Дослідницька робота по темі «Чорне або біле?»
Керівник: Овсянникова М.М.
вчитель початкових класів
Одного разу в жаркий літній день ми з мамою і татом зібралися піти на прогулянку. Я надів чорну футболку і темну кепку, але мама сказала, що в цьому одязі мені буде жарко, так як чорний колір сильніше притягує сонячні промені. Я, звичайно, послухав маму і переодягнувся в світлий одяг, але вирішив подумати над цим питанням. Чому тоді в країнах Африки живуть люди з чорним кольором шкіри, адже має бути їм дуже жарко. І чому на холодній півночі живуть білі ведмеді, напевно, їм холодно?
Чи дійсно білий колір відбиває сонячні промені, а чорний «притягує» їх?
Можливо, промені «бачить» білий колір?
Припустимо, що темний одяг просто яскравіше і помітніше.
Припустимо, що це просто забобонна прикмета.
З'ясувати, чи дійсно чорний колір сильніше притягує сонячні промені, а білий їх відштовхує.
- познайомитися з додатковою літературою і матеріалами інтернету з даного питання;
- звернутися до вчителя фізики за консультацією;
- провести досвід для підтвердження або спростування цього питання;
- підготувати презентацію - звіт про проведену роботу.
Спочатку я вирішив з'ясувати, чому в Африці живуть люди з чорним кольором шкіри. Якщо чорний притягує сильніше сонячні промені, то цього народу не позаздриш ...
З книг та енциклопедій я дізнався, що згідно з давньою легендою, раніше все люди мали чорний колір шкіри. Одного разу вони виявили озеро з водою, що забарвлює людини в білий колір, який після вже не змивався. Люди пішли до цього озера і, занурившись в нього, набували білий колір шкіри. Коли ж дійшла черга до жителів Африки, води в озері залишилося вже настільки мало, що вони змогли занурити в воду всього лише долоні рук і ступні ніг. Ось чому африканці чорні.
Існує ще одне пояснення, чому в жарких країнах є люди з чорною шкірою, яке більш схоже на правду, ніж легенда.
Виявляється, шкіра таких людей багата меланіну, тобто речовинами, які містяться в шкірі, людських тканинах, волоссі і навіть сітківці ока. Меланіни широко поширені в рослинних і тваринних тканинах. Вони визначають забарвлення шкіри і волосся, наприклад масті коней, колір пір'я птахів, луски риб. А ще меланіни поглинають промені ультрафіолету і, відповідно, захищають тканини від опіків. Тобто, природа сама придумала, як оберігати жителів жарких країн від опіків і зробила їх чорними. Так значить, люди з темним кольором шкіри краще захищені від ультрафіолету, а не від світла або тепла. Ось і весь питання ...
Але чому на холодній півночі живуть білі ведмеді? У місці проживання цих хижаків дуже холодно, тому кожен сонячний промінь, що дає тепло цінний. А біле забарвлення шерсті ведмедів, мабуть, добре відбиває світло - ось темна шерсть нагрівалася б набагато краще. Але тоді ведмідь серед льодів і снігу став би здалеку видно. Боятися хижакові нікого - при його розмірах ворогів у нього просто немає. Після заборони полювання на білих ведмедів вони і людей боятися перестали. А ось маскування на полюванні дуже навіть потрібна. Адже серед білого пейзажу тільки чорні очі, ніс і губи видають ведмедика, підбирати до видобутку.
Виявляється, шкіра білого ведмедя чорна! А як же світло пробивається до тіла через товсту шубу? Насправді шерстинки порожнисті (порожні) всередині, і промені легко доходять до чорної шкіри, якої і передають тепло.
З додаткової літератури і від учителя фізики я дізнався, що всі кольори, що зустрічаються в природі, ділять на ахроматичні (безбарвні) і хроматичні (кольорові).
До ахроматическим відносяться білий і чорний, а також всі сірі кольори, які отримують змішанням білого і чорного кольорів. Ахроматичні кольори в спектрі відсутні. У природі не існує таких тіл, які повністю відображали б весь падаючий на них світловий потік, і всі тіла в тій чи іншій мірі поглинають світло.
Чорні та білі кольори по-різному відбивають світло. Найсильніше відображення має порошок окису магнію, який є самим білим предметом.
А ось найкраще поглинає світло чорний оксамит, він здається нам самим чорним предметом.
Для того, щоб переконатися в тому, що поверхні темного кольору краще поглинає світло проведемо експеримент.
Нам знадобляться дві пластмасові пляшки з закрученими пробками. Одну пляшку пофарбуємо в чорний колір, іншу обгорнемо білим скотчем. Підвісимо пляшки шийками вниз, між ними поставимо настільну лампу. Вона повинна розташовуватися досить близько до пляшок, на рівній відстані від кожної.
Шилом виконаємо в пробках отвори, вставимо в них прозорі шланги. Вільні кінці шлангів підвісимо на рівні дна пляшок. В результаті кожна пляшка зі шлангом повинна нагадувати англійську букву «U».
Тепер отриману конструкцію необхідно наповнити водою. Знімемо пляшки, від'єднати шланги. Наллємо воду в перший шланг до половини, виллємо її в пляшку. Для наочності додамо в воду марганцівку. Закрутимо пробку, вставимо шланг і підвісимо пляшку. Рідина заповнить нижню частину шланга. Те ж саме проробимо з другою пляшкою. Коли вся конструкція прийме початкове положення, рідини в двох шлангах повинні знаходитися на одному рівні. Включимо лампу і простежимо за тим, що відбувається.
Після включення лампи, практично відразу почала свій рух вода в шлангу, який приєднаний до чорної пляшці. Вона піднялася по шлангу вгору і почала виходити назовні. Вода з трубки, приєднаної до білої пляшці, піднялася незначно. Що з цього випливає? Включена лампа нагріває пляшки і повітря в них. При нагріванні повітря розширюється і тисне на воду в шлангу. Під тиском повітря вона піднімається вгору і досягає кінчика шланга тим швидше, чим швидше буде нагріватися повітря, а, отже, і поверхня самої пляшки. З досвіду видно, що першою до фінішу прийшла вода з шланга, який з'єднаний з чорної пляшкою. Крім кольору, пляшки нічим не відрізнялися, умови експерименту для них були однаковими. З цього випливає, що чорні поверхні нагріваються швидше.
Таким чином, гіпотези, що промені «бачить» білий колір, що темний одяг просто яскравіше і помітніше або, що це просто забобонна прикмета не підтвердилися.
В результаті досвіду я з'ясував, що чорний колір краще, ніж білий, поглинає світло. Значить, дійсно, в жарку сонячну погоду потрібно носити світлий одяг.
Матеріали роботи можна використовувати на уроках навколишнього світу і для бесід з профілактики сонячного або теплового удару з дітьми в літньому оздоровчому таборі.