mozok.click

Фізика і проблеми безпеки життєдіяльності людини

Звідки чекати небезпеки? За даними досліджень, що проводяться відповідними фахівцями, найпоширенішою причиною смертності українців є хвороби серця й судин, які спровоковані курінням, алкоголем і стресами.

За кількістю смертей від дорожньо-транспортних пригод наша країна входить до десятки лідерів у Європі. В основному від аварій гине молодь.

А в дитячому віці основна зовнішня причина смертності — утоплення.

Причини смертності українців

Рівень смертності у світі

Кейс-завдання 1.

Подушка безпеки чи небезпеки? Враховуючи, що найбільшу небезпеку для молоді становлять дорожньо-транспортні пригоди, детальніше розглянемо заходи безпеки на транспорті та їхні фізичні принципи дії. Так, використання ременя й подушок безпеки за статистикою на 85 % знижує ризик важких травм і смертей. Причому на ремінь безпеки припадає 70 %, а на подушки — 10-15 %.

Щоб з’ясувати, які фізичні процеси забезпечують функції подушки безпеки, розглянемо її будову і принцип дії. Складовими подушки безпеки є: а) еластична оболонка з нейлонової тканини, обсипана тальком або крохмалем; б) газогенератор, до складу кого входить піропатрон і «заряд» — тверда суміш азиду натрію, нітрату калію та діоксиду кремнію; в) датчик.

Як тільки датчик отримує сигнал про зіткнення, спрацьовує піропатрон, який запалює азид натрію й нітрат калію, у результаті чого виділяються гази з вивільненням великої кількості теплової енергії, а значить, і з сильним розширенням продуктів реакції. Ці гази, створюючи тиск, і надувають складений мішок. Розкриття подушки безпеки відбувається майже миттєво, не більш як за 0,25 с. За такий час звичайна людина не встигне навіть моргнути. Утім, у максимально надутому стані вона залишається лише кілька хвилин. Газ швидко розсіюється через крихітні отвори, здуваючи подушку, щоб пасажир міг рухатися.

У такий спосіб подушки врятовують водія від сильних ударів і травм, яких він може зазнати під час ДТП. Проте й сама подушка безпеки є небезпечною. Перша й найголовніша небезпека — швидкість розгортання подушки. У момент спрацьовування подушка безпеки так сильно б’є по обличчю, що якщо водій носить окуляри, вони можуть зламатись і пошкодити очі. Другою небезпекою є те, що в разі спрацьовування відразу всіх подушок безпеки обсяг повітря в салоні різко зменшується. Це призводить до сильного навантаження на барабанні перетинки та очі. Третя небезпека — утворення натрію, який є небезпечним для організму людини.

Дайте відповіді на запитання:

Для чого подушку безпеки посипають тальком або крохмалем?

Під час вибуху азиду натрію утворюється отруйний для людини газ. Чому все ж таки використовують азид натрію, а не замінюють його? Чому пасажири не відчувають дії отруйного газу?

Які, на вашу думку, параметри руху й автомобіля необхідно враховувати для розроблення алгоритму спрацювання датчика подушки?

Якби ви отримали завдання розробити подушки безпеки для велосипедистів, якими були б ваші дії?

Чи замінять подушки безпеки новітні пристрої захисту? Запропонуйте свій проект.

Кейс-завдання 2.

Як пов’язанні знання з фізики й безпека життєдіяльності людини? З одного боку, досягнення фізики визначають її вагомий вплив не лише на розвиток техніки і технологій, ай на розвиток усього суспільного життя. З іншого боку, необдумані дії людини, озброєної досягненнями науки і техніки призводять до безповоротних і часто руйнівних наслідків для природи та самої людини. Але не менш небезпечним є незнання законів фізики! Вивчаючи фізику впродовж трьох років, ми неодноразово звертали увагу на те, як знання фізики допомагають діяти в тій чи іншій ситуації, що загрожує життю людини.

Пригадаймо деякі з них. Розгляньте малюнки. Укажіть, знання яких фізичних явищ і процесів необхідно враховувати в тій чи іншій ситуації.

Як уберегтися від блискавки?

Фізичні основи бережливого природокористування

Як пов’язанні наукові досягнення фізики та глобальні проблеми екології? На відміну від решти живих істот, людей не цілком задовольняє те, що може дати природа. В усі часи вони намагалися зробити своє життя зручнішим, комфортнішим, створюючи своє техногенне середовище. Але майже всі досягнення людства мають свій зворотний бік. Бурхливі темпи зростання виробництва, екстенсивне й нераціональне використання природних ресурсів, забруднення відходами виробництва та суспільства — усе це суперечить можливостям планети (її ресурсному потенціалу, запасам прісних вод, здатності самоочищення атмосфери, вод, річок, морів, океанів) і є причиною екологічних проблем.

Основними джерелами забруднення середовища є: а) виробники енергії (ТЕС, АЕС, ГРЕС, сотні тисяч котелень); б) промислові об’єкти (у першу чергу металургійні, хімічні, нафтопереробні, цементні та целюлозо-паперові); в) екстенсивне, перехімізоване сільське господарство; г) військова промисловість і військові об’єкти; д) транспорт (автомобільний, морський, річковий, залізничний, повітряний); е) гірниче виробництво. Вони забруднюють довкілля сотнями токсичних речовин, шкідливими електромагнітними полями, шумами, вібраціями, надмірним теплом.

Що таке сталий розвиток? Екстенсивне й нераціональне використання природних ресурсів обумовлено тим, що за останні 100 років з надр Землі видобуто корисних копалин більше, ніж за всю історію людства. Часто воно зводилося до хижацького вичерпування природних ресурсів.

Усвідомлення цієї небезпеки спонукало світове співтовариство до пошуку шляхів виходу із загрозливого становища. Наприкінці ХХ ст. прийнято концепцію сталого розвитку людства. Сталий розвиток передбачає таке використання природних ресурсів теперішніми поколіннями, яке б не ставило під загрозу має майбутніх поколінь. Техногенне навантаження на довкілля не повинно перевищувати його можливостей до самовідновлення. Необхідною умовою реалізації цієї концепції є усвідомлення суспільством переваги екологічних цінностей над іншими.

Кейс-завдання 3.

Проблеми питної води. За твердженням Всесвітньої організації охорони здоров’я, більш як 80 відсотків хвороб, що має людина, пов’язані з якістю води, яку вона п’є. Унаслідок активної господарської діяльності людини на планеті різко знижується кількість і якість питної води.

Майже три чверті поверхні Землі вкриває вода, що робить її одним з найпоширеніших природних ресурсів. Однак людство на свої потреби може використовувати лише невелику частину цього скарбу. Адже 97,5 % усього обсягу вод планети припадає на солону морську воду й тільки 2,5 % цих запасів — прісна вода. Але навіть цей обсяг доступний людині далеко не весь — більш ніж дві третини прісноводних ресурсів «законсервовано» у вигляді льоду.

Окрім опріснення і транспортування полярних льодовиків, учені-дослід-ники шукають інші способи забезпечення прісною водою.

Компанія «Architecture and Vision» змогла придумати вирішення цієї проблеми. Зі стебел бамбука та біо-пластику вони створили вежу й назвали її «Warka Water». Технологія дуже проста: вежа утримує вологу з навколишнього повітря, конденсує її та збирає в спеціальну ємність. Для її роботи не потрібна електрика.

Отримати прісну воду із солоної морської можна й за допомогою так званого водяного конусу (Watercone). Водяний конус виготовлено із пластику, стійкого до дії ультрафіолетових променів. Конус поміщається на лоток із солоною водою (або на вологу землю) і залишається на сонці. Вода починає випаровуватися, конденсуватися та стікати по стінках конуса в резервуари на його основі. Наприкінці дня ви просто перевертаєте, знімаєте ковпачок з верхівки та п’єте воду.

Завдання:

Запропонуйте свої конструкції пристроїв для опріснення води.

Наберіть у ємність солоної води й поставте її до морозильної камери. Переконайтеся в тому, що сіль сконцентрується всередині шматка льоду. Якщо її видалити, отримана тала вода буде прісною.

Кейс-завдання 4.

Проблема утилізації батарейок, перегорілих люмінесцентних ламп і несправних термометрів. Проблема з утилізацією використаних батарейок, перегорілих люмінесцентних ламп і несправних термометрів стає з кожним роком все актуальнішою.

Зазвичай люди викидають ці предмети на смітник і не замислюються над тим, що буде далі. А між тим, шкоду від таких дій можна порівняти буквально з бомбою сповільненої дії. Адже потрапивши в землю, одна пальчикова батарейка здатна забруднити 400 л води або 20 м² ґрунту.

Викинувши всього дві старенькі батарейки з ліхтарика, ви зіпсуєте дві ванни, 8 відер і півтора чайника чистої води. Не менш шкідливими для довкілля є лампи денного освітлення, а про небезпечність ртуті в термометрах знають навіть діти. То куди ж подіти ці токсичні відходи людського побуту?

Завдання:

Хто, на вашу думку, має вирішувати проблему утилізації батарейок, люмінесцентних ламп і несправних термометрів: виробники цих засобів, державні органи охорони навколишнього середовища, громадські активісти?

Чи існують у вашому місті місця збору відпрацьованих батарейок? Як дізнатися про цю інформацію?

Які ваші особисті дії у вирішенні зазначеної проблеми?

Енергетичні ресурси. Альтернативні джерела енергії

Енергоресурси поділяються на відновлювані та невідновлювані. До перших належать енергоресурси неперервно відновлювані природою (вода, вітер і т.п.), а до других — енергоресурси, раніше накопичені в природі, але в нових геологічних умовах не утворювані (кам’яне вугілля).

Енергія, безпосередньо взята в природи (енергетичного палива, води, вітру, ядерна), називається первинною.

Енергія, отримана людиною після перетворення первинної енергії на спеціальних установках — станціях, називається вторинною (електрична енергія, енергія пари, гарячої води).

Значна частина енергоресурсів витрачається на електростанціях для вироблення електроенергії. Людству треба прагнути витрачати якомога менше енергії невідновлюваних джерел і якомога більше — відновлюваних. До альтернативних джерел енергії належать відновлювальні — вітер, сонячне випромінювання, енергія морів та океанів тощо.

Кейс-завдання 5.

Порівняння виробників енергії. Заповніть таблицю

Це матеріал з підручника Фізика 9 клас Засєкіна (поглиблений рівень)