Дидактическая сюжетно-ролевая игра "Космическая Одиссея" / Открытый урок

ЗАДАЧИ УРОКА:

Ученик вспомнит и закрепит знания о следующих понятиях и законах: ускорение свободного падения, перегрузка, космические скорости, идеальный газ, спектр, второй закон Ньютона, закон Всемирного тяготения, закон сохранения энергии, уравнение Клайперона-Менделеева
Ученик освоит и выработает следующие умения: решение задач из разделов Механика, Астрономия, Молекулярная физика; письменной и устной речи, работа с учебной и дополнительной литературой, проводить сравнение и анализ данных, выбирать рациональные способы выполнения работы, коллективно работать, управлять работой коллектива
Задачи, которые будет решать ученик в ходе урока, будут отвечать нравственным и эстетическим преставлениям о роли человека в обществе, мире, науке и технике, помогут сформировать систему взглядов на мир с позиции ученого-исследователя, удовлетворят потребности личности в лидерстве. Кроме того, знания, полученные в ходе урока, расширят кругозор ученика (Азбука Морзе, сведения о группе крови и резус-факторах, данные о планетах и устройстве космического корабля), покажут наличие междисциплинарных связей
Задачи, которые будет решать ученик в ходе урока, будут способствовать повышению и развитию умственных способностей учащихся: анализ, синтез, классификация, способность наблюдать, делать выводы, выделять существенные признаки объектов, умение выделять цели и способы деятельности, проверять ее результаты, выдвигать гипотезы, строить план эксперимента.

ОБОРУДОВАНИЕ К УРОКУ: ПК, проектор, белая доска (стена), презентация с заданиями для проведения игры, весы, дидактические раздаточные материалы (тексты с «ролями» игроков). Обязательно наличие пустого соседнего кабинета (лаборатории), который имеет смежную стенку с кабинетом, в котором проводится игра.

ПЛАН УРОКА:

1. Организационная часть (учитель знакомит участников с правилами игры и раздает дидактические материалы (см. в приложении)) - 4-5 мин.
2. Знакомство участников со своими ролями и «умениями» (изучение учениками дидактических материалов) - 8 -10 мин.
3. Практическая работа учащихся (сама игра) - 65-70 мин.
4. Завершение урока, подведение итогов игры - 4-5 мин.

ХОД УРОКА

Слайд	Ход игры, задания	Решение/ итог этапа игры	Ответ	Время	Описание, приложения
1	************************ 1 урок ******************************** Когда ученики заходят в кабинет, на доске включен 1 слайд из презентации
2	Учитель сообщает ученикам, что сегодня им предстоит «совершить» свой первый полет на Марс в составе космической экспедиции, в рамках дидактической сюжетно-ролевой игры «Космическая одиссея». Для этого каждый из учеников получит «роль» участника экспедиции и будет обладать определенными «знаниями» и «умениями», в соответствии со своей ролью. Кроме того, у каждого будет некоторое количество «очков здоровья» - «хитов». Если в ходе игры игрок получает «увечье», но у него неотрицательное количество «хитов», то игрок «лечится» от «увечья», если это возможно, при условии, что в команде есть врач или фельдшер. Если количество «хитов» падает ниже нуля, то игрок считается умершим, и выбывает из игры. Лечение происходит следующим образом: пациент и врач/фельдшер отсаживаются в дальний угол кабинета и сидят там, не имея права участвовать в игре в течение 5/10 минут. Если у игрока ноль хитов, ему необходимо «переливание крови» от другого игрока. В этом случае отсаживаются три человека: пациент, донор крови и врач/фельдшер. * Список ролей: Старший помощник – Штурман, радист Второй пилот - специалист по навигации Третий пилот - бортинженер Радист, специалист по спектроскопии Бортмеханик Врач, психолог Инженер систем обеспечения, фельдшер Инженер службы электроснабжения Астрофизик Радист *В игре предусмотрено 10 ролей, однако, во-первых, список ролей можно расширить по желанию, во-вторых, можно (и иногда нужно) дублировать роли. Если в классе человек заметно больше, то можно сделать 2 команды по 10-12 человек.
	Ученики тянут жребий – разыгрывают все роли, кроме роли капитана. Когда все роли определены, общим голосованием выбирается капитан (можно устно или письменно анонимно).	См. приложение жребий Получить роли, выбрать капитана		4-5 мин.	Распечатанные карточки с ролями – по количеству игроков. Роли «капитан» среди них нет – это выборная должность!
	Задание на экране: ВРАЧИ и ФЕЛЬДШЕРА: занесите данные членов экипажа (масса, группа крови и резус- фактор) в медицинские карты	Игроки оперативно измеряют свою массу на весах и подходят к врачам/фельдшерам, чтобы занести данные в медицинские карты		5-7 мин	Если ученик не знает свою группу крови или резус-фактор – тянет жребий (см. в правилах по лечению, приложение жребий)
	Задания на слайде: ВСЕМ: Изучите свои данные, способности КОМАНДИР: разбейте экипаж на 2 группы согласно способностям	Командир знакомит экипаж с бортовыми системами корабля		5-7 мин	Раздаются приложения «роли» - игроки читают свои «знания» и «умения».
3	Задания на слайде: Группа навигации: Рассчитайте, какую перегрузку испытывают космонавты в случае взлета корабля с поверхности Земли по параболической траектории? Группа безопасности полета: Убедитесь, что все члены экипажа выдержат такую нагрузку	См. текст «ускорение свободного падения, расчет перегрузки»	ГН: 3g ГБП: Да, все	7-10 мин
3	Задания на слайде: Группа безопасности полета: Проверьте показатели системы жизнеобеспечения	См. текст «система жизнеобеспечения»	ГБП: Все в норме	2-3 мин	Сообщение на экране после решения этого слайда: Вы попали в поток астероидов!!!
4	Учитель: Корабль находится в потоке астероидов, он поврежден, необходим ремонт. На корабле имеются: 2 скафандра, 2 баллона по 80 л. Ориентировочное время работы 1 человека - 3 часа, если одновременно корабль чинят 2 человека, то два раза по 2 часа.
	Группа навигации: Рассчитайте, какая масса кислорода поместится в каждый баллон, если давление насоса закачивающего кислород 2 атм. Температура – комнатная.	ГН: Из уравнения Клайперона-Менделеева» необходимо выразить и найти массу.	ГН: 0.210 кг в каждый баллон	4-5 мин	Делается одновременно со следующим пунктом
	Группа безопасности полета: 1. Рассчитайте коэффициенты потребления кислорода у экипажа 2.Рассчитайте, космонавт с каким показателем расхода кислорода может осуществить починку. Уровень стресса 300%. КОМАНДИР:Выберите, кого послать на починку Группа навигации: Рассчитайте, насколько времени хватит кислорода для выбранного космонавта?	см. текст «потребление кислорода». 1. надо вычислить коэффициент К=m\m₀ для каждого игрока. 2.Ученик-парень потребляет кислорода в час 850г/24ч=35 г/ч, ученица-девушка 800г/24ч=33 г/ч. Это число назовем нормой N 3. Уровень стресса S=(300%)/(100%) =3 4. Количество использованного кислорода O в час человеком с коэффициентом потребления кислорода К, нормой N и уровнем стресса S O=KNS.		5-10 мин	Делается одновременно с предыдущим пунктом
	* Если K=1, S=3, то кислорода хватит ровно на 2 часа для парня, и на 2.12 часа для девушки ****************** 2 урок *******************************
5	*** Необходимо в кабинете построить лабиринт из стульев и парт (или другим способом). Он должен быть не очень длинным и не очень сложным. Примерно следует ориентироваться на лабиринт из 33 или 34 парты. Учитель: объясняет правила починки корабля: 1 игровой час – 2 минуты реального времени. Нужно дойти до конца ограждения и вернуться назад. У вашего космонавта запас времени (запас кислорода в баллоне) - Х минут (может быть больше 4 минут(что эквивалентно двум игровым часам), если выбранный космонавт с коэффициентом потребления кислорода меньшим 1) Если среди специальностей космонавта есть «инженер» или «бортмеханик», то к его запасу реального времени +1 минута. Ход «ремонта»: 1. Если космонавт тратит весь кислород, он погибает. 2. Управлять космонавтом, занимающимся ремонтом, могут одновременно 4 человека. Они по очереди произносят ему команды; «Вперед», «направо», «налево», «стоп» 3. Каждый имеет право произносить только одну команду и только в свою очередь (* чтобы не было балагана, необходимо строго соблюдать это правило!) 4. Если управляющие совершают ошибку, т.е. произносят команды не свою очередь или одновременно, минус 10 секунд у космонавта. Если они совершили ошибку три раза подряд: космонавт тянет жребий 5. Если космонавт задевает ограждение или другого космонавта (если они идут в лабиринт вдвоем) – минус 30 секунд у космонавта (у обоих космонавтов), космонавты тянут жребий * Жребий – заранее заготовленные карточки 2 карточки - «ничего не произошло» 3 карточки - «ранен в руку» (-1 очко здоровья). Игрок убирает руку за спину. Недуг можно убрать, если пройти лечение, которое начнется не позже, чем через 5 минут. Если ранены обе руки – не может ими пользоваться. 2 карточки - «ранен в ногу» (-1 очко здоровья). Игрок прыгает на одной ноге. Недуг можно убрать, если, пройти лечение, которое начнется не позже, чем через 5 минут. Если ранены обе ноги – не может передвигаться, необходима помощь извне. 2 карточки - «внутреннее кровотечение» (-2)очка здоровья. Необходимо начать делать переливание через 5 минут – иначе «смерть» 1 карточка - «кровоизлияние в мозг» - «смерть»
5	Задание на слайде: ВСЕМ: осуществите ремонт корабля	Кто-то из игроков может получить увечья (необходимо провести лечение), кто-то «умереть». Если игрок «умер», он выбывает из игры и становится наблюдателем.		10-15 мин	Рекомендации: Лучше пусть починкой занимаются игроки с коэффициентом потребления кислорода меньше 1
6	Задания на слайде: Группа навигации: Рассчитать, какое по модулю ускорение получает ракета, «приземляясь» на Марс вертикально вниз со скоростью 9 км/с. Какова перегрузка, испытываемая космонавтами? Группа безопасности полета: оцените, кто сможет пережить посадку? На корабле имеется 2 костюма, снижающих перегрузку на 1g КАПИТАН: Выберите, на кого надеть эти костюмы	См. текст «ускорение свободного падения, расчет перегрузки» Игрок, у которого показатель выдерживаемой Перегрузки (даже с учетом костюма) меньше 7.5 g – тянет жребий	6.5 g Марса 7.5 g Марса	5-7 мин	Рекомендации: Желательно чтобы посадку пережили те, кто специализируется на связи и спектроскопии
7	Задания на слайде: Группа обеспечения безопасности полета: Проверьте показатели системы жизнеобеспечения КАПИТАН: необходимо отправить людей на марсоход	Чтобы выжить, команде необходимо отправить на марсоход часть экипажа.	показатели сильно отличаются от нормы.	2-3 мин	Рекомендации: Желательно чтобы и на корабле, и на марсоходе было по 1 специалисту по связи и спектроскопии
	Задания на слайде: Группа обеспечения безопасности полета: Рассчитайте, сколько времени группа сможет находиться в марсоходе. Запас кислорода составляет 1.5 кг, уровень стресса 400%	Рассчитать время Х можно, если вычислить все потребление кислорода группой.		4-5 мин	Рекомендации: Желательно отправлять 2-3-4 человека, не более.
	Для этого необходимо рассчитать количество использованного кислорода O в час человеком с коэффициентом потребления кислорода К, нормой N и уровнем стресса S O₁=K₁N₁S₁ для первого члена группы и для остальных. Сложить между собой все O₁, О₂, О₃ и т.д.. Поделить 1.5 кг запасенного кислорода на сумму всех О, т.е Х=1.5/∑О
8	Задания на слайде: Капитан: Решите, сколько исследователей вы отправите на Марс. Группа навигации: Установите связь с другой группой. Узнайте «кодовое» слово, которое передают вам исследователи посредством азбуки Морзе - это моделирует процесс передачи вам пакета данных	1 час игрового времени – 2 минуты реального времени У исследователей Х минут для нахождения на Марсе, известное из предыдущего задания		4-5 мин
8	Обязательно! В составе команды марсохода должен быть специалист по связи и по спектроскопии, без этого добыча спектров невозможна Обязательно! На корабле должен остаться специалист по связи, иначе невозможно осуществлять связь с исследователями **** Исследователей необходимо удалить в соседний кабинет (лабораторию), которая имеет смежную стенку с кабинетом, в котором проводится игра.
8	Исследователи: Получите спектры планет и вернитесь на корабль	Экипаж на корабле: Узнайте «кодовое» слово, которое передают вам исследователи		4-5 мин
8	Три этапа: «Налаживаем связь» Исследователи передают фразу « Есть контакт» на корабль посредством азбуки Морзе. Экипаж на корабле должен ее расшифровать. «Передаем информацию» После этого исследователи передают фразу «Данные спектроскопии» - чтобы команда на корабле получила спектры «Возвращение на корабль». Исследователи передают фразу «Хотим домой». Этап считается выполненным, если фраза расшифрована. ** Первые два этапа должны быть обязательно выполнены ** фразы можно поменять на любые другие и сократить их количество, если не укладываетесь по времени, все-таки, игра – процесс творческий. Учитель: вследствие того, что корабль попал астероидный дождь, его датчики были повреждены. Они регистрируют спектры, но не определяют, к какой планете относятся эти данные. Найдите среди данных спектр Марса.
9	Группа навигации: Расшифруйте спектры, определите, какой из них относится к Солнцу, Юпитеру и Марсу	См. задание для расшифровки спектров 1. Солнце – гелий, кислород, водород, 2. Марс – кислород, углекислый газ, 3. Юпитер - водород, гелий		4-5 мин
9	Подведение итогов игры. Заключительное слово учителя.	Команда благополучно добралась до Марса и смогла собрать данные об этой планете.		2-3 мин.	Рекомендации: попросите написать детей отзыв об игре.

Талант выигрывает игры, а командная работа – чемпионаты.
Майкл Джордан

Презентация:

Слайд 1

Слайд 2

Слайд 3 - задание

Слайд 3 - ответы

Слайд 4 – задание

Слайд 4 – ответы

Слайд 5

Слайд 6 – задание

Слайд 6 – ответы

Слайд 7 - задание

Слайд 7– ответы

Слайд 8

Слайд 9 – задание

Слайд 9 – ответы

Раздаточные материалы для урока-игры «Космическая одиссея»

Роли – раздать каждому игроку. Если игроков больше 10 - продублировать

Старший помощник – Штурман, радист	Второй пилот - специалист по навигации
Радист, специалист по спектроскопии	Бортмеханик
Врач, психолог	Инженер систем обеспечения, фельдшер
Инженер службы электроснабжения	Третий пилот - бортинженер
Астрофизик	Бортинженер

Группа крови и резус фактор

1	2	3
4	+	−

Когда игроки тянут «жребий»

«ничего не произошло»

«ранен в руку» (-1 очко здоровья). Игрок убирает руку за спину. Недуг можно убрать, если пройти лечение, которое начнется не позже, чем через 5 минут. Если ранены обе руки – не может ими пользоваться.

«ранен в ногу» (-1 очко здоровья). Игрок прыгает на одной ноге. Недуг можно убрать, если, пройти лечение, которое начнется не позже, чем через 5 минут. Если ранены обе ноги – не может передвигаться, необходима помощь извне.

«внутреннее кровотечение» (-2)очка здоровья. Необходимо начать делать переливание через 5 минут – иначе «смерть» Игрок выбывает из игры, героически погибнув при починке корабля

«внутреннее кровотечение» (-2) очка здоровья. Необходимо начать делать переливание через 5 минут – иначе «смерть» Игрок выбывает из игры, героически погибнув при починке корабля

«кровоизлияние в мозг» - «смерть». Игрок выбывает из игры, героически погибнув при починке корабля

Задание для расшифровки спектров

Медицинские карточки – раздать каждому врачу и фельдшеру

Пациент	Хиты	Параметр	Значение
Штурман, радист	2	Масса
		Группа крови
		Макс. Испытываемая перегрузка	7g
		Коэф. расхода кислорода
Второй пилот – специалист по навигации	1	Масса
		Группа крови
		Макс. Испытываемая перегрузка	6g
		Коэф. расхода кислорода
Третий пилот - бортинженер	3	Масса
		Группа крови
		Макс. Испытываемая перегрузка	8g
		Коэф. расхода кислорода
Радист, специалист по спектроскопии	1	Масса
		Группа крови
		Макс. Испытываемая перегрузка	6g
		Коэф. расхода кислорода
Бортмеханик	3	Масса
		Группа крови
		Макс. Испытываемая перегрузка	9g
		Коэф. расхода кислорода
Врач, психолог	1	Масса
		Группа крови
		Макс. Испытываемая перегрузка	6g
		Коэф. расхода кислорода
Инженер системы обеспечения, фельдшер	3	Масса
		Группа крови
		Макс. Испытываемая перегрузка	8g
		Коэф. расхода кислорода
Инженер службы электроснабжения	1	Масса
		Группа крови
		Макс. Испытываемая перегрузка	6g
		Коэф. расхода кислорода
Радист	2	Масса
		Группа крови
		Макс. Испытываемая перегрузка	7g
		Коэф. расхода кислорода
Специалист по химии и спектроскопии	3	Масса
		Группа крови
		Макс. Испытываемая перегрузка	8g
		Коэф. расхода кислорода

Информация для врачей и фельдшеров

Ваша задача – сохранить в живых как можно больше членов экипажа корабля.

В начале игры вам будет необходимо заполнить медицинские карты участников экспедиции. Для этого вы должны будете измерить и записать их массу (на весах), узнать и участников экспедиции их группу крови и резус-фактор. Если игрок не знает своих данных, следует тянуть жребий (возьмите у учителя).

Правила по лечению

У каждого игрока некоторое количество «очков здоровья»- «хитов», определенных заранее.

Если в ходе игры игрок получает «увечье», но у него неотрицательное количество «хитов», то игрок «лечится» от «увечья», если это возможно, при условии, что в команде есть врач или фельдшер.

Если количество «хитов» падает ниже нуля, то игрок считается умершим, и выбывает из игры. Лечение происходит следующим образом: пациент и врач/фельдшер отсаживаются в дальний угол кабинета и сидят там, не имея права участвовать в игре в течении 5/10 минут.

Если у игрока ноль хитов, ему необходимо «переливание крови» от другого игрока. В этом случае отсаживаются три человека: пациент, донор крови и врач/фельдшер. Параметр группа крови нужен для операции «переливания крови»: известно, что существует 4 группы крови. Данные о том, кому какую группу крови можно переливать представлены в таблице.

Группа крови пациента	От пациентов с какой группой крови можно переливать кровь этому пациенту?	Пациентам с какой группой крови можно переливать кровь этого пациента?
1	1	1,2,3,4
2	1,2	2,3,4
3	1,2,3	3,4
4	1,2,3,4	4

Причем, следует помнить, что если у пациента резус-фактор положительный, то ему можно переливать кровь пациентов и с положительным, и с отрицательным резус-фактором. Если же у пациента резус-фактор отрицательный, то ему можно переливать кровь пациентов только с отрицательным резус-фактором.

Кислород и потребность в нем человека

Количество кислорода, которое потребляется человеком значение непостоянное, а переменное, и зависит от целого ряда различных факторов. Активность человеческого дыхания зависит от многих факторов. Так, например если вы станете под холодный или достаточно прохладный душ, то потребление вами кислорода увеличится примерно на 100%, а отдача углекислого газа увеличится на 150% (в сравнении с условиями комнатной температуры воздуха).

когда человек просто лежит, но при этом бодрствует, тогда поглощение им кислорода увеличивается на 30 – 35%;
спокойно идущий человек потребляет на 100% больше кислорода; при спокойной, лёгкой работе потребность в кислороде увеличивается на 200%;при тяжёлой физической работе потребление кислорода может увеличиться на 600% и даже более
При нормальных условиях плотность кислорода 1.43 кг/м³
Среднее значение потребления человеком кислорода 0.85 кг в сутки (для мужчин), 0.8 кг для женщин
Коэффициент расхода кислорода K=m₁/m₂=m/m₀ , где m₁ – потребление кислорода этим человеком в н.у., m₂– норма потребления кислорода, m – масса человека в кг, m₀ – для парней 60 кг, для девушек – 55 кг.
Увеличение этого коэффициента происходит при увеличении коэффициента стресса. Т.е. если коэффициент стресса составляет 130 %, что коэффициент расхода кислорода необходимо умножить на 1.3

Информация для инженеров системы обеспечения

Система жизнеобеспечения

В необычных условиях космического полета (вакуум, лучистый теплообмен, ионизирующие излучения)человек должен находиться в замкнутом герметичном отсеке космического летательного аппарата. В обитаемом отсеке необходимо создавать условия для обеспечения нормального существования и работы человека. Эти условия необходимо поддерживать в течение всего полета, подавая в отсек вещества, потребляемые человеком и удаляя продукты его жизнедеятельности. Бортовые системы космического летательного аппарата (КЛА), которые решают эти задачи, называются системами жизнеобеспечения (СЖО).

Основные параметры атмосферы и физиологические нормативы для орбитальной станции

Параметр (в расчете на начальное количество членов экипажа)

Значение

минимум

максимум

оптимальная

Общее давление, кПа/мм рт.ст.

Парциальное давление кислорода, кПа/мм рт.ст.

Парциальное давление азота, кПа/мм рт.ст.

Парциальное давление углекислого газа, кПа/мм рт.ст.

Температура воздуха, °С

Относительная влажность, %

Температура стенок жилого отсека, °С

Тепловыделение экипажа, мДж/(чел.-сут)

Потребление кислорода, г/(чел·сут)

Выделение углекислого газа, г/(чел·сут)

Потребление воды и пищи, г/(чел·сут)

33,3/250

16/120

9,3/70

18,0

10,5

760

870

1500

107/800

40/300

80/600

1,0/7,6

26,0

14,7

990

1215

6400

54…69/405…520

20,6/155

47/350

0,0

21,0 ± 1,0

22,0

11,7

850

990

2800

Напоминание

Поведение идеального газа можно описать уравнением Клайперона-Менделеева

где p – давление, V- объем, m – масса, M – молярная масса вещества, R=8.31 Дж/К – универсальная газовая постоянная, T – температура (все величины выражаются в единицах измерения системы СИ).

Текст «Ускорение свободного падения, расчет перегрузки»

Информация для специалистов по навигации, штурмана

Ускорение свободного падения (гравитационное ускорение) - ускорение, придаваемое телу силой тяжести, при исключении из рассмотрения других сил. В соответствии с законом всемирного тяготения, значение гравитационного ускорения на поверхности Земли или другой планеты можно связать с массой планеты M следующим соотношением:

где G — гравитационная постоянная (6,6742·10⁻¹¹ м³с⁻²кг⁻¹), а r — радиус планеты. Это соотношение справедливо в предположении, что планета является однородным шаром. Приведённое соотношение позволяет определить массу любой планеты, включая Землю, зная её радиус и гравитационное ускорение на её поверхности. Исторически масса Земли была впервые определена Генри Кавендишем, который провёл первые измерения гравитационной постоянной.

Гравитационное ускорения на высоте h над поверхностью Земли (или другой планеты массой М) можно вычислить по формуле:

Перегрузка — отношение абсолютной величины линейного ускорения, вызванного негравитационными силами, к ускорению свободного падения на поверхности планеты. Будучи отношением двух сил, перегрузка является безразмерной величиной, однако часто перегрузка выражается в единицах ускорения свободного падения данной планеты g. Перегрузка в 1 единицу (то есть 1 g) численно равна весу тела, покоящемуся в поле тяжести планеты.

В качестве ускорения «а» необходимо брать центростремительное ускорение при взлете.

Перегрузка — векторная величина. Для живого организма важно направление действия перегрузки. При перегрузке органы человека стремятся оставаться в прежнем состоянии (равномерного прямолинейного движения или покоя). При положительной перегрузке (голова — ноги) кровь уходит от головы в ноги, желудок опускается вниз. При отрицательной перегрузке увеличивается приток крови к голове. Наиболее благоприятное положение тела человека, при котором он может воспринимать наибольшие перегрузки — лёжа на спине, лицом к направлению ускорения движения, наиболее неблагоприятное для перенесения перегрузок — в продольном направлении ногами к направлению ускорения.

Одно из основных требований к военным летчикам и космонавтам — способность организма переносить перегрузки. Тренированные пилоты в противоперегрузочных костюмах могут переносить перегрузки от −3 … −2 g до +12 g . Обычно при 7 — 8 g в глазах «краснеет», пропадает зрение, и человек постепенно теряет сознание из-за прилива крови к голове. Космонавты во время взлёта переносят перегрузку лёжа. В этом положении перегрузка действует в направлении грудь — спина, что позволяет выдержать несколько минут перегрузку в несколько единиц g. Существуют специальные противоперегрузочные костюмы, задача которых — облегчить действие перегрузки. Костюмы представляют из себя корсет со шлангами, надувающимися от воздушной системы и удерживаюшими наружную поверхность тела человека, немного препятствуя оттоку крови (позволяют уменьшить перегрузку на g).

Текст «Вторая космическая скорость»

Информация для бортинженеров, бортмехаников

Вторая космическая скорость (параболическая скорость) — наименьшая скорость, которую необходимо придать объекту (например, космическому аппарату), масса которого пренебрежимо мала по сравнению с массой небесного тела(например, планеты), для преодоления гравитационного притяжения этого небесного тела и покидания замкнутой орбиты вокруг него. Предполагается, что после приобретения телом этой скорости оно более не получает негравитационного ускорения (двигатель выключен, атмосфера отсутствует). Тело, имеющее около Земли такую скорость, покидает окрестности Земли и становится спутником Солнца. Параболической вторая космическая скорость называется потому, что тела, имеющие при старте скорость, в точности равную второй космической, движутся по дуге параболы относительно небесного тела. Однако, если энергии телу придано чуть больше, его траектория перестает быть параболой и становится гиперболой; если чуть меньше, то она превращается в эллипс.

Вычисление

Для получения формулы второй космической скорости удобно обратить задачу — спросить, какую скорость получит тело на поверхности планеты, если будет падать на неё из бесконечности. Очевидно, что это именно та скорость, которую надо придать телу на поверхности планеты, чтобы вывести его за пределы её гравитационного влияния. Запишем затем закон сохранения энергии

где слева стоят кинетическая и потенциальная энергии на поверхности планеты (потенциальная энергия отрицательна, так как точка отсчета взята на бесконечности), справа то же, но на бесконечности (покоящееся тело на границе гравитационного влияния — энергия равна нулю). Здесь m — масса пробного тела, M — масса планеты, R — радиус планеты, G — гравитационная постоянная, v — вторая космическая скорость. Решая это уравнение относительно v₂, получим

Заполните пустые клетки самостоятельно

	Земля	Марс
Средний радиус	6371,0 км	0,5320 земного
Масса	5,9726·10²⁴ кг	0,107 земных
Ускорение свободного падения
Вторая космическая скорость

Информация для специалистов спектроскопии, астрофизиков

Астрофизика –раздел физики по определению химического состава звёзд, газовых облаков и т.д. и их физических характеристик: температуры, давления, скорости движения, магнитной индукции. С помощью спектрального анализа узнали химический состав Солнца и звезд, комет. Другие методы анализа здесь вообще невозможны. Оказалось, что звезды состоят из тех же самых химических элементов, которые имеются и на Земле. Любопытно, что гелий первоначально открыли на Солнце и лишь затем нашли в атмосфере Земли. Название этого элемента напоминает об истории его открытия: слово гелий означает в переводе «солнечный». Спектральный анализ можно производить не только по спектрам испускания, но и по спектрам поглощения. Именно линии поглощения в спектре Солнца и звезд позволяют исследовать химический состав этих небесных тел. Ярко светящаяся поверхность Солнца - фотосфера - дает непрерывный спектр. Солнечная атмосфера поглощает избирательно свет от фотосферы, что приводит к появлению линий поглощения на фоне непрерывного спектра фотосферы. Но и сама атмосфера Солнца излучает свет. Во время солнечных затмений, когда солнечный диск закрыт Луной, происходит обращение линий спектра. На месте линий поглощения в солнечном спектре вспыхивают линии излучения. Не так давно, астрономы при помощи спектральных анализов установили, что в центре некоторых галактик находятся чёрные дыры. Астрономы использовали телескоп Уильяма Гершеля и с его помощью нашли способ, который позволяет определить химический состав атмосферы планет вне солнечной системы, что, по мнению ученых, может помочь в поиске неземных цивилизаций.

Линейчатые спектры играют особо важную роль, потому что их структура прямо связана со строением атома. Ведь эти спектры создаются атомами, не испытывающими внешних воздействий. Главное свойство линейчатых спектров состоит в том, что длины волн (или частоты) линейчатого спектра какого-либо вещества зависят только от свойств атомов этого вещества, но совершенно не зависят от способа возбуждения свечения атомов. Атомы любого химического элемента дают спектр, не похожий на спектры всех других элементов: они способны излучать строго-определенный набор длин волн. На этом основан спектральный анализ - метод определения химического состава вещества по его спектру. Подобно отпечаткам пальцев у людей линейчатые спектры имеют неповторимую индивидуальность. Неповторимость узоров на коже пальца помогает часто найти преступника. Точно так же благодаря индивидуальности спектров каждого атома химического элемента, имеется возможность определить химический состав тела. С помощью спектрального анализа можно обнаружить данный элемент в составе сложного вещества, если даже его масса не превышает 10-10г. Это очень чувствительный метод. Количественное содержание элемента в исследуемом образце определяется путем сравнения интенсивности отдельных линий спектра этого элемента с интенсивностью линий другого химического элемента, количественное содержание которого в образце известно. Количественный анализ состава вещества по его спектру затруднен, так как яркость спектральных линий зависит не только от массы вещества, но и от способа возбуждения свечения. Так, при низких температурах многие спектральные линии вообще не появляются. Однако при соблюдении стандартных условий возбуждения свечения можно проводить и количественный спектральный анализ. В настоящее время определены спектры всех атомов и составлены таблицы спектров. С помощью спектрального анализа были открыты многие новые элементы: рубидий, цезий и др. Элементам часто давали названия в соответствии с цветом наиболее интенсивных линий спектра. Рубидий дает темно-красные, рубиновые линии. Слово цезий означает «небесно-голубой». Это цвет основных линий спектра цезия.

Каждый из спектров- это частокол цветных линий различной яркости, разделённых широкими тёмными полосами. Такие спектры называются линейчатыми. Наличие линейчатого спектра означает, что вещество излучает свет только вполне определенных длин волн (точнее, в определенных очень узких спектральных интервалах). Каждая из линий имеет конечную ширину.

Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном (но не молекулярном) состоянии. В этом случае свет излучают атомы, которые практически не взаимодействуют друг с другом. Это самый фундаментальный, основной тип спектров. Изолированные атомы данного химического элемента излучают строго определенные длины волн. При увеличении плотности атомарного газа отдельные спектральные линии расширяются и, наконец при очень большой плотности газа, когда взаимодействие атомов становится существенным, эти линии перекрывают друг друга, образуя непрерывный спектр.

Состав фотосферы Солнца

Водород 73,46 %

Гелий 24,85 %

Кислород 0,77 %

Углерод 0,29 %

Железо 0,16 %

Неон 0,12 %

Азот 0,09 %

Кремний 0,07 %

Магний 0,05 %

Сера 0,04 %

Состав атмосферы Марса

95,32 % углекислый газ
2,7 % азот
1,6 % аргон
0,13 % кислород
0,08 % угарный газ
0,021 % водяной пар
0,01 % окись азота

Состав атмосферы Юпитера

89,8 %	Водород
10,2 %	Гелий
~0,3 %	Метан
~0,026 %	Аммоний
~0,003 %	Дейтерид водорода
0,0006 %	Этан
0,0004 %	Вода

1. Кислород

2. гелий

3. водород

4. углекислый газ

Информация для радистов, специалистов по связи

Азбука Морзе

Информация взята из Википедии – свободной энциклопедии https://ru.wikipedia.org/wiki/

Скачать публикацию

Дидактическая сюжетно-ролевая игра "Космическая Одиссея"

Свидетельство

Похожие публикации