ре-минор.

– Головная боль: Л. ван Бетховен. Фиделио; Ф.Лист. Венгерская рапсодия № 1; А.Хачатурян. Сюита «Маскарад»; Дж.Гершвин. «Американец в Париже».

Это важно знать

– От шума может пропасть слух. Любители послушать громкую музыку в наушниках и завсегдатаи танцевальных клубов рискуют своим слухом не меньше, чем работники кузнечного цеха.

– 70% неврозов возникает у людей из-за шума.

– От шума оживлённой магистрали живущие или работающие вблизи неё люди чаще других страдают различными заболеваниями сердечно-сосудистой системы, гипертонией, желудочно-кишечными расстройствами.

– Повышение слухового давления ведёт к нарушению логики мышления, душевной неуравновешенности и раздражительности.

– В Европе более одного миллиона детей и подростков плохо слышат или полностью глухи.

– В России 9% детей и взрослых имеют разные проблемы со слухом (при норме для здоровой нации 3%).

Литература

Большая медицинская энциклопедия. – М.: АСТ, 2004.

Крауфорд Ф. Волны: Пер. с англ. – М.: Наука, 1974.

Энциклопедия для детей. Т. 19. Экология. – М.: Аванта+, 2001.

Касьянов В.А. Физика-10. – М.: Дрофа. 2003.

Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. – М.: Наука, 1974.