Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1.Введение
Когда строился наш дом, прокладывали воду и делали колодец, который затем накрыли специальной крышкой люка. Я обратил внимание, что в нашем городе всюду лежат крышки круглой формы: и у нас во дворе, и на дорогах, и возле школы.
И тогда я заинтересовался, а почему крышки канализационного люка круглые. Передо мной возникла проблема : есть много геометрических фигур, а канализационные люки делаются почему-то круглые и возможно, существует еще какая-то фигура, подходящая для люков.
ЦЕЛЬ: определение свойств круга, которые используются в крышках канализационных люков.
ЗАДАЧИ:
1.Познакомиться с новыми для меня свойствами круга и с помощью опытов установить простейшие связи и сделать выводы.
2. Поискать материал о других геометрических фигурах, которые могли бы использоваться человеком при изготовлении крышек для люков.
3. Показать возможность использования кругов (и если существует похожая по свойствам фигура) в жизни.
Гипотеза: кроме круга существуют фигуры, которые можно использовать для изготовления крышек канализационных люков.
Методы исследования
1. Проведение опроса «Почему крышки канализационных люков круглые?».
2. Поиск материалов в сети интернет.
3. Наблюдения.
4. Проведение опытов.
2.ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Свой вопрос я задал родителям, одноклассникам и знакомым и получил на него разные ответы. Большинство думают, что так удобно — в круглое отверстие легче пролезть, несколько ответов было — красиво, а некоторые ответили, что не знают. Тогда я начал искать информацию в сети Интернет.
Опыт 1. Предметы круглой формы легче перемещать — их просто можно перекатить. В то время как у предметов прямоугольной и треугольной формы мешают углы. А крышки канализационного люка делают еще тяжелыми — их изготавливают из чугуна. Тогда можно сделать вывод о том, что круглую тяжелую крышку можно переместить одному человеку. А люк другой формы придется нести в несколько рук.
Опыт 2. Крышка канализационного люка круглый формы никогда не провалится в колодец, а значит, лучше всего подходит для выполнения защитной функции. Все это потому, что диаметр крышки всегда больше диаметра самого колодца. А другие фигуры могут провалиться (например, под углом).
Опыт 3 . Проведем две параллельные касательные прямые и зафиксируем расстояние между ними. Начнем вращать круг. Он постоянно касается этих линий и можно сказать, замкнутая кривая (окружность, которая описывает круг) имеет постоянную ширину. Это тоже свойство круга. И его учитывают при изготовлении крышек люка — меньше вероятность допустить ошибки при производстве.
Опыт 4. При изготовлении крышек круглой формы используется меньше материала и снижается их себестоимость.
Вот оказывается, какие причины, почему крышки канализационных люков круглые. Но меня интересует еще один вопрос: есть ли фигура, по свойствам похожая на круг. И здесь мне помогла передача, которую я смотрю - «Галилео». Из нее я узнал, что есть фигура по свойствам похожая на круг. Это треугольник Рёло. Его изучением занимался немецкий ученый Франц Рёло в 19 веке. Давайте и мы проверим это.
Опыт 5. Треугольник Рёло — фигура, имеющая постоянную ширину. Проводим две касательные прямые линии, фиксируем их ширину и начинаем вращать треугольник Рёло. И всегда одна точка, расположенная в одном из «углов» треугольника Рёло, а другая на противоположной дуге окружности, будут касаться линий.Опыт 6. Предмет, изготовленный в форме треугольника Рёло может перекатываться. Установим на 2 цилиндра в форме этих треугольников дощечку и увидим, что она перекатывается.
Опыт 7. Треугольник Рёло, если его установить на люк, тоже не провалится. Мной был изготовлен такой макет и вам предлагаю убедиться в этом.
3.ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведя работу я смог сделать вывод о том, что выдвинутая мной гипотеза - кроме круга существуют фигуры, которые можно использовать для изготовления крышек канализационных люков, подтвердилась. Но изготавливать круглые крышки проще — меньше вероятность допустить ошибку и, поэтому изготавливают именно их. И теперь я смогу ответить на вопрос, который часто задают при приеме на работу в Microsoft. Вот эти ответы: безопасность, удобство при передвигании, ниже стоимость, меньше ошибок при их изготовлении.
И еще я узнал очень интересные факты .
1. Когда проводятся гонки болидов по городским улицам, крышки привариваются к люкам. При движении гоночных болидов благодаря их аэродинамическим характеристикам создается настолько низкое давление воздуха между дорогой и днищем машины, что его достаточно, чтобы поднять крышку канализационного люка.
2.В начале 2000-х годов в Москве проходил большой арт-проект «Канализации всех стран, соединяйтесь!» - где были представлены фотографии канализационных люков со всего мира.
4. ПЕРЕЧЕНЬ ЛИТЕРАТУРЫ И РЕСУРСОВ
1.http://www.etudes.ru/ru/etudes/mazda
2.http://otvetprost.com/387-pochemu-lyuki-kruglye.html
3.http://expirience.ru/pochemu-lyuki-kruglye/
4.Запись передачи «Галилео» от мая 2012г.
Развитие канализационных систем в каждом государстве проходило по-своему. Единственная общая черта во всех городах – это необходимость установки люков. Впервые канализационные люки появились в середине XIX века. Тогда их делали самой разной формы – от круглой до квадратной. В последние годы изготавливают только модели круглой формы. Почему?
Что такое канализационный люк?
Под канализационным люком подразумевают отверстие в бетоне или земле, которое обеспечивает доступ в подземные коммуникации. Это отверстие всегда закрывается крышкой, люком, во избежание несчастных случаев. У люка есть и другая функция – предотвратить незаконное проникновение в подземную систему коммуникаций.
Виды канализационных люков
Крышки разделяются на виды. На них встречаются разные теснение, узоры. Так, например, на первых канализационных люках изображали герб государства, агитационные лозунги. Сейчас на крышках отображают порядковый номер, дата и инициалы производителя. Канализационные люди выделяют:
- Пластиковые;
- Железные;
- Резиновые;
- Чугунные;
Лидером по изготовлению канализационных люков считается Индия.
Почему канализационные люки круглые?
Уже много лет подряд производят исключительно люки круглой формы. Причин тому несколько:
- Стоимость изготовления корпуса для люка круглой формы ниже, чем любой другой формы (треугольной, ромбовидной, прямоугольной);
- Удобство перемещения. Круглый люк гораздо легче перемещать: нужно лишь поставить его ребром и катить в нужном направлении;
- Круглый люк проще открыть. У него любая точка окружности является концентрацией напряжения. Для примера – все крышки к банкам также только круглой формы;
- Круглый люк не провалится в канализационную систему. У любой другой формы высока вероятность проседания ниже установленного уровня;
- Сечение труб системы – круглое. Логичным сделать такой же формы и крышку, которая закрывает канализационные системы.
- Через круглую крышку люка нельзя вынести предмет квадратной (треугольной, прямоугольной) формы.
В некоторых странах применяют треугольные канализационные люки. В Нэшуа (город в США) и сейчас подземные системы прикрыты крышками треугольной формы. Острые углы треугольника указывают ремонтной бригаде направление течения сточных вод. Однако такие люки признали опасными для здоровья, и начался их демонтаж.
Выбор круглой формы канализационных крышек продиктован элементарной практичностью. Такие люки дольше служат, они устойчивы к влиянию окружающей среды. На изготовление идет меньше материала, они дешевле обходятся. Удобно работать, если нужно попасть внутрь канализационной системы, безопасны. Вероятность проседания круглого люка очень невелика.
Привычной примелькавшейся деталью городского пейзажа являются крышки канализационных люков, практически везде, во всех государствах мира имеющие круглую форму.
Почему именно круглую – на этот вопрос мы постараемся подробно ответить.
Безопасность
Крышка люка канализационного колодца – массивное изделие из чугуна. Она весит более 50 килограммов, а вес люков, находящихся на проезжей части дороги, превышает 78 килограммов.
Это неудивительно, ведь крышка люка, находящегося на тротуаре улицы, должна выдерживать нагрузку в 12 тонн, а крышка, лежащая на дороге – целых 25 тонн. Такой вес обусловлен толщиной крышки, рассчитанной с учетом заданной нагрузки и прочности чугуна.
А теперь представьте следующую ситуацию: крышка люка открыта и лежит рядом с люком, а внизу, в колодце работают люди. Если кто-то случайно передвинет круглую крышку, то в худшем случае просто закроет люк. Прямоугольная или квадратная крышка в этом случае может провалиться в яму прямо на головы рабочих, ведь диагональ квадрата или прямоугольника всегда больше любой его стороны. Поэтому круглая форма крышки является наиболее безопасной в данном случае.
Прочность
Инженерам давно известно, что круглые предметы имеют намного большую прочность, чем квадратные. Канализационный люк не только круглый, но и слегка выпуклый к середине: такая форма обеспечивает наибольшее сопротивление механической нагрузке, направленной сверху.
Внутренние напряжения в люке такой формы равномерно распределяются по металлу, в то время как в квадратных, прямоугольных и любых других крышках под действием нагрузки напряжения распределяются неравномерно, что влечет более быстрый износ, а следовательно – более частую замену крышек.
Кроме того, не следует забывать, что чугун – довольно хрупкий материал, и если уронить прямоугольную крышку, от нее вполне может отколоться уголок. Чтобы расколоть круглую крышку люка, придется приложить намного больше усилий.
Судя по тому, что практически все крышки в целости и сохранности лежат десятилетиями (а некоторые уже более ста лет), в обычных условиях повредить круглую крышку практически невозможно.
Экономия металла
Почему круглая форма люков является более оптимальной с точки зрения экономии металла? При одинаковой длине периметра круглого и прямоугольного люков - площадь круга всегда больше площади прямоугольника или любой другой геометрической фигуры.
Если перевести это в экономические показатели, то получается, что круг – наиболее выгодная форма люка, поскольку на крышку для него требуется намного меньше чугуна (экономия до сорока процентов), чем на прямоугольную крышку.
Оптимальное соотношение длины периметра к площади заставляет делать круглыми люки не только для канализационных колодцев, но и в гораздо более серьезных конструкциях – например, между отсеками подводных лодок или космических кораблей. Круглые люки более экономичны и выдерживают большие нагрузки, чем люки любой другой формы.
Удобство проведения работ
Круглая крышка люка намного более удобна при проведении ремонтных или профилактических работ. Если прямоугольную крышку необходимо поднять, чтобы перенести на некоторое расстояние, для чего понадобится не меньше двух взрослых мужчин, то круглую крышку можно спокойно перекатить, поставив на ребро, и с этой задачей вполне можно справиться в одиночку.
Да и для того, чтобы приладить тяжелую крышку на место, не нужно ее вращать, подгоняя под конфигурацию отверстия. Круглая крышка встанет на место в любом случае, какой бы стороной вы ее ни укладывали.
Итак, причин почему нужно делать крышку канализационного люка круглой - более чем достаточно.
Доступ к подземным коммуникациям надёжно защищается при помощи крышек канализационных люков. Сделанные из чугуна, они становятся не такой лакомой добычей для воров, а специальные отверстия не позволяют открыть их. Чтобы понять, почему люки круглые, нужно обладать умом практика.
Для чего нужны канализационные люки
Крышку люка, открывающую путь вниз, можно назвать средством профилактики. Именно тяжёлые круги предотвращают множество травм и смертей. На них можно спокойно становиться ногами, не боясь провалиться. Опасны только те люки, крышка у которых отсутствует или отличается не похожей на круг формой.
В настоящеее время крышки другой формы встречаются крайне редко
Почему они круглые
Основные достоинства такой формы:
- безопасность - круг не проваливается внутрь, как его ни поверни, не ударит внизу находящегося и не уронит стоящего наверху;
- экономия - чугуна на круглую форму уходит меньше, чем на квадратную, поскольку момент напряжения при нагрузке на круг меньше и крышку можно делать потоньше;
- удобство - открыть такую крышку физически легче, это свойство используется также в форме банок для консервов.
И ещё плюс в копилку экономичности производства - мало бракованных изделий. Это происходит за счёт меньшего количества опорных длин у круга.
Кроме того, круглая форма меньше реагирует на перепад температур и потому дольше служит.
При отсутствии крышки люк должен быть огорожен и обозначен предупреждающими знаками Если бы они были другой формы
Представим, что крышка люка квадратная, треугольная или прямоугольная. Теперь попробуем это чугунное изделие передвинуть с места на место. Круг будет катиться, как колесо, чего не скажешь об имеющих углы формах.
Квадратная крышка только тогда безопасна, когда длина её стороны превышает диаметр круглого лаза. Это влечёт увеличение расхода материала на изготовление, что нецелесообразно. Если же и сам колодец квадратный, то стоит лишь повернуть немного крышку - и она провалится внутрь, теряя свои защитные функции. Поэтому нетрудно догадаться, почему люки делают круглыми, а не квадратными.
Крышки канализационных люков обычно весят 50 кг и больше, чтобы они не могли быть сдвинуты с люка даже при сильном автомобильном движении В американском городе Нэшуа (штат Нью-Хэмпшир) есть крышки для канализационных люков треугольной формы. Они указывают направление потока в канализации. Сейчас эти крышки ликвидируются, так как они не соответствуют современным стандартам безопасности.
Не всегда вопрос бывает праздным, даже если речь идёт о находящихся под ногами люках. Лишь задумавшись над ним, можно получить новые знания и использовать их на практике.
Вопрос о том, почему канализационные люки делают круглыми, уже стал нарицательным. Его задают во многих эрудических викторинах и даже при приеме на работу в сравнительно серьезные организации. В поиске ответа на данный вопрос следует больше выяснить об устройстве люков и связанных с ними фактах. Итак, обо всем по порядку.
Устройство канализационного люка
Смотровой канализационный колодец обычно состоит из шахты, рабочего помещения и крышки. Тип устройства рабочего помещения, как правило, зависит от вида подземных коммуникаций. Габариты помещения выбирают исходя из предъявляемых требований к обслуживанию конкретных коммуникаций.
Глубину расположения помещения выбирают исходя из глубины их пролегания. Высота помещения составляет около 1,8 метра. Шахта обычно круглой формы, ее длина зависит от глубины рабочего помещения, а диаметр составляет 0,7м. Шахты чаще всего собирают из кирпича, либо отливают из бетона. Оснащена лестницей для спуска работника.
Канализационный люк закрывают крышкой, чтобы избежать попадания в систему сторонних объектов, и чтобы предотвратить несчастные случаи. В большинстве случаев крышка имеет круглую форму, что вызвано следующим: при любом ее положении, крышка не сможет провалиться в люк.
Это первый ответ на вопрос «почему канализационные люки круглые».
Для предотвращения произвольного открытия во время интенсивного движения автотранспорта, крышки люков изготавливают из чугуна, делая их весьма увесистыми.
Поверхность крышки ребристая для повышения прочностных качеств люка, а также сцепления подошв пешеходов и автомобильных шин с его поверхностью. Встречаются крышки либо выпуклые посередине, либо плоские – вогнутых не бывает.
Колодцы кабельной канализации, как правило, оснащены одновременно двумя крышками.
А именно:
- защитной;
- запорной.
Запорные крышки изготавливают из стали, они гораздо легче обычных и снабжены замком во избежание проникновений с целью кражи кабеля посторонних лиц. Расположена запорная крышка под защитной.
Установка канализационных люков производится также в колодцах инженерных коммуникаций, находящихся под землей: кабельных, газовых, тепловых сетей, канализации и водопровода.
Предназначены канализационные люки для защиты и колодцев от повреждений, для предотвращения попадания в шахты посторонних предметов или персон, для обеспечения беспрепятственного движения автотранспорта и пешеходов, для доступа к коммуникациям, находящимся под землей.
Разновидности канализационных люков
Канализационные люки классифицируют следующим образом:
- в зависимости от конструкции изделия;
- по типу проходящих под ними коммуникационных сетей;
- по материалу изготовления.
Помимо вопроса о том, почему крышки канализационных люков круглые, ответим на вопрос, какие коммуникационные сети укрывают с помощью таких люков.
Это:
- системы водостока;
- кабельные – телефонные и электросети.
Основными материалами изготовления канализационных люков являются следующие:
- высокопрочный и серый чугун;
- пластик;
- полимерно-песчаная смесь;
- композитная смесь;
- железобетон или бетонная смесь;
- резина.
Совет! Каждый вид люков имеет свои недостатки и достоинства, но все же традиционным материалом изготовления люков считают чугун. Люки из чугуна надежны, прочны, устойчивы к агрессивным средам и долговечны.
Безопасность канализационных люков
Почему делают канализационные люки круглыми? Чтобы обезопасить население от падений в них – это одна из тех бед, о которых людей начинают предупреждать с самого детства.
Однако, не смотря на подобные предупреждения, такие случаи происходят довольно часто. Раньше это было вызвано рассеянностью, теперь же к этому добавилось отвлечение на разговоры по мобильному телефону или написание текстовых сообщений.
Большое число краж крышек люков, закрывающих , лишь усугубляет складывающуюся ситуацию. Падения в люк чреваты не только переломами ног, но и при достаточно большой глубине люка смертельным исходом.
Не в меньшей степени опасность открытых люков проявляется и на автодорогах. Наезд машины на открытый люк может повлечь серьезные повреждения подвески и колес, да к тому же весьма опасные аварии для велосипедистов и мотоциклистов – вплоть до смертельных исходов.
Занятные факты о канализационных люках
- Если монтаж канализационного люка был произведен многие годы назад, в особенности на проезжей части, что открыть такой люк обычным способом (поддеванием) часто не представляется возможным.
Тогда сверху к люку приваривают ручку из металлической арматуры, которую срезают после открытия, или же высверливают в люках небольшое отверстие, заводят снизу крюк и таким способом открывают.
Большинство крышек люков современного изготовления (помимо линий связи) оснащены фабричным отверстием, посредством которого люк возможно открыть при помощи крюка.
Во многих странах СНГ в крышках люков также часто имеются по бокам две прорези. Однако, из-за воды, которая во время осадков проникает сквозь прорези, отверстия производят лишь в водопроводных, канализационных, ливневых, дренажных люках. В люках электрических сетей, кабельной и телефонной связи прорези делать запрещено .
- Помимо дилеммы типа – почему люки канализационные круглые, следует заинтересоваться еще одним вопросом: отчего люки такие массивные?
А для того, чтобы наиболее активная часть общества – подростки, физически не имела возможности делать из канализации убежища и тому подобное. Тем не менее, масса люков не останавливает любителей сравнительно легкого заработка. С 1990х по 2000е годы во всех странах бывшего советского союза было совершено тысячи краж канализационных люков с целью сдачи на металлолом.
Помимо стандартных чугунных люков, кражам подверглись также стальные люки и ливневые решетки. К примеру, в городе Харькове в Салтовском районе всего за одну ночь с применением техники злоумышленниками было украдено около 50 люков из чугуна. А в 2009г в г. Киеве украли более 1300 люков.
По этой причине в крупных городах, в особенности на их окраинах, канализационные шахты вынуждены закрывать бетонными кругами, щитами из дерева либо пластиковыми стационарными люками. Касательно последних, их производство налажено во многих регионах.
- Теперь же установка канализационного люка современного выпуска производится с учетом данной особенности – люки оснащены петлями и открываются подобно двери с невозможностью кражи (разве что при помощи резака). Многие люки также оснащают замками – это зачастую касается люков линий связи.
- Наиболее опасными с точки зрения травматизма являются ливневые колодцы, колодцы водопровода и канализации – их глубина достигает 6 метров, и кроме того, внутри них обычно расположены торчащая арматура и трубы.
Еще пара объяснений
Еще одним объяснением того, почему крышка канализационного люка круглая, является простота транспортировки.
К примеру, квадратная крышка может транспортироваться только переноской, что одному человеку часто не под силу. Круглую же крышку можно катить, с чем вполне сможет справиться взрослый мужчина в одиночку.
Кроме того, на изготовление круглой крышки канализационного люка затрачивается меньше материала. К тому же не нужно ломать голову над тем, как установить канализационный люк круглой формы – его лишь не следует ставить вверх ногами, в остальном трудностей нет.
