Печатная работа ученика История паровых машин на уроках физики, опубликованная в сборнике региональной НПК школьников на базе УрГПУ

История паровых машин на уроках физики
Зарипов Артем
11 класс, Нижнетагильская ВШ № 27, г. Нижний Тагил
Руководитель: учитель физики Ивлева Т. И.
Раздел физики, изучающий общие законы тепловых явлений, называется термодинамикой. Термодинамика имеет большое значение для разработки и создания тепловых двигателей, широкое применение которых изменило ход мировой истории.
Тепловые двигатели – машины, производящие механическую работу в результате обмена теплотой с окружающими телами[ 8].
Так, мощный расцвет промышленности в 19 веке был связан с изобретением первого теплового двигателя – паровой машины.
Цель исследования заключалась в изучении принципа действия и истории создания паровой машины. Материалы данного исследования могут быть использованы на уроках физики при изучении вопросов: «Принцип действия тепловых двигателей», «Значение тепловых двигателей», при оформлении стенной газеты «Машина времени», на проводимых в школе «днях науки», на факультативных занятиях по физике.
Разработка и объяснения принципа действия тепловых машин основывается на двух началах термодинамики. В основе работы тепловых машин лежат замкнутые термодинамические циклы.
Вначале паровая машина предназначалась для использования в заводском производстве, но позднее паровой двигатель стали устанавливать на самодвижущихся машинах – паровозах.
Паровоз — автономный локомотив с паросиловой установкой, то есть использующий в качестве двигателя паровую машину. Паровозы были первыми передвигающимися по рельсам тяговыми транспортными средствами. Паровоз состоит из трёх основных частей: котла, паровой машины и экипажной части.
Используя материалы книг, составили хронологическую таблицу создания первых тепловых машин и парового транспорта:
Дата Имя изобретателя Устройство
3 век до н. э. Архимед Пушка Архимеда
Примерно 1-й век н. э. Герон Александрийский Геронов шар
15 век Леонардо да Винчи В рукописях рисунки с изображением цилиндра и поршня
16 век Д. БранкПаровая турбина
17 век Д. Папен1-я паровая машина
18 век Т. Ньюкомен и КоулиПаровая машина
1765 год И. И. Ползунов Паровая машина (1-я в России) с универсальным двигателем
1784 год Дж. Уатт Паровой двигатель
1769 год Н. Кюньо«Паровая телега»
1804 год Р. ТревитикПаровоз – 1й в мире
1829 год Дж. Стефенсон Локомотив «Ракет»
1834 год Е. А. Черепанов и М. Е. Черепанов 1-й паровоз в России
Первый паровоз в России был построен в 1833—1834 гг. уральским крепостным механиком Ефимом Алексеевичем Черепановым и его сыном Мироном Ефимовичем на Нижнетагильском заводе целиком из отечественных материалов.
Он выгодно отличался от зарубежных паровозов оригинальными удачными конструктивными решениями.
Пятый номер «Горного журнал» за 1835 год приводит сведения о технических характеристиках паровоза[9,10].
При постройке паровоза русские механики внесли много технических новшеств, которые впоследствии нашли применение в паровозостроении: большую трубчатую поверхность нагрева котла, паровоз двигался не только вперед, но и назад.
Изготовление второго паровоза более мощного, перевозивший тысячу пудов (около 16, 4 т) груза, со скоростью до 16,4 км/ч закончили в марте 1835 г. У второго паровоза были несколько увеличены размеры котла и цилиндров, что позволило поднять мощность с 30 до 40 л. с. В отличие от первого паровоза, у второго колёса имели меньший диаметр. Чертеж второго паровоза Черепановых
Очень важно, что в Нижнем Тагиле есть места, в которых всегда можно увидеть и узнать больше о замечательных изобретателях. Это, историко-краеведческий музей, у входа которого красуется макет первого паровоза, а в экспозиции рассказывается об исторических реалиях времени, когда он был изобретен.
И, безусловно, центром, где буквально витает дух изобретательства, является историко-технический музей «Дом Черепановых», экспозиция которого рассказывает о тагильских изобретателях. Там открылась выставка «Пароходных дел мастер», посвященная 210-летию Мирона Ефимовича Черепанова, где можно узнать о его разносторонней деятельности, увидеть мемориальные вещи этой семьи. И самое главное, здесь можно не только увидеть и узнать, но и самим попробовать сделать модель первого русского паровоза на мастер-классе по моделированию.
Макеты первого паровоза Черепановых можно увидеть в нижнетагильском краеведческом музее, Политехническом музее (Москва), в музее истории науки и техники Свердловской железнодорожной магистрали (Екатеринбург)
Сохраняются памятные места и здания, связанные с деятельностью изобретателей. Так на доме, где жила семья Черепановых, установлена мемориальная доска, горно-металлургический техникум носит имя изобретателей. Памятник Черепановым стоит на центральной площади города Нижнего Тагила.
Сейчас паровоз Черепановых – это яркий бренд Нижнего Тагила [9].
В 2016 году отмечается 182 года первому российскому паровозу.
Тепловые двигатели играют важную роль и в наше время. Без них невозможно представить себе ни жизнь современного общества, ни жизнь людей в будущем.
Литература:
1. Боголюбов А. Н. Творение рук человеческих. Естественная история машин. М.: Знание, 1988.
2. Васютинский В. Ф. Хранители «старого соболя». – Свердловск: Сред.-Урал. кн. изд-во, 1990.
3. Генденштейн Л. Э., Дик Ю. И. Физика. 10 кл.: Учебник базового уровня для общеобразоват. Учебн. Заведений.- 2-е изд.- М.: Илекса, 2007.
4. Глазунов А. Т. Техника в курсе физики средней школы. М., «Просвещение», 1977.
5. Книга для чтения по физике: Учеб. пособие для учащихся 6-7 кл. сред. шк. /Сост. И. Г. Кириллова.-2-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1986.
6. Раков В. А. Локомотивы отечественных железных дорог (1845—1955), М.:Транспорт, 1995.
7. Физика – юным: Теплота. Электричество. Кн. для внеклассного чтения. 7 кл./Сост. М. Н. Алексеева. – М.: Просвещение, 1980.
8. Элементарный учебник физики: Учеб. пособие. В 3 т. / Под ред.Г. С. Ландсберга: Т. 1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. – 11-е изд. – М.: Наука. Физматлит, 1995.
9. http://www.tagilvariant.ru/news/culture/edet_edet_parovoz/
10. http://ru.wikipedia
11. http://historyntagil.ru/2_19_34.htm