СЕКЦИЯ МАТЕМАТИКИ

СЕКЦИЯ МАТЕМАТИКИ
Аббакумов Сергей, Чехлов Александр, Шайдуров Владимир, МБОУ Инженерный
лицей НГТУ, г. Новосибирск
Научный руководитель: д. т. н., проф. Б. С. Резников
Математическое моделирование при расчёте растягиваемой полосы с круговым отверстием за пределом упругости
В работе представлено исследование разработанной математической модели,
описывающей упругопластическое деформирование при растяжении пластины
конечной ширины с круговым отверстием. Основные соотношения для модели
были взяты из научной работы Б. С. Резникова. Полученная им система интегральных уравнений содержит неизвестную подынтегральную функцию, которая описывает форму пластической зоны, возникающей в пластине под нагрузкой. Авторами
было предложено 3 математических модели формы границы: дуга окружности,
дуга эллипса и дуга логарифмической спирали. На основе имеющихся соотношений был разработан алгоритм численного счёта и создана программа, в режиме
реального времени высчитывающая нагрузку, действующую на пластину, в зависимости от механических характеристик материала пластины, диаметра отверстия,
протяжённости пластической зоны и выбранной модели формы границы этой зоны,
и определяющая максимальную нагрузку, которую может выдержать каждая конкретная пластина перед тем, как начнётся разрушение.
На кафедре материаловедения НГТУ был проведён эксперимент, где с помощью универсальной гидравлической системы Instor 300DX были разорваны стальные и дюралюминиевые пластины с отверстиями разных диаметров и зафиксирована максимальная нагрузка, которую они выдержали. Это позволило сравнить
теоретически вычисленную предельную нагрузку с реальной и сделать выводы о
точности каждой из 3 предложенных моделей. Все они показали результаты, достаточно близкие к реальности, но наиболее точно описывают процессы, происходящие с пластиной при растяжении, уравнения моделей пластической зоны в форме
дуги эллипса и дуги логарифмической спирали.
Разработанная программа может быть использована при проектировке конструкций, имеющих в качестве элемента рассмотренные пластины.
Ашенова Шахиза, Горовик Мария, 10 класс, Областная многопрофильная школалицей для одаренный детей при ПГУ (ОМШЛОД), г. Павлодар, Казахстан
Научные руководители: Б. Н. Горшков, Т. Ю. Платова, Г. Е. Нургалиева
Закон единицы
В работе рассмотрено кодирование мелодий натуральными числами, и построение треугольников последовательных разностей. В первой части работы проанализировано около двухсот мелодий. Установлено, что большинство мелодий имеют
треугольник последовательных разностей оканчивающийся на 1. Выяснилось, что
произвольный набор звуков, имеющий треугольник, оканчивающийся на 1, звучит
как некоторая мелодия. Также было обнаружено, что треугольники последовательных разностей, составленные по мелодиям классиков, практически всегда оканчиваются на 1. Треугольник последовательных разностей, оканчивающийся на 1, был
1
назван музыкальным, и сформулирована гипотеза, названная как Закон единицы:
«Всякая мелодия имеет музыкальный треугольник». В доступной литературе по
музыкальной гармонии и теории музыки подобный факт не описан.
Вторая часть работы состоит в изучении математических свойств музыкальных
треугольников. Доказаны следующие теоремы.
Теорема 1. Число музыкальных треугольников с заданной верхней строчкой из
n элементов, в которых отсутствуют нули, равно 2 n(n-1)/2.
Теорема 2. Треугольник последовательных разностей, верхняя строка которого
является арифметической прогрессией и содержит более двух членов, не является
музыкальным.
Частично изучены также свойства музыкальных треугольников, в которых
верхняя строка является геометрической прогрессией. В частности найдена сумма
первых элементов таких треугольников.
Ануфриенко А. В., Минаков Ф. А., Гимназия № 6 «Горностай», г. Новосибирск
Научный руководитель: к.ф.-м.н. А. Н. Глебов
Предполные веса граней в многогранниках
В разное время математиками было доказано множество утверждений о многогранниках. В основе доказательства многих утверждений о многогранниках лежит
знаменитая формула Эйлера |V| + |F| – |E| = 2, где E – множество ребер, V– множество вершин , F – множество граней многогранника. Примерами таких утверждений являются:
1)
в любом многограннике есть вершина степени не более 5 и грань ранга не
более 5, причем обе оценки точны;
2)
в любом многограннике есть ребро с весом не более 13, где вес ребра – это
сумма степеней его концевых вершин, причем оценка точна.
В работе рассмотрена похожая задача о весе граней в многогранниках. Кажется
естественным, что, как и в случае со свойствами (1) и (2), должна существовать
верхняя оценка на вес грани многогранника. Однако на самом деле это не так,
например, веса граней пирамиды могут принимать сколь угодно большие значения.
Поэтому было введено понятие предполного веса грани, который определяется как
сумма степеней всех вершин этой грани, кроме вершины с наибольшей степенью.
Следующий результат настоящей работы является основным.
Теорема. В любом многограннике: а) найдется грань ранга 3 с предполным
весом не более 13; б) найдется грань ранга 4 с предполным весом не более 11;
в) найдется грань ранга 5 со степенями вершин 3, 3, 3, 3, ≤5.
Приводятся примеры многогранников, доказывающие точность оценок,
приведенных в пунктах а) и б) теоремы.
Бессонова Татьяна, 11 класс, МБОУ лицей № 113, г. Новосибирск
Научные руководители: М. В. Таранова, к.п.н., доцент, Г. И. Гуль, учитель математики
Тетраэдальные псевдофракталы и их размерность
В работе описываются результаты самостоятельного поиска способов построения и вычисления размерности такого вида фракталов как «фрактальный прямоугольный треугольник» и его аналога – «фрактальная правильная треугольная пи2
рамида», в которой боковые ребра и ребра основания имеют особые значения. Обозначенная проблема ранее не рассматривалась.
Указываются рекуррентные способы построения указанных фракталов и исследуются их свойства. При построении фракталов для прямоугольных треугольников
в работе было выявлено три вида с разными соотношениями между сторонами треугольника и размерностью фракталов.
Самостоятельно поставлена задача о переносе метода построения прямоугольных фракталов на построение фрактала, где базовой фигурой является тетраэдр, в
котором боковые ребра равны а, ребра основания имеют длину a 2 . Применение
способа построения фрактала к этой пирамиде, показало, что получаемые пирамиды не подобны исходной. Поэтому возникла необходимость введения новых понятий: псевдофрактал, коэффициент псевдоподобия и псевдоразмерность. В результате исследования была рассчитана размерность псевдофрактала.
Бондаренко Дмитрий, 11 класс, МБОУ Экономический лицей, г. Новосибирск
Научный руководитель: к.ф.-м.н., н.с. ИМ СО РАН В. А. Дедок
Моделирование транспортных потоков
Работа посвящена математическому моделированию транспортных потоков на
городских улицах. Рассмотрены теоретическая часть модели клеточных автоматов,
идеи применения стохастических методов для создания компьютерной лаборатории. Разработан собственный алгоритм и комплекс программ, позволяющих моделировать различные конфигурации транспортных потоков, имеющий ряд модификаций. Моделирование движения автомобиля основано на предположениях равномерного, равноускоренного, равнозамедленного и неподвижного состояния движения.
Особенности предлагаемого клеточного автомата: в одной ячейке может быть
несколько объектов; автомобиль не обязательно перемещается в соседнюю клетку,
он может некоторое время оставаться в одной и той же клетке; автомобиль не обязан перемещаться в соседнюю клетку, а может совершить «прыжок».
Перемещение автомобиля рассчитывается по непрерывной координате, исходя
из предположения равноускоренного движения, затем вычисляется перемещение
по дискретной сетке ячеек (для этого вводится понятие линейного размера клетки),
определяется новая координата в новой ячейке; при остановке проверяется возможность движения вперед или поворота направо. Предполагается, что движение
вперед возможно, если впереди пустая клетка или светофор горит зеленым сигналом. Поворот направо возможен, если слева на безопасном расстоянии отсутствуют
движущиеся автомобили. Необходимость торможения определяется при наличии
препятствий или перед поворотом направо.
Модель была проверена в различных условиях. Например, после анализа результатов измерения средней скорости в данной модели, было установлено:

при «зеленой волне» (когда автомобилю на участках дороги никогда не
встречается красный свет, а всегда горит зеленый) и максимально разрешимой скорости со значением 20, ускорении торможения со значением 4 и ускорении разгона
со значением 2, средняя скорость имеет значение ≈ 18,2;
3

при «красной волне», с максимально разрешимой скоростью 20, ускорением торможения 4 и с ускорением разгона 2, средняя скорость имеет значение ≈
14,6.
Эти данные вполне соответствуют реальным ожиданиям. Разработанный комплекс программ позволяет достаточно быстро получать характеристики пропускной способности существующих магистралей в конкретных условиях, а также достаточно быстро вносить изменения в существующие конфигурации для расчета
эффективности этих изменений.
Габдулмаксут Аида, Кабиденов Ануар, 9 класс, школа-лицей № 10, г. Павлодар,
Казахстан
Научные руководители: Б. Н. Горшков, С. Ж. Нургазина, К. Т. Омарова
Задача о покрытии плоскости кругами
В литературе рассматривалась задача оптимального покрытия плоскости
кругами одного радиуса, и была вычислена соответствующая плотность покрытия.
В настоящей работе изучаются задачи минимизации плотности покрытия кругами
двух радиусов и минимизация плотности двойного покрытия кругами двух радиусов. Получены оценки плотности покрытия при некоторых конкретных значениях
радиусов. Рассматривается также задача о нерасщепляемом двойном покрытии, то
есть таком двойном покрытии, в котором множество всех кругов нельзя разбить на
два подмножества, каждое из которых является одинарным покрытием плоскости.
Показано, что двойные нерасщепляемые покрытия существуют.
Гаврилов Михаил, 9 класс, школа-лицей № 1, г. Экибастуз, Казахстан
Научные руководители: С. И. Лещенко, Е. Д. Мелехова, Б. Н. Горшков
Секвенции и цепи
В данной работе построена аксиоматическая система по свойствам, описанным
в книге [1] в главе «Тайна сейфа Монте Карло».
В основе системы алфавит {Q, R, V, L}, с помощью которого строится
множество секвенций, то есть множество выражений вида x├ y, где x и y – слова в
алфавите {Q, R, V, L}, причем x называется левой частью, а y – правой частью
секвенции. Для обозначения секвенций используются большие латинские буквы.
Далее формулируется правила построения секвенций: одна аксиома и три правила
вывода (где х, у – слова в алфавите {Q,L,V,R}).
Аксиома Q: QxQ├ x.
Правило L: x├ y  Lx├ Qy.
Правило V: x├ y  Vx├y-1 (у-1 – обращение у).
Правило R: x├ y  Rx├ yy.
Выводом назовем конечную последовательность секвенций А1, А2, … , Аn, где
А1 – аксиома, а Аi получена из А1, … , Аi-1 с помощью одного из правил вывода L, V,
R. Секвенция А называется выводимой, если существует вывод А1, … , Аn такой,
что Аn=А.
Последовательность слов х1, х2...хn будем называть конечной цепью длины n,
если xi├xi+1 – выводимая секвенция для каждого i (i=1, …, n-1). Конечные цепи
кратко будем записывать в виде x1├x2├...├xn. Бесконечную последовательность
4
слов х1, ... ,хn,… будем называть бесконечной цепью, если для каждого натурального i xi├xi+1 .
Показано, что каждая цепь однозначно определяется своим первым словом,
однако «симметричный» факт не верен, то есть, если известно правое слово
некоторой секвенции, то левое слово однозначно не определено.
Далее вводятся следующие классы цепей.
MKn (конечные цепи) – слова, образующие цепи, число звеньев в которых
конечно и равно n.
MK – объединение всех классов MКn для всех натуральных n.
MP (бесконечные периодические) – слова, образующие цепи, в которых число
звеньев бесконечно, и звенья которых на некотором шаге начинают повторяться с
определенной периодичностью.
MN (бесконечные непериодические) – слова, образующие цепи, число звеньев
которых бесконечно и в которых все звенья разные.
Показано, что класс MP не пуст, класс MP содержит все открывающие комбинации, то есть слова вида a├ a, класс MK1 не содержит слов вида QxQ, где х – непустое слово.
Доказаны также следующие утверждения 1) если a  MKn и a├ b, то b  MKn-1;
2) класс MN не пуст.
Глинских Анастасия, Коршакова Александра, Якимов Андрей, 9 класс, Ковалевский Андрей, 10 класс, МБОУ Гимназия № 5, г. Новосибирск
Научный руководитель: А. А. Быстров, доцент кафедры ТВиМС ММФ НГУ
Пересечение фиксированной полосы несимметричным случайным блужданием
В работе рассматривается одна из моделей случайного блуждания по координатной плоскости, связанная с проведением n независимых испытаний с двумя
исходами «У» – успех, и «Н» – неудача, причем Р(«У») = р – вероятность успеха,
Р(«Н») = 1– р = q – вероятность неудачи. Вводится случайная величина xk , где
xk  1 в случае успеха, и xk  1 в случае неудачи. Положение точки при случайном блуждании задается координатами ( xn , Sn ) , где Sn  x1  x2  ...  xn . Далее
рассматривается задача о вычислении вероятностей того, что траектория случайного блуждания пересекает заданные горизонтальные прямые.
Написана компьютерная программа, моделирующая эту задачу.
Григорьев А. Д., Кицута А. В., 8 класс, МБОУ «Гимназия № 5», г. Новосибирск
Научный руководитель: к.ф.-м.н. А. Н. Глебов
Задача о плотном обходе числового промежутка
Хорошо известна задача об обходе конем всех клеток шахматной доски и
различных прямоугольных досок. В данной работе рассмотрен естественный
одномерный аналог этой задачи, когда доска имеет ширину в одну клетку и длину L
клеток, при этом конь называется «кузнечиком».
Простейший вариант задачи – когда кузнечик имеет всего одну возможную
длину прыжка M, решается сразу – при M>1 кузнечик никогда не сможет обойти
все клетки доски длины L>1, а при M=1 всегда существует незамкнутый обход, но
5
не существует замкнутого обхода.
В работе исследован вариант задачи, в котором у кузнечика при обходе клеток
доски длины L>1 возможны две длины прыжков: M > N, причем выяснялось, при
каких условиях на L,M, N кузнечик может:
1) пройти замкнутый обход: посетить все клетки доски по одному разу и
последним прыжком вернулся в начальную клетку;
2) пройти незамкнутый обход: посетить все клетки по одному разу;
3) не сможет совершить полный замкнутый (незамкнутый) обход.
В ходе исследования получены результаты в следующих случаях:
I. Длина доски L кратна M+N. В этом случае доказано существование и построен алгоритм замкнутого обхода.
II. Исследована возможность замкнутого обхода при N = 1. В каждом из случаев M=2 и M=3 описаны все значения длины L, при которых возможен замкнутый
обход.
III. Доказана невозможность замкнутого обхода доски в случае, когда все числа
L, M, N нечетны.
Аналогичные результаты авторам ранее не были известны.
Дондубон Евгения, Горюнова Евгения, 11 класс, МОУ гимназия № 1, г. ПетровскЗабайкальский
Научный руководитель: И. О. Путинцева, учитель математики высшей категории
Симметрические многочлены
В работе рассмотрен метод решения систем уравнений высших степеней, основанный на использовании свойств симметрических многочленов, который, в отличие от метода исключения, приводит к понижению степени уравнений. Продемонстрирована эффективность использования данного метода при решении не только
систем алгебраических уравнений, но и других математических задач, например,
при доказательстве тождеств и неравенств, разложении на множители, избавлении
от иррациональности и др.
По результатам работы создан банк данных по теме «Решение систем нелинейных уравнений с двумя и тремя переменными», с помощью которого проводились
занятия в 9-х и 11-х классах.
Зуйкова Алиса, 9 класс, МБОУ гимназия № 1, г. Новосибирск
Научные руководители: М. В. Таранова, к.п.н, доцент Е. М. Арчибасова, учитель
математики
О количестве цветов при покрытии плоскости квадратами и правильными
шестиугольниками
В работе сначала приводится два примера: заполнение плоскости квадратами
пяти цветов так, что центры квадратов одного и того же цвета расположены в вершинах квадратной сетки, и заполнение плоскости правильными шестиугольниками
семи цветов так, что центры шестиугольников одного и того же цвета расположены
в вершинах решетки из одинаковых правильных треугольников.
Далее рассматриваются общие условия покрытия плоскости квадратами и правильными шестиугольниками различных цветов так, что центры квадратов или
6
шестиугольников одного и того же цвета расположены в вершинах решетки из
квадратов или правильных треугольников. Доказано, что если плоскость заполнена
указанным образом квадратами с одинаковыми сторонами, то число цветов равно
k2+m2, в случае заполнения плоскости одинаковыми правильными шестиугольниками количество цветов равно k2+km+m2 , где k, m — целые неотрицательные числа, не равные нулю одновременно. Если же плоскость заполнена квадратами с возможными разными сторонами, или правильными шестиугольниками с возможными
разными сторонами, то для квадратов количество цветов может быть произвольным, а для шестиугольников количество цветов может равняться либо 1, либо 3,
либо любому четному натуральному числу.
Для решения поставленных задач была найдена и доказана теорема: «Часть
квадрата или ромба, образованного соединением центров одного и того же цвета,
закрашенная каждым цветом, участвующим в раскраске, либо представляет собой
один квадратик (или шестиугольник), либо состоит из кусочков, из которых можно
сложить такой же квадратик (или шестиугольник)».
Карасенко А. П., Яковлева М. А., МБОУ «Экономический лицей», г. Новосибирск
Научный руководитель: В. А. Дедок, к.ф.-м.н. ИМ СО РАН
«Плоские» геометрии
В работе рассматриваются некоторые геометрии, каждая из которых
представляется как множество, элементами которого являются точки, и для которого
определены правила нахождения расстояния между двумя произвольными точками.
Геометрией, в малом совпадающей с плоскостью, считается геометрия, для которой
существует некоторое положительное число r такое, что для любой точки
геометрии сферическая окрестность радиуса r этой точки может быть наложена на
весь круг радиуса r в евклидовой плоскости. Иными словами, каждая точка
сферической окрестности новой геометрии имеет единственную эквивалентную ей
точку круга на плоскости.
В работе проведена классификация новых видов геометрии.
Теорема. Существует ровно 5 типов геометрий, в малом совпадающих с
плоскостью: геометрия на плоскости, геометрия на цилиндре, геометрия на торе,
геометрия на скрученном цилиндре, геометрия на бутылке Клейна.
Для доказательства было рассмотрено понятие равномерно-разрывной группы
перемещений евклидовой плоскости и установлено, что каждой равномерноразрывной группе перемещений соответствует геометрия, в малом совпадающая с
плоскостью. Завершает доказательство теоремы перечисление всех 5 типов
равномерно-разрывных групп перемещения плоскости:
1. группе, состоящей из единичного элемента, соответствует геометрия на плоскости;
2. группе, порожденной параллельным переносом на ненулевой вектор,
соответствует геометрия на цилиндре;
3. группе, порожденной переносом на два ненулевых неколлинеарных вектора,
соответствует геометрия на торе;
4. группе, порожденной скользящей симметрией, соответствует геометрия на
скрученном цилиндре;
5. группе, порожденной последовательным выполнением двух преобразований
скользящей симметрии, соответствует геометрия на бутылке Клейна.
7
Кириллова Виктория, Романович Антон, 10 класс, МОУ гимназия № 1, г. ПетровскЗабайкальский
Научный руководитель: И. О. Путинцева, учитель математики высшей категории
Решение уравнений в целых числах
В работе рассматриваются некоторые виды уравнений с двумя переменными.
Для решения уравнений такого вида в целых и натуральных числах рассмотрены
следующие методы: 1) решение уравнений методом разложения на множители;
2) выражение одной переменной через другую и выделение целой части дроби;
3) выделение полного квадрата; 4) решение уравнений как квадратных относительно одной из переменных; 5) оценка выражений, входящих в уравнение; 6) метод
остатков. В ходе работы задачи были классифицированы по методам решения, подготовлено небольшое методическое пособие.
Козинец Роман, 9 класс МБОУ «Гимназия № 5», г. Новосибирск
Научный руководитель: к.ф.-м.н. А. Н. Глебов
Покрытие многоугольника гомотетичными копиями
В работе, выполненной совместно с М. Чеплаковым, рассматриваются некоторые
задачи, которые относятся к разделу математики «Комбинаторная геометрия». Для задач
комбинаторной геометрии характерна простота условий, но их решение бывает
довольно сложным. В данной работе исследовалось минимальное покрытие выпуклых
многоугольников их меньшими гомотетичными копиями.
Были получены следующие результаты: 1) треугольник нельзя покрыть двумя
меньшими гомотетичными копиями, но можно покрыть тремя; 2) параллелограмм
нельзя покрыть тремя меньшими гомотетичными копиями, но можно покрыть
четырьмя; 3) любой выпуклый многоугольник, отличный от параллелограмма,
можно покрыть тремя меньшими гомотетичными копиями.
Последнее утверждение является теоремой, впервые доказанной Гохбергом и
Маркусом. В настоящей работе предложено оригинальное доказательство этой теоремы.
Направлениями дальнейшего исследования могут стать следующие вопросы:
1) доказать невозможность покрытия выпуклого многоугольника двумя гомотетичными
меньшими копиями; 2) исследовать покрытия подобными (не обязательно
гомотетичными) фигурами; 3) исследовать покрытия невыпуклых многоугольников;
4) исследовать покрытия многогранников в трехмерном пространстве.
Колесова Настасья, 10 класс, Крест-Хальджайская СОШ, Томпонский р-н, Республика Саха (Якутия)
Научный руководитель: М. В. Сыромятникова, учитель математики высшей категории Крест-Хальджайской СОШ, Заслуженный учитель Республики Саха (Якутия)
О радиусе вписанной окружности
В работе проведено самостоятельное решение задачи об отыскании третьей
стороны треугольника, если заданы 2 стороны и радиус вписанного круга, исследовано число решений в зависимости от заданных величин.
8
Экспериментальная часть исследования, проведенная с помощью учебной программы «Живая геометрия», позволила предсказать ожидаемый результат. В теоретической части было составлено уравнение и проведен анализ числа его решений с
помощью графических методов, что привело к определению числа точек пересечения конкретной кубической функции с некоторыми прямыми.
Дополнительно исследован частный случай равнобедренного треугольника и
получен неожиданный результат, что при заданной боковой стороне радиус вписанной в треугольник окружности не является максимальным, когда треугольник
равносторонний.
Сделана программа на языке Delphi-2009, которая выдает целочисленные решения рассмотренной задачи. С помощью программы составлены две таблицы: в первой – решения с одним ответом, во второй – решения с двумя ответами, которые
разбиты на три группы: оба треугольника остроугольные, оба треугольника тупоугольные, один треугольник остроугольный, а другой тупоугольный.
Матвеев Максим, Сальников Владислав, 10 класс Гимназия № 6 «Горностай»,
г. Новосибирск
Научный руководитель: к.ф.-м.н. А. Н. Глебов
Задача о единственности потока в сети
Достаточно часто в жизни встречаются задачи о перемещении вещества, груза
или информации между пунктами или узлами внутри некоторой системы. Исследования в этой области затрагивают огромное количество теоретических и прикладных задач, многие из которых можно описать математической моделью потока в
сети. Традиционно при рассмотрении данной модели ставится задача о максимальном потоке в сети, и исследуются алгоритмы поиска максимального потока.
В данной работе рассмотрен несколько иной аспект задач о потоке в сети, а
именно, задача о единственности потока заданной величины. Актуальность такой
постановки проблемы связана с тем, что фактически мы исследуем степень вариативности передачи потока заданной величины в сети, что имеет важное практическое значение. В частности, были изучены и частично решены следующие задачи:
1) описать сети, в которых при любом значении 0 < a ≤ a* поток величины a –
единственный, где a* – величина максимального потока; 2) описать сети, в которых
при фиксированном значении a < a* поток величины a – единственный; 3) описать
сети, в которых поток максимальной величины a* – единственный.
Для решения перечисленных задач был доказан ряд вспомогательных утверждений:

Для любого потока f и любого вырожденного разреза (X,Y) в сети N выполняется равенство f(X,Y) = 0 (т.е. поток через вырожденный разрез равен нулю).

Если для некоторого значения 0<a ≤ a* поток величины a в сети N не
единственный, то и для любого 0<a'<a поток величины a' в N – не единственный.

Для любого потока положительной величины в сети N существует (s,t)путь, поток вдоль которого положителен, где s и t – источник и сток сети.

Любой поток в сети можно представить в виде суммы положительных потоков вдоль (s,t)-путей и циклов, общие дуги которых – сонаправленные.
9
Сизых Марк, Сизых Игорь, 10 класс, МОУ гимназия № 1, г. Петровск-Забайкальский
Научный руководитель: И. О. Путинцева, учитель математики высшей категории
Теория сравнений в решении олимпиадных задач
В работе рассмотрена серия олимпиадных задач на делимость, на доказательство неразрешимости уравнений, задач из теории игр, решение которых возможно с
помощью теории сравнений для целых чисел. В частности, рассмотрены следующие задачи.
1. Докажите, что 1102003+75232 делится на 37.
2. Докажите, что степень двойки не может оканчиваться четырьмя одинаковыми цифрами.
3. Может ли сумма цифр точного квадрата равняться 2003?
4. Решить в целых числах уравнение x2 + 1 = 3y.
Результатом работы явилось накопление учебного материала, который может
быть полезен при подготовке к различным олимпиадам по математике.
Скиба Денис, 11 класс, МБОШИ ТЛИ № 128, г. Новосибирск
Научный руководитель: С. Г. Давыдова, учитель высшей категории
Метод итераций
Итерациями называются вычисления по одной и той же формуле, когда полученные на предыдущих шагах значения используются на последующем шаге.
В работе проведено исследование приближенного решения систем линейных уравнений методом итераций, и проведено сравнение с методом Гаусса.
Смирнова Анна, МБОУ гимназия № 8, г. Новосибирск
Научные руководители: к.п.н., доцент Е. В. Смирнова, учитель математики высшей
категории, Заслуженный учитель РФ Л. А. Жукова
Нормальный закон распределения
Цель работы – ознакомиться с нормальным законом распределения вероятностей и рассмотреть применения к решению задач.
Были изучены свойства кривой Гаусса в зависимости от значений параметров a
(математическое ожидание), и σ (среднее квадратичное отклонение), рассмотрены
задачи на применение нормального закона распределения вероятностей для случайной величины непрерывного типа, и показана универсальность подхода к их
решению.
Сопкова Виктория, МБОУ СОШ школа № 10 с углублённым изучением отдельных
предметов им. академика Ю. А. Овчинникова, г. Красноярск
Научный руководитель: Н. Н. Осипов, д.ф.-м.н., профессор кафедры «Прикладная
математика и компьютерная безопасность» Института космических и информационных технологий Сибирского федерального университета
Метод Рунге: элементарный подход для уравнений 3-й и 4-й степени
В своей работе немецкий математик Карл Рунге получил первую общую теорему о конечности множества целых точек на алгебраических кривых из некоторого
10
достаточно широкого класса. Однако предложенный им метод нахождения эффективных границ для целых точек таких кривых нельзя считать элементарным.
В данной работе предлагается элементарная версия метода Рунге для решения кубических уравнений с двумя неизвестными в целых числах. В частности, предложенный метод позволяет дать элементарное доказательство теоремы о конечности
множества решений кубических диофантовых уравнений, удовлетворяющих условию Рунге.
Предложен вариант компьютерной реализации для поиска целочисленных решений уравнений с фиксированной старшей однородной частью:
y(2 y 2  x 2)  a1x 2  a2 xy  a3 y 2  a4 x  a5 y  a6  0 ,
где a1a2  a4  0 . Для частного случаям y(2 y 2  x 2)  x  c  0 улучшены и получены оценки решений, которые во многих случаях оказываются точными.
Поскольку метод Рунге применим к уравнениям любой степени, лишь бы они
удовлетворяли условию Рунге, для многих диофантовых уравнений четвертой степени также элементарными средствами найдены решения.
Приводится пример 2 x 4 y  2 x3  y 3  1  0 уравнения 5-й степени, которое также
может быть решено элементарно.
По-видимому, предложенный авторами элементарный подход к решению довольно широкого класса диофантовых уравнений 3-й и 4-й степени является новым
в олимпиадной теории чисел, о чем свидетельствует и обсуждение соответствующих задач на таких известных научных форумах, как dxdy.ru и artofproblemsolving.com.
Панкратова Анна,10 класс, Лицей №130 им. академика М. А. Лаврентьева,
г. Новосибирск
Научный руководитель: Л. Н. Чусовитина
Диагонали правильного 18-угольника
Почти во всех геометрических теоремах речь идет о достаточно широком классе фигур. Если даже теорема относится не к любому треугольнику, то, по крайней
мере, к прямоугольному треугольнику. На этом фоне резко выделяются задачи,
относящиеся к треугольникам с вполне конкретными углами, причем эти углы используются вовсе не для того, чтобы подставить их в какую-то общую для всех
треугольников формулу. Их решения обычно используют замысловатые дополнительные построения. Такие решения оставляют ощущение неудовлетворенности.
Сомневаться в их правильности нет оснований, но совершенно непонятно, откуда
они берутся.
В данной работе предоставлен удобный и понятный способ решения некоторых
задач указанного типа с использованием 18-угольника и теоремы об отношении
синусов углов при трансверсалях.
11
Поветкин Р.С., Пригарин В. Г., Муниципальное бюджетное образовательное учреждение гимназия № 8, г. Новосибирск
Научный руководитель: Л. А. Жукова, учитель математики высшей категории, Заслуженный учитель РФ
Фракталы
Классическая евклидова геометрия чаще всего ограничивается достаточно простыми фигурами, такими как линия, круг, коническое сечение, многоугольник,
сфера, а также их комбинациями. Однако многие природные системы, такие как
модель горного хребта или кроны дерева, настолько сложны и нерегулярны, что
использование только знакомых объектов классической геометрии для их моделирования представляется безнадежным. Сделать это возможно с помощью ветвящихся и повторяющихся форм, которые в математике называют фракталами.
В аботе рассмотрена история возникновения фракталов, виды фракталов, их свойства и способы построения. Составлена компьютерная программа для получения
классического фрактала «Множество Мандельброта».
12
СЕКЦИЯ ФИЗИКИ
Баев А. Ю., 10 кл., МБОУ лицей при ТПУ, г. Томск
Научный руководитель: А. О. Хасанов
Влияние добавок нанопорошка карбида бора на физические характеристики
керамики B4C, изготовленной методом спекания в плазме искрового разряда
Спекание в плазме искрового разряда – новая, инновационная технология спекания, с помощью которой достигается очень быстрый нагрев и исключительно
малая продолжительность рабочего цикла, что дает возможность для создания новых материалов с ранее недоступными композициями и свойствами.
Керамика из карбида бора применяется в военной, атомной промышленности, в
качестве абразивоустойчивого материала. В работе представлены результаты исследований физических свойств модельных образцов из карбида бора (B4C): плотность, микротвердость, трещиностойкость, полученных методом SPS-спекания
(Spark Plasma Sintering) с добавлением в матрицу различного количества нанопорошка (1 %, 5 %, 10 %), что является, в данное время, перспективным способом
повышения физико-механических свойств конструкционной керамики
Показано, что введение добавки нанопорошка приводит к повышению плотности керамического образца. Количественное содержание добавки также влияет на
прочностные характеристики – твердость, трещиностойкость. Изучена структура
керамики методом сканирующей электронной микроскопии. Исследования проведены на оборудовании Нано-центра ТПУ.
Балакин В. В., Степаненко И. С., Кралькин А. Ю., Рахманов С. А., 11 кл., СУНЦ
НГУ, г. Новосибирск
Научный руководитель: Б. Г. Вайнер
Применение тепловидения и лазер-доплеровской флоуметрии в исследовании
регуляторных процессов организма
В основу принципа действия тепловизионных приборов положено двумерное
преобразование собственного теплового излучения от объектов и местности или
фона, в видимое изображение. Также в ходе эксперимента мы использовали лазердоплеровскую флоуметрию (ЛДФ). В ходе нашего исследования мы получили графики зависимости температуры конечностей тела от времени, полученные с помощью тепловизора, и графики зависимости интенсивности кровотока от времени,
полученные с помощью ЛДФ. Логичным было бы предположить, что чем интенсивней микроциркуляция крови в какой-либо точке нашего тела, тем больше тепла
она выделяет. Несмотря на это, графики, полученные методом ЛДФ и с помощью
тепловизора, не синхронны(их поведение и экстремумы не совпадают). Данный
факт идет в разрез с предварительными предположениями о результатах эксперимента, что ставит нас в затруднительное положение. Работа выполнена в Институте
физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения Российской
академии наук.
13
Беспалов Ярослав, 11 кл., МБОУ "Гимназия № 1", г. Новосибирск
Научные руководители: С. В. Макаренко; к.г.-м.н. К. А. Кох
Приготовление YBa2Cu3O7 для демонстрации эффекта Мейснера
Сверхпроводимость – свойство некоторых материалов обладать строго нулевым
электрическим сопротивлением при температуре ниже какой-то температуры (Tc).
Сверхпроводники (СП) являются абсолютными диамагнетиками, демонстрируя
эффект Мейснера – магнитное поле полностью вытесняется из объёма СП.
Цель данной работы состояла в ознакомлении с явлением сверхпроводимости и
получении образцов YBa2Cu3O7 (Tc = 93 K), на которых можно продемонстрировать
эффект Мейснера.
Соединение YBa2Cu3O7 получено методом твердофазного синтеза из реагентов
Y2O3, BaCO3, CuO. На синтезированных образцах YBa2Cu3O7 был продемонстрирован эффект Мейснера - левитация СП в магнитном поле.
Булавинов Андрей, 10 кл., МБОУ СОШ № 84 г. Северск, Томской области
Научный руководитель: Л. Н. Рыбина
Взрывная дейтериевая энергетика-миф или реальность
В конце прошлого столетия российские ученые-ядерщики объявили о реальной
возможности создать термоядерную энергетику. Ими был разработан проект постройки первой промышленной ТЭС, работающей за счёт взрывов небольших термоядерных бомб (энергозарядов) в специальном «котле взрывного сгорания» (КВС).
Цель настоящего проекта – установить перспективность использования взрывной дейтериевой энергетики в настоящее время.
Энергию и импульс взрыва принимают на себя падающие слои жидкого натрия, а
дальше всё аналогично атомным станциям. Взрывы энергозарядов в 3 килотонны тротилового эквивалента каждые полчаса обеспечат 2 миллиона киловатт электрической
мощности и 4 – тепловой. По расчётам специалистов каждая из КВС окупится за один –
максимум два года и будет давать дешёвую энергию в течение 50 лет. Сегодня уже есть
проекты КВС на 25 и более миллионов киловатт общей мощности.
Единственный способ получения энергии дейтерия, реализованный в земных
условиях – ядерный взрыв. Устройство для его «укрощения» – КВС – подземный
железобетонный сосуд, основным материалом которого служит сталь. Один миллион тонн стали, смонтированный в КВС, ежегодно даст 30 миллионов тонн
нефтяного эквивалента (ТНЭ) энергии.
Власкин Г. Е., Ветова А. М., 11 кл., Сибирский лицей, г. Томск
Научные руководители: И. В. Самохвалов, И. Д. Брюханов
Определение оптической толщи перистого облака по данным лазерного зондирования
Для определения микроструктуры аэрозольных образований широко используются контактные методы. Однако для исследования ориентации кристаллических
частиц в облаках верхнего яруса, контактные методы непригодны т. к. полностью
теряется информация о пространственном расположении кристаллов в исследуемом объеме среды.
14
Методы лазерного зондирования позволяют получить информацию об оптических параметрах атмосферы за короткое время, не внося возмущения в исследуемый объём. Он заключается в последовательном облучении исследуемого объёма
среды излучением с определенным состоянием поляризации, регистрации рассеянного излучения и дальнейшем анализе полученных данных.
В докладе приведены результаты обработки серии экспериментов, проведённых
01.12.2011 г.: сделаны оценки оптической толщи и отношения рассеяния перистого
облака. Как показывает анализ полученных результатов, исследуемое облако обладало
аномально высоким отражением (коэффициентом обратного рассеяния). Такие облака
называют «зеркальными», т. к. они содержат горизонтально ориентированные ледяные
кристаллы и, тем самым, существенно отражают солнечную радиацию.
Востриков Сергей, Барский Артём, 11 кл., СУНЦ НГУ, г. Новосибирск
Научный руководитель: А. С. Золкин
Исследование нанотвердости углеродных пленок, полученных ионно-плазменной
технологией
Цель работы – исследовать нанотвёрдость АППУ (алмазоподобных покрытий
углерода) покрытий, изучить это свойство в зависимости от параметров синтеза
(например, от времени напыления) на стекле. Изучается роль подслоя титана при
формировании АППУ на стекле. В данном случае нас интересовала толщина, твёрдость, морфология поверхности, электрическая проводимость и адгезия как функция времени осаждения АППУ. Использована вакуумная плазменная магнетронная
распылительная система НГУс ионно-лучевой технологией. Особое внимание уделено исследованию свойств первых слоёв наноплёнок углерода.
Результаты получены с помощью атомно-силовой микроскопии («Нанотвёрдомер
НаноСкан-3Д», Троицк, Россия). Для исследования поверхности мы использовали сканирующие растровые электронные микроскопыфирмы «Jeol» (Япония) и оптические
микроскопы фирмы «Nikon»(Япония). Обсуждаются особенности диагностик: электронной растровой и атомно-силовой микроскопии. В докладе обсуждаются полученные результаты и перспективы дальнейших исследований по получению АППУ.
Авторы благодарят сотрудников НГУ, НИИ СО РАН и старших студентов НГУ
за помощь при выполнении исследований.
Газизов А. Т., Корнев А. Д., МБОУ лицей при ТПУ, г. Томск
Научный руководитель: А. Н. Алейник
Разработка портативного гамма-спектрометра на основе сцинтилляционного
детектора
Цель работы – разработка портативного гамма-спектрометра на основе сцинтилляционного детектора. В докладе изложены принципы работы такого детектора.
В ходе работы по отдельности были изготовлены делитель напряжения для ФЭУ,
усилитель электрических импульсов, анализирующее устройство. Прибор был собран, проверен на работоспособность и откалиброван, а также были рассчитаны
основные характеристики устройства. Следует отметить, что разработанный прибор дешевле, легче, меньше по размерам, чем промышленные сцинтилляционные
гамма-спектрометры.
15
Гаспарян Мовсес, Чуриков Дмитрий, 11 кл., СУНЦ НГУ, г. Новосибирск
Научный руководитель: А. С. Золкин
Нанонленки титана, полученные плазменной технологией, исследование
свойств поверхности
Цель работы – создать, получить, наноплёнки титана, как модельного материала и изучить свойства в зависимости от параметров синтеза (времени напыления)
титановых наноплёнок синтезированных на стекле. В данном случае нас интересовала толщина, твёрдость, морфология поверхности, электрическая проводимость и
адгезия как функция времени осаждения титановой плазмы на стекло. Использована вакуумная плазменная магнетронная распылительная система с ионно-лучевой
технологией. Особое внимание уделено исследованию свойств первых слоёв
наноплёнок титана.
Герасёв А. В., Кучина О. А., СУНЦ НГУ, г. Новосибирск
Научный руководитель: О. Я. Савченко
Низкотемпературная ионная эмиссия
При нагревании металлов до температуры выше 600 градусов Цельсия с их поверхности эмитируется значительное количество положительных ионов. Преимущественно, это ионы примесных щелочных металлов. Наблюдение ионной эмиссии
может использоваться для определения наличия различных примесей в металле.
Нами изучалась зависимость ионного тока от температуры металла, времени
прогрева, паузы между нагреваниями. А также влияние на эмиссионный ток дистиллированной воды, этилового спирта, растворов солей щелочных металлов.
В ходе исследований нами были получены интересные результаты. Обработка
дистиллированной водой усиливала эмиссию, этиловый спирт, наоборот, ослаблял.
Механизм такого воздействия до сих пор не изучен, но является достаточно интересным, так как данный эффект сохраняется некоторое время даже после полного
испарения этих веществ. Растворы солей щелочных металлов также влияют на
ионный ток, но уже иным образом.
Гудимова Т. Л., МОУ Информационно-Технологический Лицей № 24, г. Нерюнгри
Научный руководитель: И. М. Юдицкая
Исследование радиационного заражения города Нерюнгри и окрестностей в
результате аварии на АЭС Фукусима-1
Из-за большого периода полураспада радионуклидов последствия аварии на
АЭС Фукусима-1 будут проявляться долгое время.
Цель: выявить изменения уровня радиации в городе Нерюнгри и его окрестностей.
Исследования. Проведена радиометрическая съемка территории города дозиметром АНРИ 01-02 Сосна на протяжении восьми месяцев с момента аварии на
АЭС Фукусима-1. Данные сопоставлены с официальными. Линия замеров проходит выше, чем официальных, так как я использовала в своей работе бытовой дозиметр. Также сделан сравнительный анализ уровня радиации в помещениях и на
улице, на предприятиях г. Нерюнгри. Также используя каникулы, автор сравнила
16
уровень радиации на двух ж/д ветках Тында-Нерюнгри, РС (Якутия) и РечицаГомель, Беларусь
Заключение: в результате своей работы я сделала вывод о том, что ухудшения
радиационной обстановки в г. Нерюнгри в связи с аварией на Фукусиме-1 не
наблюдается
Казакова А. В., Северинов А. В., 9 кл. Гимназия № 1, г. Новосибирск
Научные руководители: Ю. А. Сорочихина, С. В. Макаренко
Измерение вязкости жидкостей различными методами вискозиметрии
Вискозиметрия (от лат. viscosus – клейкий, вязкий и греч. metreo – измеряю) –
совокупность методов измерения вязкости жидкостей и газов. Приборы для
измерения вязкости называются вискозиметрами.
Области применения вискозиметров чрезвычайно разнообразны.
Целью данной работы являлось ознакомление с основами гидродинамики,
изучение методов вискозиметрии и измерение вязкости жидкостей с помощью
капиллярного вискозиметра и вискозиметра Гепплера; а также сравнение
погрешностей этих двух методов.
Клепиков Даниил, Танишев Антон, МБОУ Лицей при ТПУ, 11 класс
Научный руководитель: А. В. Вуколов
Прибор для измерения объемной активности радона
Нами в данной работе рассматривается экспериментальное устройство для измерения объемной активности радона. Наш прибор работает по принципу ячейки Лукаса.
Результаты проделанной работы можно сформулировать тремя пунктами:
 Была изучена конструкция ячейки Лукаса и каждый из её узлов в отдельности.
 Собран и отлажен счётчик импульсов. Основным достоинством которого
является его дешевизна и простота конструкции.
 Проведены тестовые измерения. Результаты измерения показаны на рисунке, где видны суточные вариации ОА радона. Отчетливо видно, что в дневное время ОА радона значительно меньше чем в ночное. Связаны данные перепады ОА со
временем начала и окончания проветривания помещения лаборатории.
Планируется использование данной экспериментальной установки в лабораторных работах студентов.
Лыманюк С. С., Петракович В. С., Губернаторский многопрофильный лицейинтернат, г. Кемерово
Научные руководители: С. Б. Леонтьева, С. Д. Шандаков
Влияние травящих агентов на электрическое сопротивление плёнок из
одностенных углеродных нанотрубок
В данной научной работе изучалось поверхностное сопротивление пленок на
основе одностенных углеродных нанотрубок, синтезированных аэрозольным
способом. Помимо этого исследовалось влияние обработки плёнок при помощи
кислоты, перекиси водорода и перманганата калия на сопротивление и оптическую
плотность. Основные результаты, полученные в работе:
17
1.
Обработка образцов кислотой приводит к уменьшению сопротивления
пленок и оптической плотности.
2.
Сопротивление получаемых плёнок увеличивается при уменьшении
толщины слоя пленки.
3.
Обработка перманганатом калия и перекисью водорода также уменьшает
сопротивление, но в меньшей степени, чем при обработке серной кислотой. При
этом возможны случаи, когда сопротивление может не изменяться или даже
увеличиваться.
Мальцева Мария, Шахова Маргарита 11 класс, СУНЦ НГУ, г. Новосибирск
Научный руководитель: А. С. Золкин
Нанопленки композита: титан-углерод Синтез и исследование
Цель работы – синтезировать нанокомпозит на основе Ti-C и изучить свойства в
зависимости от параметров синтеза (времени напыления) наноплёнок синтезированных на стекле. На данном этапе нас интересовали толщина, твёрдость, морфология поверхности, электрическая проводимость и адгезия как функция времени
синтеза.
Мы использовали вакуумную плазменную магнетронно-распылительную систему и ионно-лучевую технологию при последовательном напылении титана и
углерода. Внимание уделено исследованию свойств первых слоёв (толщина, морфология, нанотвёрдость).
Авторы благодарят сотрудников НГУ, НИИ СО РАН и старших студентов за
помощь при выполнении исследований.
Виталий Матюнин, 8 кл., Школа Пифагора, Гимназия № 1, г. Новосибирск
Научный руководитель: А. И. Щетников
Свист ветра при обтекании цилиндра
В данной работе исследовался звук, возникающий при вращении верёвки.
Исследовалась роль концевого груза. Также находилась показатель степени
зависимости частоты звука от интенсивности. Был произведён эксперимент
Строугала по получении звука одной частоты.
Графики строились в программе Spectrum Lab. Рассчитывалась частота звука на
конце верёвки по формуле Строугала и результаты сходились. Так же была
выдвинута гипотеза о нисходящей ветви графика.
Виталий Матюнин, 8 кл., Школа Пифагора, Гимназия №1, г. Новосибирск
Научный руководитель: А. И. Щетников
Светлые волны на дне водоемов, как частный случай теории катастроф
В данной работе, при помощи экспериментальной установки, были
зафиксированы узоры на дне и исследована зависимость характерных параметров
(форма и интенсивность свечения) фигур на дне от глубины. Полученная
зависимость была объяснена теоретически. Из множества различных фигур были
выделены наиболее часто встречающиеся. Моделировали участки волн
статическими объектами и проводили детальное исследование последних. Которое
18
включало в себя теоретическое объяснение получившейся фигуры на дне.
Разобрались с некоторыми особенностями, описание которых встречаются и в
литературе. Также обсуждаются другие, которых в литературе нет. В ближайшее
время будет проведен компьютерный эксперимент, который заключается в
моделировании описанного явления.
Ооржак А. А., Государственный лицей республики Тыва
Научный руководитель: М. П. Красильников
Многопоточное имитационное моделирование равновесной формы нанокристалла. Простая кубическая решетка
Известно, что большинство катализаторов современной химии, являются нанесенными, как правило, на внутреннюю поверхность инертного носителя наночастицами. И поэтому исследование теоретических моделей металлических наночастиц имеет большое практическое значение. Работа посвящена исследованию пространственно-временной динамики наночастицы на ее модели. В работе мы моделируем приход наночастицы к равновесному состоянию. Моделирование проводилось методами Монте-Карло на основе алгоритма Метрополиса. Были учтены взаимодействия только между соседними атомами.
Обнаружена зависимость равновесной формы наночастицы от энергий взаимодействия металл-металл и металл-подложка. На систему наложен запрет на отрыв
атома от наночастицы, но допустим отрыв атома от наночастицы, если атом остается на подложке. Моделирование проводится на простой кубической решетке. Было
проведено три машинных эксперимента.
Резанцева Е. Я., 11 класс, СУНЦ НГУ, г. Новосибирск
Научный руководитель: А. С. Золкин
Нанопленки диоксида титана. Синтез и свойства. Итомносиловая микроскопия поверхностного слоя
Данная работа направлена на исследование тонких наноплёнок TiO2. Такие плёнки являются стартовыми в процессах создания покрытий большей толщины. Предполагается, что их структура может во многом определять дальнейший рост покрытий.
В докладе сообщается о синтезе диоксида титана с помощью вакуумной плазменной
ионно-лучевой технологии. Обсуждаются особенности полученных результатов и
перспективы дальнейших исследований по получению нанопокрытий TiO2. Приведены сравнительные данные по оптическим свойствам полученных и известных пленок
с помощью спектрофотометра «SHIMADZU UV3600» в диапазоне 180 нм – 3,3 мкм
при различных толщинах пленки: от единиц нанометров и более.
Сенников Сергей, 11 кл., ИТЛ № 24, г. Нерюнгри, Республика Саха
Научный руководитель: И. М. Юдицкая
Озонатор воздуха
Цель работы: Собрать озонатор воздуха своими руками.
Основная часть прибора – излучатель А1. Там образуется электрическая дуга,
через которую проходит поток воздуха. Защитный разрядник излучателя изготов19
лен из нескольких оголенных проводов, расположенных на расстоянии 20–24 миллиметров. Для образования равномерно распределенной дуги на излучателе необходимо получить высоковольтное напряжение – 15 киловольт. Такое напряжение
достигается с помощью преобразователя и трансформатора Т1. Все детали можно
найти в старых транзисторных телевизорах, которые сейчас подлежат утилизации.
Для большей эффективности прибора я купил мощный вентилятор – он ускорил
циркуляцию озона в рабочей зоне излучателя. Мое устройство создает низкую концентрацию озона. Для освежения воздуха в жилом помещении необходимо включить прибор на 10–20 минут.
Приведены сравнительные характеристики озонаторов, выпускаемых в промышленности. Стоимость моего озонатора оказалась в 9 раз дешевле. После проведения серии экспериментов, убедились, что озон, выделяемый устройством, уничтожает вредные вещества, микробы и бактерии, плесень, увеличивает срок хранения продуктов питания, улучшает состояние человеческого организма и обеспечивает воздушный комфорт в закрытых помещениях. Стоимость озонатора 560 рублей, а его значение неоценимо.
Сенников Сергей, 11 кл., ИТЛ №24, г. Нерюнгри, Республика Саха
Научный руководитель: И. М. Юдицкая
Лабораторный блок питания с цифровой индикацией
Задачи и цель работы:
1. Изучить техническую литературу по устройству источников тока.
2. Собрать свой источник питания с помощью готовых модулей, нескольких
диодов, переменного резистора и др. деталей.
3. Применить авометр в быту и на уроках физики для изучения закона Ома для
участка цепи.
Прибор питается от источника питания напряжением от 6 до 35В. Вычисленные
значения напряжения и тока выводятся на жидкокристаллический дисплей.
Применение: устройство может использоваться в лабораторных блоках питания. В автомобилях: для контроля напряжения бортовой сети автомобиля и напряжения аккумулятора, в быту: для контроля напряжения в различных устройствах и
приборах.
В ходе работы выяснилось, что мой блок питания показывает те же значения,
что и школьные приборы. Проведены опыты:
1. Исследование зависимости силы тока от напряжения на данном участке цепи.
2. Исследование зависимости силы тока от сопротивления участка цепи при постоянном напряжении на его концах. Снятие вольтамперной характеристики полупроводникового диода.
Скрипников С. И., 11 класс СУНЦ НГУ, г. Новосибирск
Научный руководитель: Д. Ч. Ким
Солитоны в неоднородной цепной электромагнитной линии с потерями
Цель нашей работы – исследовать влияние активного сопротивления p–nперехода нелинейной емкости на форму и структуру солитонов.
20
Рассмотрена цепная линия передачи типа фильтра нижних частот, каждая секция которой состоит из индуктивности L и нелинейной емкости СH с перекрестными емкостными связями C1. Кроме этих элементов учитывается проводимость
утечки G и переменная во времени и в пространстве неоднородная емкость, которая подключается параллельно варикапу.
Моделированием выявлено, что в случае наличия только потерь. солитоны распространяются сохраняя свою форму, но амплитуда затухает по экспоненциальному закону. Достаточно большие видеоимпульсы распадаются на ряд солитонов.
Также выявлено существование идеально правильных солитонов в неоднородной
линии с возрастающей или убывающей амплитудой, распространяющихся без излучения волн.
Сорочихина Ю., 11 кл., Школа Пифагора, Гимназия №1, г. Новосибирск
Научный руководитель: А. И. Щетников
Развитие неустойчивости Саффмана-Тейлорав радиальной ячейке Хеле-Шоу
для случая смешивающихся жидкостей
Радиальная ячейка Хеле-Шоу представляет собой две параллельные стеклянные
пластины, разделённые узким зазором; в центре одной из пластин сделано
небольшое отверстие для подачи жидкостей. Если такую ячейку заполнить
жидкостью с большой вязкостью, а затем подавать в неё под давлением через
центральное отверстие жидкость с меньшей вязкостью, то на подвижной границе
раздела двух жидкостей развивается неустойчивость Саффмана-Тейлора, и можно
наблюдать образование вязких пальцев. Такие же пальцы образуются, когда
жидкость проникает через пористую среду. Это объясняется тем, что в обоих
случаях движение жидкости
В данной работе неустойчивость Саффмана-Тейлора экспериментально
исследуется для случая смешивающихся жидкостей (глицерин и вода, либо
глицерин и разбавленный глицерин), когда поверхностное натяжение на границе
двух жидких фаз отсутствует и не может играть стабилизирующей роли. В работе
рассматривается причина возникновения неустойчивости и проводятся аналогии с
другими известными гидродинамическими неустойчивостями, описываются
проделанные эксперименты, исследуется зависимость характера развития
неустойчивости от соотношения вязкостей и других, уместных здесь параметров,
обсуждается стабилизирующая роль смешения жидкостей.
Тегюрюкова А. А., Крест-Хальджайская СОШ, Республика Саха
Научные руководители: В. И. Козлов, А. И. Попова
Исследование повторных грозовых разрядов на территории нижнего течения
р. Алдан
Цель работы – исследование повторных грозовых разрядов одной молнии.
Новизна работы состоит в том что, параметры грозовых разрядов исследовались инструментальными методами, путем регистрации радиоимпульсов от грозовых разрядов, с помощью аппаратно-компьютерного комплекса.
Исследования показали, что в зарегистрированном грозовом разряде 24.07.2011
в 23 часа 55 минут с увеличением длительности между повторными разрядами уве21
личивается амплитуда тока разряда. При распространении радиосигнал грозового
разряда подвергается дисперсии - высокие частоты приходят раньше, чем более
низкие. В молнии, наблюдалась 8 повторных разрядов. Длительность интервала
между повторными разрядами составила 7±3 мсек. Исследования показали, что в
зарегистрированном грозовом разряде с увеличением длительности между повторными разрядами увеличивается амплитуда тока разряда.
Унаров А. А., МБОУ «Дворец детского творчества» г. Якутска
Научные руководители: А. Е. Унарова, А. Ф. Ушканов
Самодельный телескоп «Млечный путь»
Цель работы: сделать телескоп рефрактор из пластиковых труб.
Задачи: собрать телескоп рефрактор; Рассчитать фокусное расстояние
объектива и окуляра; Найти кратность моего телескопа.
Новизна работы: заключается в том, при создании корпуса телескопа
использованы пластиковые трубы. (В основном все делают из ватмана.) А
пластиковые трубы намного долговечнее, чем ватман.
Мой телескоп состоит из 3 положительных (собирающих) линз. Первой
(большой) – объектива и двух окуляров. Такая система называется системой
Кеплера. Технические характеристики телескопа. Диаметр объектива – 100 мм;
диаметр окуляра – 18 мм; увеличение – 5х; центральная длина – 430 мм; штативтренога; вес – 1 кг.
Выводы: собрав этот телескоп, пришел к выводу, что кратность телескопа
зависит от увеличения окуляра. Если использовать в окуляре две линзы
(собирающие), то увеличивается кратность телескопа.
Преимущество телескопа является простота сборки и минимальная
стоимость. Такой телескоп из пластиковых труб легкий и прочный в
использовании.
Хаятова Валентина Дмитриевна 10 класс, МАОУ Гимназия № 11
Научный руководитель: Л. Л. Ерёмич
Подъемная сила самолета
В ходе работы были изучены научные материалы по теме: «Подъемная сила самолета», а также предложено усовершенствование крыла самолета. Оно состоит в
следующем: Когда самолет выпускает закрылки, образуются щели, а соответственно потоки воздуха, что свидетельствует о наличии дополнительного сопротивления, которое необходимо при взлете, так как образуется дополнительная подъемная
сила и на посадке для уменьшения скорости. Но в боевых условиях это сопротивление может сыграть отрицательную роль, так как снизится маневренность. Предложение направлено на устранение потоков, образующихся при отклонении закрылков. А состоит оно в следующем: вдоль щелей, образованных отклонением
закрылков необходимо установить пластины, которые будут препятствовать перетеканию воздуха, а вместе с тем будут играть роль аэродинамических гребней, которые обеспечивают устойчивость самолету, наряду с килем.
Черкасов Д. А., 10 кл., МБОУ «Лицей № 124», г. Барнаул
22
Научный руководитель: А. А. Гоманица
Подтверждение эффекта Мпембы
Данный эффект заключается в том, что при определенных условиях горячая вода может полностью кристаллизоваться быстрее холодной. Для подтверждения
эффекта был проделан ряд экспериментов, направленных на его изучение: определение параметров процесса остывания и кристаллизации воды. Результаты, представленные в виде графиков зависимости температуры воды от времени, показали
возможность существования эффекта при массе воды не больше 20 г и наружной
температуры ниже –15 С. Горячая вода не только кристаллизовалась быстрее, но и
быстрее охладилась до точки кристаллизации. При проведении вышеописанных
опытов обнаружился интересный эффект: горячая вода, при остывании, каждый
раз, даже с центрами кристаллизации (в чашку были добавлены крупинки, иголка)
переохлаждалась (около 15 опытов). Горячая вода бралась из чайника, предварительно вскипячённого, вследствие чего вода дегазировалась. Поэтому и добавлялись искусственные центры кристаллизации в виде крупинок и иголки.
Таким образом, эффект Мпембы подтвержден при определенных условиях.
Также в ходе экспериментов обнаружился интересный эффект переохлаждения
горячей воды, требующий дальнейшего изучения.
Шушменцев А. В., МБОУ «Лицей №124», г. Барнаул
Научный руководитель: А. А. Гоманица
Исследование процесса образования мыльного пузыря на капилляре
Давление внутри мыльного пузыря определяется по формуле Лапласа P=4σ/R.
Для прямого измерения давления использовался многодиапазонный микроманометр типа ММН-2400 с минимальной ценой деления в 2 Па. Были построены графики зависимости давления от объема, полученные из расчёта по формуле Лапласа
и экспериментальных данных. В процессе измерения давления внутри мыльных
пузырей был замечен эффект “резкого раздувания пузыря”. Этот эффект можно
объяснить наличием большого объёма микроманометра и соединительных трубок
по отношению к объёму мыльного пузыря. Для проверки этой теории были проведены измерения критического давления для капилляров внутренним диаметром от
0,5 до 2,6 мм. Капилляры меньше 1мм. изготавливались самостоятельно вытягиванием полиэтиленовой трубки нагреванием.
Результаты: измерили коэффициент поверхностного натяжения. Установили
совпадение величины давления внутри мыльного пузыря полученного экспериментально и вычисленного по формуле Лапласа. Обнаружен эффект “резкого раздувания пузыря”. Предложена теория о равенстве радиуса кривизны мыльного пузыря и
радиуса капилляра в момент резкого раздувания пузыря, которая подтверждена
экспериментально.
23
СЕКЦИЯ ХИМИИ
Баженов А., КГОАУ «Школа космонавтики», г. Железногорск
Научный руководитель: учитель химии, Е. В. Селезова
Исследование моющих средств для мытья посуды
Среди химических соединений огромное количество товаров бытовой химии. С
их помощью мы стираем, чистим, отбеливаем, клеим, красим, ухаживаем за растениями.
В данной работе речь пойдет о моющих средства для посуды, основным компонентом которых являются поверхностно-активные вещества.
Гипотеза: растворы моющих средств для мытья посуды не только отрицательно
влияют на кожу рук, но и целом агрессивны для организма человека.
Объектом исследования будут выступать современные моющие средства для
мытья посуды. А, в частности, мы выбрали наиболее потребляемые (согласно анкетированию) средства для мытья посуды, такие как: AOS; Fairy; Sorti; Pril; Миф.
Цель исследования: исследовать состав, химические, физические свойства современных средств для мытья посуды и выявить их влияние на организм человека.
Результаты предполагаемого исследования дадут возможность определить качество современных моющих средств для мытья посуды и выявить наиболее эффективные из них.
Задачи
1. Изучить моющее действие средств для мытья посуды.
2. Изучить структуру и состав современных моющих средств для мытья посуды.
4. Провести исследование физико-химических свойств современных моющих
средств для мытья посуды.
5. Исследовать влияние современных средств для мытья посуды на живой организм.
Методы исследования
Изучение и анализ научной литературы по проблеме исследования.
Эксперимент: физико-химические методы исследования растворов средств для
мытья посуды.
Исследование влияния современных средств для мытья посуды на живой организм.
Обработка и анализ данных эксперимента.
На основе проделанной работы можно сделать следующие выводы:
1. Провели социологический опрос и установили, что наиболее популярными
являются жидкие средства для мытья посуды, такие как AOS; Fairy; Sorti; Pril;
Миф.
2. Проведен сравнительный анализ пяти покупных средств для мытья посуды.
Анализ качественного состава показал, что основными компонентами покупных
средств являются: ПАВ, ароматические композиции, вода и красители.
3. Выявлено, что: наиболее щелочную среду имеет раствор Fairy; наибольшей
устойчивостью пены в жесткой воде обладают средства Fairy и AOS; наибольшей
эмульгирующей способностью в воде обладают – Миф и Fairy;
4. Исследована способность анализируемых средств смываться водопроводной
водой. Доказано, что лучше других смываются в холодной воде средства Sorti и
Миф, в горячей – Миф; хуже всех в проточной воде смывается средство «Fairy».
24
Быкова Е. И., Гимназия № 1, г. Новосибирск
Научный руководитель: Р. А. Бредихин , инж. НИОХ СО РАН
Изучение органических красителей
Красящие вещества известны с давних времен. Используют красители,
выделенные из растений, минеральные пигменты, а также краски, полученные
действием одних веществ на другие. В связи с широким распространением,
безвредностью для окружающей среды, возобновляемостью сырья, а также
простым и удобным методом получения для изучения были выбраны растительные
красители.
Целью нашей работы было создание красок на основе растительного сырья,
изучение индикаторных свойств этих веществ, проведение качественных реакций
на функциональные группы.
Были решены следующие задачи: изучить литературу о растительных
источниках красителей разных цветов; на основе доступного сырья получить
водные растворы красящих веществ; изучить их устойчивость при хранении и в
различных средах; приготовить краски на основе растворов красителей.
Объектами исследования стали красящие вещества, полученные из:
замороженных ягод ежевики, аптечных препаратов листьев берёзы, коры
ольховидной крушины, травы чистотела.
Получены красный, фиолетовый, желтый, зеленый красители. Определен рН
перехода окраски пигмента содержащегося в коре крушины, траве чистотела.
Проведены качественные реакции водных растворов красителей, полученных из
листьев берёзы, коры крушины и травы чистотела, с KMnO4 в кислой среде, солью
Fe(III), [Ag(NH3)2]OН, Сu(ОН)2.
В перспективе более глубокое исследование полученных веществ.
Сарсенбаева Э. С., 10 класс, Школа-лицей «аль-Фараби», г. Петропавловск, Республика Казахстан
Научный руководитель: к.х.н. И. В. Голодова
Исследование состава многокомпонентных смесей природного происхождения
по данным ик-спектроскопии
Исследование состава растительных экстрактов флоры Северного Казахстана
является одним из основных направлений работы кафедры органической химии и
химии ВМС СКГУ им. М. Козыбаева. В настоящей работе оценена возможность
определения индивидуальных веществ или классов веществ в растительных экстрактах при условии неполного разделения смеси по данным ИК-спектроскопии.
Это позволяет использовать данные ИК-сректроскопии для контроля за полнотой
извлечения и/или разделения веществ. Объект исследования – субстанция «Тополин», полученная из почек тополя бальзамического баротермическим способом.
Исследована эффективность извлечения отдельных классов соединений в зависимости от последовательности использования растворителей (гексан, дихлорэтан,
этилацетат, этанол, и наоборот) и однократного нагревания. Идентификация классов соединений проводилась на основании характеристических частот функциональных групп с учетом литературных данных о химическом составе густой субстанции «Тополин» (ГСТ).
25
По результатам исследования подтверждено наличие предполагаемых классов
соединений, независимо от условий извлечения для гексана (липиды), дихлорэтана
(стерины). Во фракции растворителя этилацетат предполагаемый класс веществ карбоновые кислоты, не обнаружен. Фракция этанола содержит фенольные соединения при использовании его в качестве первого растворителя. Дополнительно во
фракциях дихлорэтана, этилацетата, этанола обнаружены соединения относящиеся
классу флавоноидов.
Таким образом, сформулированы рекомендации по использованию порядка
растворителей, времени экстрагирования, необходимости нагревания для преимущественного извлечения определенного класса органических соединений. Указаны
случаи, в которых необходимо дальнейшее разделение для определения индивидуальных веществ.
Заева Т. С., КГОАУ «Школа космонавтики», г. Железногорск
Научный руководитель: учитель химии, Е. В. Селезова
Исследование качества зубных паст
"Человек здоров, пока здоровы его зубы", – утверждали древние. Поврежденные
и больные зубы не только не украшают человека, но и могут стать причиной серьезных заболеваний или даже общей интоксикации организма. Наиболее распространенными заболеваниями зубов и полости рта, поражающими более 95 % населения,
являются кариес и пародонтит. Одна из наиболее эффективных и вместе с тем наиболее простых и доступных мер профилактики этих заболеваний – правильный, а главное, систематический уход за полостью рта, начиная с раннего детства.
Еще в древности люди использовали различные приспособления для очищения
зубного налета.
В настоящее время потребителю представляется большое количество зубных
паст. Каждая фирма рекламирует лечебные свойства своей зубной пасты.
Выполнение этого проекта поможет потребителю сделать выбор зубной пасты с
наибольшим лечебным эффектом на основе ее химического состава.
Цель: выявить и сопоставить компоненты зубных паст, а также определить их
влияние на здоровье человека.
Задачи
Изучить литературу по строению и болезням ротовой полости.
Проконсультироваться с медицинскими работниками по изучаемому вопросу.
Сравнить составы зубных паст, и выявить какие компоненты зубных паст
предотвращают болезни ротовой полости.
Исследовать органолептические качества зубных паст.
Исследовать физико-химические свойства зубных паст.
Сравнить потребительские качества зубных паст.
Сделать соответствующие выводы.
Методы исследования
Изучение и анализ научной литературы по проблеме исследования.
Эксперимент: физико-химические методы исследования зубных паст.
Обработка и анализ данных эксперимента.
26
В работе дано описание строения ротовой полости, приведены примеры болезней ротовой полости. Также проведено исследование физико-химических свойств
зубных паст.
Иванов М., КГОАУ «Школа космонавтики», г. Железногорск
Научный руководитель: учитель химии, Е. В. Селезова
Влияние продуктов быстрого приготовления на организм человека
Пищевые добавки – природные, идентичные природным или искусственные
(синтетические) вещества, сами по себе не употребляемые как пищевой продукт
или обычный компонент пищи.
Пищевые добавки употребляются человеком в течение многих веков (соль, перец, гвоздика, мускатный орех, корица, мед), однако широкое их использование
началось в конце XIX в. и было связано с ростом населения и концентрацией его в
городах, что вызвало необходимость увеличения объемов производства продуктов
питания, совершенствование традиционных технологий их получение с использованием достижений химии и биотехники.
Обычно пищевые добавки разделяют на несколько групп:
– вещества, улучшающие внешний вид пищевых продуктов (красители, стабилизаторы окраски, отбеливатели);
– вещества, регулирующие вкус продукта (ароматизаторы, вкусовые добавки,
подслащивающие вещества, кислоты и регуляторы кислотности);
– вещества, регулирующие консистенцию и формирующие текстуру (загустители, гелеобразователи, стабилизаторы эмульгаторы и др.)
– вещества, повышающие сохранность продуктов питания и увеличивающие
сроки хранения (консерванты, антиоксиданты и др.).
Пищевые добавки – это вещества (соединения), которые сознательно вносят в
пищевые продукты для выполнения ими определенных функций. Такие вещества,
выполняя определенные пищевые функции (улучшение цвета продукции, улучшение консистенции продукции, повышение срока хранения продукции, и т. д.) не
всегда оказывают благоприятное воздействие на организм человека. А, зачастую,
такое воздействие приводит к проявлению и возникновению многих заболеваний.
Поэтому мы поставили перед собой цель: изучить и исследовать различные
виды пищевых добавок; исследовать продукты быстрого приготовления (их очень
часто употребляют курсанты школы космонавтики) на содержание в них наиболее
опасных для организма человека пищевых добавок, выявить негативное влияние
этих пищевых добавок на организм человека и донести эту информацию до курсантов Школы космонавтики.
В качестве объектов исследования были взяты несколько продуктов питания, в
частности мы подробно рассмотрели продукты быстрого приготовлении, такие как
лапша. Так, как они очень часто употребляются в пищу человеком, в том числе и
детьми.
Задачи:
1.
Узнать, что такое пищевые добавки.
2.
Разобрать классификацию пищевых добавок.
3.
Исследовать продукты питания на содержание в них пищевых добавок.
4.
Исследовать влияние пищевых добавок на организм человека.
27
В результате исследование был изучен химический состав продуктов быстрого
приготовления (лапша) и выявлено их влияние на организм человека.
Калюжная Н. И., КГОАУ «Школа космонавтики», г. Железногорск
Научный руководитель: учитель химии, Е. В. Селезова
Чай – уникальный напиток
Ведущая идея. Каждый из нас хотя бы один раз в день употребляет чай.
Напиток этот считается одним из самых главных в России и не только.
Цель: Изучение влияния различных веществ, содержащихся в разных сортах
чая на организм человека.
Задачи:
1. Проанализировать литературный обзор и рассмотреть историю развития чая,
производство чая, виды чая.
2. Рассмотреть химический состав чая и изучить влияние различных веществ на
организм человека.
3. Установить общий минеральный состав экстракта, получаемого при обычной
заварке чая.
4. Проследить динамику минерального состава чая при трех последовательных
заварках.
5. Установить и обнаружить марки чая, содержащие оптимальное число макрои микроэлементов и других биологически активных веществ.
6. Выявить среди выбранных марок чаев наиболее полезный для организма человека.
Методы исследования:
1. Работа с информационными источниками (Интернет, материалы СМИ).
2. Анализ и обобщение информации о чае.
3. Анкетирование.
4. Исследование органолептических свойств чая.
5. Химический анализ некоторых марок чая.
6. Количественный анализ чая на содержание кофеина.
На основе проведенного исследования было выявлено, что: чай содержит множество химических веществ, действующих положительно на организм человека. Из
многообразия сортов чая, в основном народ предпочитает употреблять черный чай.
При заваривании чая предпочтение отдано чаю в пакетиках.
В результате проведенного исследования был выбран наиболее качественный и
полезный чай.
Каневский Г. М., Зайков П. В., Лицей № 22 «Надежда Сибири», г. Новосибирск
Научный руководитель: д.х.н., доцент Т. С. Годовикова
Синтез терапевтической конструкции на основе азидотимидина и полиэтиленимина
Первоначально азидотимидин проходил клинические испытания как антилейкемический препарат, но он оказался достаточно токсичным. В настоящее время на
его основе пытаются разработать новое поколение антиспидовых и противоопухолевых препаратов.
28
Цель настоящей работы – синтезировать на основе азидотимидина и полиэтиленимина высокомолекулярную терапевтическую конструкцию, меченную остатком флуоресцеина.
Для присоединения противоопухолевого аналога пиримидинового нуклеотида к
полиэтиленимину на первой стадии получали хлорангидрид азидотимидин-5’монофосфата. Для этого использовали реакцию хлороксида фосфора с азидотимидином. На следующей стадии фосфорилирующее производное мононуклеотида
инкубировали с полиэтиленимином, меченым остатком флуоресцеина. Введение
остатка флуоресцеина в полиэтиленимин осуществляли путем взаимодействия
N-гидроксисукцинимидного эфира флуресцеина с аминогруппой полиэтиленимина.
Строение полученного конъюгата подтверждено методами электронной и ЯМРспектроскопии.
В результате проведенных исследований на основе азидотимидина получена
терапевтическая конструкция, содержащая группировки, обеспечивающие:
 эффективное связывание с клеточной мембраной и проникновение в клетку
(остаток полиэтиленимина);
 пролонгированное действие (высокая степень модификации поликатионного
полимера остатками азидотимидина);
 детекцию препарата методами флуоресцентной микроскопии (остаток флуоресцеина).
Работа выполнена при поддержке фонда «Современное естествознание» (образовательный грант № P12-061).
Карасева В.Н., КГОАУ «Школа космонавтики», г. Железногорск
Научный руководитель: учитель химии, Е.В. Селезова
Исследование качества молока, поступающего в торговые
г. Железногорска Красноярского края
сети
Ведущая идея. Молоко не случайно считается совершеннейшим из продуктов,
созданных природой. Оно является любимейшим лакомством многих людей, в том
числе и детей. В торговые сети города Железногорска Красноярского края поступает большое количество разных марок молока.
Цель работы. Исследовать качество молочных продуктов, поступающих в торговые сети г. Железногорска Красноярского края.
Задачи
1. Проанализировать литературный обзор по данной тематике.
2. Исследовать органолептические показатели пастеризованного и сырого молока.
3. Исследовать физико-химические свойства пастеризованного и сырого молока.
4. Сравнить качество молочных продуктов разных производителей.
5. Определить способы фальсификации молока.
Методы исследования
1. Изучение и анализ научной литературы по проблеме исследования.
2. Эксперимент: физико-химические методы исследования пастеризованного и
сырого молока.
3. Обработка и анализ данных эксперимента.
Молоко полезно и необходимо как детям, так и взрослым. Мнение, что молоко – это детское питание и в более позднем возрасте оно излишне, ошибочно.
29
Взрослому человеку не менее полезно, чем детям, получать ежедневно один–два
стакана молока, кефира или простокваши.
Проведенное нами исследование определило, какое должно быть молоко, согласно ГОСТу, выявило наиболее качественное молоко, поступающее в продажу
города Железногорска Красноярского края и молоко, которое не соответствует
указанным в ГОСТе параметрам.
Киселёва Т.A., КГОАУ «Школа космонавтики», г. Железногорск
Научный руководитель: учитель химии, Е. В. Селезова
Анализ ацетилсалициловой кислоты и лекарственных препаратов, содержащих ацетилсалициловую кислоту, поступающих в продажу г. Железногорска
Красноярского края
Ведущая идея: аспирин имеет широкую область применения, обладает как положительными, так и побочными эффектами.
Цель. Исследовать качественный и количественный состав ацетилсалициловой
кислоты и препаратов, содержащих ацетилсалициловой кислоты, поступающих в
продажу города Железногорска Красноярского края.
Задачи
1. Проанализировать литературный обзор по данной тематике.
2. Изучить свойства аспирина.
3. Изучить действие АСК на организм человека.
4. Провести качественный и количественный анализ аспирина разных производителей, поступающего в продажу города Железногорска.
5. Проанализировать лекарственные препараты, содержащие АСК.
Методы исследования
1. Изучение и анализ научной литературы по проблеме исследования.
2. Эксперимент: физико-химические методы исследования медицинских препаратов.
3. Обработка и анализ данных эксперимента.
В данной работе нами были, рассмотрены химические и физические свойства
аспирина, история его изучения и открытия, способы получения, действие этого
препарата на организм человека.
Проработав медицинские карты учащихся ШК, мы пришли к выводу, что самыми распространенными заболеваниями среди курсантов ШК являются именно
простудные.
АСК является очень эффективным жаропонижающим средством. Идентификация медицинских препаратов показала, что АСК содержится во всех исследуемых
нами объектах. Наибольшее количество ее содержится в препарате АСК Новосибирск, в меньших количествах ее содержание обнаружено в препаратах: АСК Екатеринбург и АСК Курск. В лекарственных препаратах, содержащих АСК, содержание ее незначительно. Минимальное содержание было обнаружено в препаратах – Упсарин Упса, Колдрекс.
30
Балташ Р. М., Маратов Н. Т., Школа-лицей № 10 им. Абая для одаренных детей,
г. Павлодар, Республика Казахстан
Научный руководитель: учитель химии А. А. Асанова
Изучение биологической активности фосфорсодержащих полифункциональных
соеденений
В Республике Казахстан более 90 % продаваемых в аптеках лекарств поступает
из-за рубежа. Поэтому главным вопросом, требующим своего безотлагательного
решения, является планомерное снижение зависимости здравоохранения РК от
импорта лекарственных препаратов путем более полного использования
собственных производственных мощностей, сырьевых ресурсов, научнотехнического потенциала республики и создание фармацевтических производств на
базе современных, особенно отечественных, наукоемких технологий.
За последнее время накоплен значительный материал по химической
модификации 1,2-аминоспиртов, установления строения и изучение биологических
свойств новых его производных. Тем не менее, возможности химической
модификации нитрофенилсодержащих 1,2-аминоспиртов далеко не исчерпаны и
имеют широкие перспективы в плане синтеза на его основе новых биологически
активных веществ.
Другим перспективным направлением в синтезе биологически активных
веществ являются целенаправленные химические превращения соединений,
которые можно рассматривать как структурные аналоги природных биологически
активных веществ, и в этом отношении, значительный интерес представляют 1,2аминоспирты. Это обусловлено широкими возможностями.
Из литературного обзора следует, что химия ФОС 1,2-аминоспиртов остается
во многих аспектах относительно малоизученной. В частности, полностью
отсутствуют работы по синтезу ФОС указанных аминоспиртов со структурным
фрагментом в его структуре. В связи с этим нами предпринята попытка
осуществить синтез О,O-диалкилтиофосфатов на основе D-левоамина и 2-(2нитробензил)-1-фенил-2-аминоэтанола.
Цель работы заключается в синтезе, изучении строения, а также в исследовании биологической активности полученных соединений.
Этапы исследования
Изучение литературных данных;
Получение новых фосфорсодержащих органических соеденений;
Доказание их структур современными физико-химическими методами анализа
(ПМР- спектроскопия, элементный анализ).
Анализирование их биологческой активности;
Выведение выводов.
Проведен синтез исходных и ряда новых соединений.
Состав и структура синтезированных соединений доказаны ПМР-спектрами и
данными элементного анализа в Павлодарском государственном педагогическом
институте.
Синтезированные соединения прошли испытания на инсектицидную и афицидную активность.
Научная новизна работы: взаимодействием изучаемых аминоспиртов с с диметил-, диэтил и диизопропилфосфитами осуществлен синтез ряда новых произ31
водных тиофосфатов, содержащих реакционноспособные группы и являющиеся
перспективными соединениями в органическом синтезе.
Результаты и заключение работы: В результате проведенных исследований
осуществлен синтез 6 новых производных нитрофенилсодержащих 1,2аминоспиртов. Разработаны оптимальные условия синтеза фосфорсодержащих
производных, представляющих интерес как потенциально биоактивные вещества.
Среди синтезированных соединений найдены вещества с высокой пестицидной
активностью
Области использования полученных веществ: в качестве полупродуктов для
получения различных производных, нашедших применение в органическом синтезе, медицине, сельском хозяйстве, химии высокомолекулярных соединений и полимеров.
Попкова А. М., Казанцева В.Д., Лицей № 22 «Надежда Сибири», г. Новосибирск
Научный руководитель: д.х.н., доцент Т. С. Годовикова
Синтез конъюгата противоопухолевого антиметаболита трифтортимидин-5’монофосфата с полиэтиленимином
Одним из противоопухолевых аналогов пиримидинов, эффективных в отношении ряда опухолей животных, является трифтортимидин. Однако клинические исследования препарата показали, что введенный внутривенно трифтортимидин имеет короткий период полужизни (~20 мин), что создает проблемы для клинического
использования.
Цель работы – получить на основе противоопухолевого антиметаболита высокомолекулярный конъюгат с полиэтиленимином, несущий остаток флуоресцеина.
Присоединение трифтортимидина к поликатионному полимеру должно обеспечить
эффективное связывание с клеточной мембраной и проникновение в клетку, а также увеличит время жизни препарата в кровеносном русле. Наличие в составе
конъюгата флуоресцентной группы позволяет детектировать его с помощью метода
флуоресцентной микроскопии.
Введение остатка флуоресцеина в полиэтиленимин осуществляли путем взаимодействия N-гидроксисукцинимидного эфира флуоресцеина с аминогруппой полиэтиленимина. Для присоединения противоопухолевого аналога пиримидинового
нуклеотида к модифицированному полиэтиленимину использовали цвиттер-ионное
производное мононуклеотида, несущее на 5’-концевом фосфате остаток N,Nдиметиламинопиридина. Фосфорилирующий амидофосфат получали путем взаимодействия трифтортимидин-5’-монофосфата с N,N-диметиламинопиридином в
присутствии
окислительно-восстановительной
пары
трифенилфосфин/2,2’дипиридилдисульфид. Высокая степень модификации полимера (до 100 молекул
противоопухолевого аналога нуклеотида на 1 молекулу конъюгата) позволяет надеяться, что синтезированная конструкция окажется эффективным противоопухолевым препаратом.
Работа выполнена при поддержке фонда «Современное естествознание» (образовательный грант № P12-061)
32
Рейман В. О., МБОУ Аэрокосмический лицей им. Ю. В. Кондратюка, г. Новосибирск
Научный руководитель: учитель биологии и химии средней школы С. В. Ветохин
Загрязнение окружающей среды нефтепродуктами
Актуальность данной темы подтверждает следующее. В последние годы
крупные аварии с разливом нефтепродуктов участились, уже 30 % поверхности
морей и океанов покрыто нефтяной пленкой. Несмотря на все оптимистические
заявления, эффективных методов ликвидации массивных разливов нефтепродуктов
до сих пор не разработано. В районах аварий, как правило, разыгрываются самые
настоящие экологические катастрофы. Покрывающая поверхность нефтяная пленка
нарушает процессы тепло- и газообмена океана и атмосферы, на больших
пространствах гибнет фито- и зоопланктон, являющийся основой океанской
пищевой пирамиды. Это закономерно подрывает кормовую базу рыбных стад и
морских млекопитающих, влечет за собой снижение их численности, повышенную
заболеваемость.
Цель данной работы: решение глобальной проблемы негативного влияния
разливов нефтепродуктов на окружающую среду с целью их сокращения.
Разлив нефтепродуктов может происходить при аварии на нефтепроводах и при
перевозке на нефтеналивных судах. Имеющиеся в России нефтепроводы созданы в
середине прошлого века и их к настоящему времени порядка 30 % в России не
отвечают современным требованиям безопасности. Если же рассматривать
нефтеналивные суда, то упрощается технология строительства судов, что для
нефтеналивных кораблей крайне опасно. Итак, основная причина большого
количества разливов нефтепродуктов есть общий бич всей отрасли. И результатом
этой проблемы является безответственное и халатное отношение к своим
обязанностям «ответственных» должностных лиц.
Для снижения вероятности разливов нефтепродуктов и их последствий, был
разработан план, который предусматривает уменьшение разливов нефтепродуктов
и улучшение мероприятий по их ликвидации.
Предусматривается следующее:
1. Полнота ответственности за мероприятия по предупреждению и
реагированию на разливы нефти и нефтепродуктов возлагается на
эксплуатирующие организации.
2. Организации должны проводить инженерно-технические мероприятия по
снижению разливов нефтепродуктов и масштабов их экологических последствий, а
государство контролирует в лице уполномоченных органов власти проведение
заявленных организациями мероприятий.
3. Повышение эффективности экологического управления в организациях
путём оптимизации инженерно-технических мероприятий. И обеспечение
готовности аварийно-спасательных формирований для локализации и ликвидации
разливов нефтепродуктов;
4. Организации, осуществляющие операции с нефтепродуктами обязаны
информировать государственные органы власти о разливах, о силах и средствах их
локализации и ликвидации, с целью взаимопомощи.
Реализация всех вышеописанных положений позволяет качественно улучшить
ситуацию с предупреждением и своевременным реагированием на разливы
нефтепродуктов вне зависимости от уровней и объемов. Организации
33
стимулируются на проведение гибкой, но одновременно повышающей
эффективность реализации политики обеспечения экологической безопасности
объектов, на которых может произойти разлив нефтепродуктов. Повышение такой
эффективности достигается не только внедрением новых технологий, специальных
технических решений, но и высоким уровнем профессионализма организаций
специально подготовленных в области локализации и ликвидации разливов
нефтепродуктов. Важно отметить, что речь не идет о создании с нуля всей
инфраструктуры сил и средств по реагированию на разливы нефти, а о дополнении
уже существующей.
Сапронова А.А., КГОАУ «Школа космонавтики», г. Железногорск
Научный руководитель: учитель химии, Е. В. Селезова
Автомойка как источник загрязнения окружающей среды
Гипотеза: отходы автомойки г. Железногорска отрицательно влияют на экологическую обстановку города. Это является экологической проблемой, которая требует рационального решения.
Цель работы: выяснить, каким образом влияют на экологическую обстановку
города отходы автомойки и, если это влияние окажется отрицательным, предложить рациональное решение данной проблемы.
Задачи
1. Собрать и проанализировать научную литературу по данной теме.
2. Оценить расход воды на автомойках разного типа.
3. Изучить технологию очистки сточных вод.
4. Выяснить, как работники автомойки утилизируют отходы.
5. Провести химический и физический анализ свойств сточных вод автомойки
и самих моющих средств, используемых на ней.
6. Провести качественный анализ состава моющих средств, и выяснить, как
компоненты, содержащиеся в этих моющих средствах могут влиять на экологическую обстановку города Железногорска.
7. Сделать выводы о соответствии действий работников автомоек Федеральному закону № 7-ФЗ от 10.01.2002 (ст. 67, производственный экологический контроль).
8. Обратить внимание общественности г. Железногорска на экологические проблемы, связанные с работой автомоек.
Методы исследования
Изучение и анализ научной литературы по проблеме исследования.
Эксперимент: физико-химические методы исследования растворов моющих
средств для автомобиля.
Физико-химические методы исследования сточных вод автомойки.
Исследование влияния сточных вод на экологическую обстановку
г. Железногорска.
Обработка и анализ данных эксперимента.
В работе дана характеристика синтетически моющих средств, попадающих в
сточные воды автомойки и выявлено их влияние на окружающую среду.
34
Исаева М. П., Смык Н. В., МБОУ Лицей № 22 «Надежда Сибири», г. Новосибирск
Научный руководитель: В. А. Лисицкий
Синтез и свойства пентафторфенилового эфира линолевой кислоты
Селективная доставка in vivo к поражённой ткани является проблемой при использовании противоопухолевых и противовирусных препаратов на основе нуклеиновых кислот. Один из методов решения данной проблемы – получение конъюгатов терапевтических молекул с полиненасыщенными жирными кислотами, которые
связываются и переносятся в организме в составе липопротеиновых комплексов,
активно поглощаемых пролиферирующими опухолевыми клетками. При создании
описанных выше конъюгатов наиболее приемлемым является использование активированных эфиров жирных кислот, так как при таком способе введения азотистые
основания нуклеиновых кислот не претерпевают побочных превращений. Известно, что пентафторфениловые сложные эфиры обладают двумя преимуществами:
они достаточно активны в реакциях ацилирования и наиболее устойчивы к гидролизу среди всех использующихся активированных эфиров.
Целью данной работы являлся синтез пентафторфенилового эфира линолевой
кислоты, его выделение и исследование некоторых его физико-химических характеристик, таких как электронный спектр поглощения и ЯМР-спектр и химических
свойств, а именно гидролиза и аминолиза.
Пентафторфениловый эфир получен взаимодействием линолевой кислоты с
пентафторфенолом в присутствии дициклогексилкарбодиимида. Продукт выделен
с помощью колоночной хроматографии на силикагеле и охарактеризован методам
ЯМР-спектроскопии и электронной спектроскопии поглощения.
Исследована кинетика гидролиза и аминолиза полученного пентафторфенилового эфира. Концентрация пентафторфенола, накапливающегося при гидролизе или
аминолизе эфира, определялась спектрофотометрически. Были получены эффективные кинетические константы для реакций гидролиза и аминолиза. Обнаружено,
что аминолиз пентафторфенилового эфира линолевой кислоты протекает значительно быстрее гидролиза, что позволяет использовать полученный продукт для
введения остатков линолевой кислоты в реакционных средах, содержащих значительное количество воды.
Работа выполнена при поддержке фонда «Современное естествознание» (образовательный грант № P12-061).
Филимонова А., КГОАУ «Школа космонавтики», г. Железногорск
Научный руководитель: учитель химии, Е. В. Селезова
Исследование кофеина и его влияние на организм человека
Ведущая идея. Достаточно давно известно о том, что употребление кофе и кофеинсодержащих продуктов влияет на здоровье человека. Однако ученые, врачи и
рядовые потребители по-разному относятся к кофеинсодержащим продуктам. По
мнению одних, он, наряду с алкоголем и сигаретами, является символом нездорового образа жизни. Другие, наоборот, всячески восхваляют кофеин и сами регулярно потребляют его.]
35
Цель работы: исследовать содержание кофеина в различных кофеинсодержащих напитках и выявить влияние кофеина на организм человека.
Задачи исследования:
1. Выяснить, что представляет собой вещество – кофеин
2. Установить содержание кофеина в напитках
3. Определить степень опасности кофеина
4. Выяснить, насколько полезен кофеин
5. Уточнить влияние кофеина на людей
Предмет
исследования.
Предметом
исследования
являются
кофеинсодержащие напитки и здоровье человека. Объектом исследования
являются различные кофеинсодержащие напитки.
Методы исследования
Изучение и анализ научной литературы по проблеме исследования.
Эксперимент: исследование содержания кофеина в различных напитках, качественные реакции на них.
Обработка и анализ данных эксперимента.
Сопоставление данных эксперимента с литературными данными.
В работе проведено исследование содержания кофеина в кофеинсодержащих
напитках. Рассмотрены химические, физические свойства кофеина, затронуты вопросы его изучения в разное время. Рассмотрено влияние кофеина на организм
человека.
В практической части работы дано описание проведенных исследований. Приведены методики выполнения эксперимента, по каждому отдельному опыту сделаны выводы. Помимо основного исследования, изучены реакции, позволяющие
определить наличие кофеина.
Штерк Г. В., Чертенков А. И., Лицей № 22 «Надежда Сибири», г. Новосибирск
Научный руководитель: д.х.н., доцент Т. С. Годовикова
Получение молекулярных зондов на основе человеческого сывороточного
альбумина для исследования процессов, протекающих при гипергомо цистеинемии методами флуоресцентной микроскопии
Процессы метилирования играют чрезвычайно важную роль в этиологии и патогенезе сердечно-сосудистых, онкологических и нейродегенеративных заболеваний. Клинические наблюдения показали, что уровень гомоцистеина, а также продуктов метаболизма гомоцистеина (тиолактона гомоцистеина и гомоцистеинилированных белков) в крови пациентов значительно повышен (гипергомоцистеинемия).
Однако до сих пор остается открытым вопрос: являются ли гомоцистеин и продукты его метаболического превращения маркерами заболеваний или их причиной. В
связи с этим изучение механизмов развития патологических процессов представляет собой актуальную задачу, поскольку ее решение обеспечит разработку подходов
не только для раннего выявления патологий, но и для выбора оптимальных путей
их устранения.
Цель настоящей работы − получение молекулярных зондов на основе Nгомоцистеинилированного альбумина и его S-нитрозотиола для изучения процессов, протекающих при гипергомоцистеинемии, с помощью метода флуоресцентной
микроскопии.
36
В результате проведенных исследований:
1. Получен сывороточный альбумин человека, меченный флуоресцентной
меткой, путем взаимодействия остатка Cys-34 белка с малеимидным производным
флуоресцеина.
2. Осуществлено N-гомоцистеинилирование человеческого сывороточного
альбумина, меченного флуресцентной меткой, через взаимодействие его с
тиолактоном гомоцистеина. С помощью реагента Эллмана показано, что в составе
N-гомоцистеинилированного альбумина присутствует два остатка гомоцистеина.
3. Проведено S-нитрозилирование альбумина путем взаимодействия изопентилнитрита с N-гомоцистеинилированным сывороточным альбумином человека, меченным остатком флуоресцеина
Работа выполнена при поддержке фонда «Современное естествознание» (образовательный грант № P12-06)
Лукьянов Д. А., Шипунов Г. А., СУНЦ НГУ, г. Новосибирск
Научный руководитель: преподаватель СУНЦ НГУ, А. С. Чубаров
Синтез фторсодержащих продуктов метаболизма гомоцистеина
Результаты исследований, проведенных в последние годы, свидетельствуют о
том, что процессы метилирования играют чрезвычайно важную роль в этиологии и
патогенезе сердечно-сосудистых, онкологических и нейродегенеративных заболеваний. Клинические наблюдения показали, что уровень гомоцистеина, а также продуктов метаболизма гомоцистеина в крови пациентов с вышеперечисленными заболеваниями значительно повышен. Повышение концентрации гомоцистеина цитотоксично. Однако до сих пор остается открытым вопрос: являются ли гомоцистеин
и продукты его метаболического превращения маркерами заболеваний или их причиной.
Для исследования объектов живой природы всё шире и плодотворнее применяют метод ЯМР-спектроскопии и магнитно-резонансной томографии. Выбор для
визуализации в качестве репортёрной группы фторорганических соединений обусловлен высокой чувствительностью ЯМР на ядрах фтора (19F) и оптимальным
соотношением сигнала и шума за счет крайне низкого содержания фтора в живых
организмах. Введение в белки фторсодержащей репортёрной группы открывает
уникальные возможности исследования фундаментальных биологических процессов в норме и при развитии патологий.
Цель настоящей работы − разработка подходов для получения соединений на
основе продуктов метаболизма гомоцистеина, содержащих магнитно-резонансную
метку (ядра 19F), для изучения процессов, протекающих при гипергомоцистеинемии, с помощью метода ЯМР-спектроскопии.
В ходе исследования были получены следующие результаты:
 Выявлено, что при взаимодействии тиолактона гомоцистеина с перфтортолуолом, в качестве основного продукта образуется фторсодержащее производное
дикетопиперазина гомоцистеина. Кроме того наблюдается образование двух трипептидов, несущих остатки перфтортолуола.
 Исследована кинетика гидролиза тиолактона гомоцистеина.
37
Работа выполнена на базе Института химической биологии и фундаментальной
медицины СО РАН. Работа выполнена при поддержке фонда «Современное естествознание» (образовательный грант № P12-061).
Кузнецова Е. Е., Иванова К. В., МАОУ «Вторая гимназия», г. Новосибирск
Научный руководители: научный сотрудник ИНХ СО РАН В. О. Коротеев, учитель
химии Н. В. Давыдова
Создание и изучение ароматов на основе масла и спирта
В наше время устойчивость и интенсивность духов можно определить только в
специализированных лабораториях при помощи различной техники, а в домашних
условиях и без специального оборудования этого сделать нельзя. Все три методики
определения устойчивости и интенсивности духов, представленные в данной работе, легки и понятны в применении, их можно провести без специального оборудования и использовать даже в домашних условиях.
Было изготовлено два вида духов: на основе спирта два образца и один образец
на основе масла. Определены тон, стойкость, акцент, мажор и минор ароматов.
Было выяснено, что устойчивость и интенсивность духов определяется содержанием в них терпеноидов, чем больше терпеноидов в составе духов, тем они устойчивее и интенсивнее. Далее были разработаны три способа определения устойчивости
и интенсивности духов. Проведено 3 опыта на сравнение устойчивости и интенсивности духов, приготовленных по нашему рецепту.
Нами были измерены массы всех жидкостей при равном объёме. Чем выше
плотность, тем больше содержание терпеноидов, а значит, тем выше устойчивость
и интенсивность духов.
Через каждый образец был пропущен лазерный луч, и были измерены угол падения и угол преломления. Чем больше коэффициент преломления, тем больше
содержание терпеноидов, а значит, тем выше устойчивость и интенсивность духов.
Духи содержат в себе 2 компонента: стеароптен (твёрдое вещество) и элеоптен
(жидкое вещество). Чем больше количество стеароптена, тем больше содержание
терпеноидов, а значит, тем выше устойчивость и интенсивность духов.
Духи на основе спирта устойчивее духов на основе масла, на основании показателей угла преломления, плотности и содержания стеароптена.
Чем больше частей спирта по отношению к другим компонентам духов, тем
устойчивее и интенсивнее духи.
Оленев Ярослав, МОУ лицей при ТПУ Томская область, г. Томск
Научный руководитель: Е. М. Юрьев, доцент кафедры ХТТ ИПР ТПУ
Комплексный анализ и моделирование установки подготовки нефти
Нефть – сложная дисперсная система, при выходе со скважины она представляет собой смесь попутного газа, жидких углеводородов и воды. Для дальнейшей
транспортировки и переработки нефть необходимо отделить от прочих фаз. Для
этого на каждом месторождении стоит установка подготовки нефти (УПН). Ее задача подготовить нефть для дальнейшей транспортировки на завод переработки.
Подготовка нефти на промысле – задача технологически сложная, требующая
соблюдения условий и проведение множества расчётов.
38
Целью настоящей работы является: комплексный анализ образца нефти Арчинского месторождения, определение качественных показателей нефти, моделирование схемы подготовки на промысле.
Задачи научно-исследовательской работы
 Определить: обводненность нефти, фракционный состав, вязкость и молярную массу.
 Проанализировать полученные данные, оценить качество нефти и классифицировать нефть в соответствии с ГОСТ.
 Создать модель УПН, определить режим работы, расход энергии. Определить комплексный состав УВ-потока с УПН.
 Определить фракционный потенциал нефти.
Согласно ГОСТ Р 51858-2002 «Нефть. Общие технологические условия». Подготовленная нефть должна обладать рядом качественных характеристик, основными из которых являются: содержание воды (не должно превышать 1 %, наилучший
вариант – содержание воды менее 0,5 %) и давление насыщенных паров (должно
быть не более 66,6 кПа). Кроме того, для высоковязкой Арчинской нефти чрезвычайно важно поддерживать высокую температуру. Это обеспечит отсутствие затруднений при перекачке, т.к. высокой температуре соответствует низкое значение
кинематической вязкости, а именно вязкость нефти является одним из определяющих факторов при выборе способа перекачки и типа нагнетательных устройств.
Таким образом, необходим инструмент для моделирования физико-химических
процессов, которые протекают при подготовке сырой нефти.
Одним из наиболее распространённых современных моделирующих продуктов
является Aspen HYSYS. Он и будет нашим инструментом для моделирования процессов, протекающих на установке.
Проделав комплексный анализ нефти, и оценив ее потенциал с помощью программы Aspen HYSYS, мы можем судить о качестве нефти. Стоит заметить, что
вязкость Арчинской нефти обусловлена высоким содержанием компонентов мазута, и поэтому данная нефть относится к битуминозной нефти (нулевого типа). На
основе полученных данных мы смоделировали модель УПН, и смогли определить
режим работы оборудования, при котором на выходе мы получаем нефть, удовлетворяющую параметрам ГОСТа.
Демаков Павел, Гурская Екатерина, 11 класс, СУНЦ НГУ, г. Новосибирск.
Научный руководитель: ст. преп. СУНЦ НГУ В. Н. Конев
Четвертичные аммониевые соли как катализаторы межфазного переноса.
Межфазный катализ имеет большое препаративное значение в органической
химии. Во многих случаях использование межфазных систем с катализатором позволяет не использовать растворители, проводить реакцию в более мягких условиях,
с большей скоростью, высокими выходами и стерео/региоселективностью. Зачастую без катализатора такие реакции не идут вообще. Межфазный катализ позволяет с высоким выходом проводить широкий круг реакций: разнообразные реакции
нуклеофильного замещения и присоединения, элиминирования, гидроксилирования
алкенов, различные реакции с участием карбенов.
39
В нашей работе на примере реакции восстановления ацетофенона боргидридом
натрия мы сравнивали активность четвертичных аммониевых солей с радикалами
различных размеров и природы.
Все катализаторы были предварительно получены из соответствующих третичных аминов и алкилгалогенидов и охарактеризованы с помощью ИКспектроскопии. В спектрах инфракрасной спектроскопии поглощения присутствовали все характерные полосы. Степень прохождения катализируемых реакций за
равные промежутки времени определяли с помощью тонкослойной хроматографии.
Петухова А. Б., Севастьянова В. Н., 11 класс, СУНЦ НГУ, г. Новосибирск
Научный руководитель: ст. преп. СУНЦ НГУ В. Н. Конев
Получение полистирола
Полимеры – химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов), макромолекулы которых состоят из большого числа повторяющихся мономерных звеньев. По происхождению полимеры
делятся на природные (биополимеры), например белки, нуклеиновые кислоты,
смолы природные, и синтетические, например полиэтилен, полипропилен, фенолоформальдегидные смолы. Благодаря механической прочности, эластичности, электроизоляционным и др. ценным свойствам изделия из полимеров применяют в различных отраслях промышленности и в быту.
Целью нашей работы являлось получение полистирола радикальной полимеризацией стирола. Полимеризация проводилась в воде и различных органических
растворителях. Образование полистирола было подтверждено сравнением данных
ИК-спектров полученных полимеров с литературными. Полученный полимер был
окрашен различными красителями.
Гонта Владислав, Ильина Екатерина, 11 класс, СУНЦ НГУ, г. Новосибирск
Научный руководитель:
Получение светящихся составов на основе производных щавелевой кислоты
В современном мире, светящиеся в темноте предметы и жидкости имеют широкое применение развлекательных мероприятиях. Целью нашей работы являлось
получение фениловых эфиров щавелевой кислоты. Взаимодействием оксалил хлорида с фенолом, 2,4-динитрофенолом и 2,4,6-трибромфенолом были получены соответствующие эфиры. Строение полученных соединений было подтверждено физико-химическими данными, в том числе методом инфракрасной спектроскопии.
Петров Е. Г.,11 класс, МБОУ Гимназия№ 3
Научный руководитель:
Синтез жидкого кристалла на основе этилового эфира галловой кислоты
Жидкие кристаллы (ЖК) – это фазовое состояние, в которое переходят
некоторые вещества при определенных условиях. Жидкие кристаллы обладают
одновременно свойствами как жидкостей, проявляют текучесть, так и кристаллов,
т. е. сохраняют дальний порядок. Также ЖК интересны тем, что в них помимо
анизотропности свойств среды имеет место чувствительность к внешним
40
элетромагнитным полям. В связи с этим ЖК нашли широкое применение в
устройствах отображения информации, сенсорах температуры и давления и др.
Целью нашей работы был синтез этилового эфира 3,4,5-триоктилоксибензойной
кислоты (1) и исследование его ЖК свойств с применением поляризационной
спектроскопии.
Синтез соединения 1 был осуществлен в две стадии исходя из галловой
кислоты. На первой стадии был получен этиловый эфир галловой кислоты, а на
второй стадии алкилироване октилбромидом привело к целевому соединению 1.
Обнаружено, что для соединения 1 переход в ЖК состояние находится при
отрицательных температурах.
Номероцкая Ю. Н., 10 класс, МБОУ Гимназия №1, г. Новосибирск
Научные руководители: Е. В. Третьяков, д.х.н., в.н.с. МТЦ СО РАН, А. О.
Суворова, студентка 5 курса ФЕН НГУ
«Дышащие» кристаллы
«Дышащие» кристаллы представляют собой координационные соединения
бис(гексафторацетилацетоната)
меди (II)
(Cu(hfac)2)
со
стабильными
нитроксильными радикалами. Особенность данных соединений заключается в том,
что при определенной температуре они претерпевают существенную структурную
трансформацию, перестройку внутри твёрдой фазы. В каждом монокристалле
в процессе
фазового
перехода
происходит
огромное
множество
взаимосогласованных (когерентных) движений, наблюдаются резкие изменения
линейных размеров, а их объем может изменяться практически скачком
на величину иногда большую, чем 10 %. И при этом они не разрушаются,
не растрескиваются, а сохраняют свое качество, необходимое для проведения
рентгеноструктурного исследования. Это очень редкое явление. Из-за сходства
процесса сжатия-расширения при повторении циклов нагревание-охлаждение
с изменением объема грудной клетки во время дыхания данные объекты получили
название «дышащие».
Не менее важно, что в процессе данного перехода изменяются и магнитные
свойства кристаллов, а именно: величина и/или знак обменного взаимодействия
между парамагнитными центрами. В данных кристаллах при фазовом превращении
происходят изменения расстояний между парамагнитными центрами, что
модулирует изменение энергии обменного взаимодействия и вызывает
соответствующие магнитные аномалии.
В работе приводится ознакомление с «дышащими» кристаллами, с основами
магнитных аномалий; описывается модифицированный метод синтеза «дышащих»
кристаллов комплекса Cu(hfac)2 c N-этилпиразол-4-илнитронилнитроксилом. Проводится изучение их свойств, таких как возникновение магнитных аномалий, изменение цвета и размера кристаллов в зависимости от температуры, а также проводится сравнение выбранного метода синтеза со стандартным для соединений данного типа.
Топчиян П. А., Колобова А. В., 9 класс, МБОУ «Гимназия №3 в Академгородке»
Научный руководитель: м.н.с., Е. А. Мостович
Определение аскорбиновой кислоты во фруктах
41
Аскорбиновая кислота (или витамин С) имеет большое значение для нашего
здоровья, но в организме человека это жизненно важное вещество не синтезируется. Поэтому человек должен получать аскорбиновую кислоту с пищей.
При нехватке витамина С возникает гиповитаминоз, авитаминоз и цинга, при
избытке – гипервитаминоз.
Особенно богаты этим витамином такие продукты, как киви, шиповник, красный перец,
цитрусовые, чёрная смородина, лук, томат, листовые овощи (например, салат и капуста).
Мы решили проверить наличие аскорбиновой кислоты во фруктах, которые мы
часто употребляем в пищу и определить, какое из них содержит больше всего витамина С.
Мы провели опыты по определению количества аскорбиновой кислоты в соках и
мякоти таких фруктах, как яблоки, бананы, мандарины, киви, апельсины, лимоны.
Результаты показали:
 больше всего аскорбиновой кислоты содержится в цитрусовых;
 любимый всеми детьми банан содержит такое малое количество витамина
С, что для получения дневной нормы надо его съесть почти 500 г ;
 можно с помощью обыкновенного йода в домашних условиях легко проверить наличие витамина С в продуктах, которые мы едим.
Вывод: аскорбиновая кислота играет фундаментальную биохимическую и физиологическую роль. Она не синтезируется в организме человека и поступает только с пищей. Поэтому необходимо потреблять продукты, богатые витамином С.
Третьяков Б.А., 11 класс МБОУ Гимназия № 3
Научный руководитель:
Цветосенсибилизированные солнечные элементы на основе природных антоцианов
Цветосенсибилизированные солнечные элементы (DSSC) были изобретены в
1991 году группой проф. М. Гретцеля (EPFL, Лозанна, Швейцария). DSSC обладают меньшей стоимостью, простотой изготовления и широким спектром варьируемых свойств по сравнению с традиционными кремниевыми элементами.
Целью нашей работы являлся сравнительный анализ эффективности прототипов солнечного элемента подобного типа с использованием различного природного
сырья. В нашей работе мы собрали два устройства DSSC. Использовались гибкие
PET-ITO подложки (полиэтилентерефталат с нанесенным слоем In2O3•SnO2), нанокристаллический TiO2 (Degussa P25), в качестве электролита и Ox-Red системы был
использован раствор KI/I2 этиленгликоле. На роль сенсибилизаторов были выбраны
природные антоцианы из двух типов ягод: черёмухи (Prunus padus) и вишни
(Prunus Cerasus). В таблице ниже представлены краткие результаты исследования.
Черёмуха Вишня Без красителя
Напряжение, В
0.3
0.5
0.0
Медведская А. В., 2 курс, АУ РС (Я) «МРТК», г. Мирный
Научный руководитель: А. А. Мусорина, преподаватель спецдисциплин, методист
АУ РС (Я) «МРТК»
42
Получение биогаза как ресурсосберегающая технология для повышения
качества жизни сельского населения в условиях Крайнего Севера
В нетрадиционной энергетике особое место занимает переработка биомассы
(органических сельскохозяйственных и бытовых отходов) метановым брожением с
получением биогаза, содержащего около 70 % метана, и обеззараженных органических удобрений. Чрезвычайно важна утилизация биомассы в сельском хозяйстве,
где на различные технологические нужды расходуется большое количество топлива и непрерывно растет потребность в высококачественных удобрениях.
В настоящее время в Якутии остро стоит вопрос о социальном благополучии
жителей села, в том числе коренных народов. Газификация региона входит в План
развития Республики до 2020 г., но жители нуждаются в улучшении условий проживания уже сейчас. Установка получения биогаза позволяет получать из органических отходов животноводства, которые хранятся под открытым небом и представляют опасность для экологии, биогаз и высококачественное органическое
удобрение.
Экспериментальным путем доказано возможность получения биогаза из таких
органических остатков как птичий помет, коровий навоз, пищевые органические
отходы.
Объектом исследования является поселок Арылах совхоз «Новый» АК «АЛРОСА», расположенный в 24 км от г. Мирный. На территории совхоза имеется два
животноводческих объекта Молочно-товарная ферма, Птицетоварная ферма. Исходя из данных таблицы органических отходов, учет которых осуществляется ежемесячно, была рассчитана мощность установки в год и в сутки, а также возможность
использование получаемой энергии на собственные нужды предприятия и отопления близлежащих домов.
Сводные данные по расчету
Количество
Количество
Объем
Объем
Количество
органических вырабатываемого затраченного затраченного
домов,
отходов в
биогаза
биогаза на
биогаза на
отапливаемых
сутки, т
реактором в
нужды
бытовые
засчет
сутки, м3
хозяйства, м3
нужды
биогаза, шт
жилых домов
28,27
1222,65–1838,7
562 - 644
660,65-1194
30-50
Айриянц К.А. , 11 класс, СОШ № 162 с углубленным изучением французского языка, г. Новосибирск
Научные руководители: к.х.н., доцент И. В. Мишаков, аспирант ИХКГ СО РАН
Т. А. Максимова, аспирант ИХКГ СО РАН Н. В. Сергей
Сезонная динамика химического состава природных вод на примере водоёмов
бассейна р. Обь в Колыванском районе Новосибирской области
Химический состав природных вод меняется в зависимости от сезона года. Это
изменение зависит от многих факторов: колебаний объёма воды в водоёме, сезонного роста и размножения разнообразного фито- и зоопланктона, изменения температуры воздуха и некоторых других.
43
В данной работе были изучены сезонные изменения химического состава воды
из трёх рек и одного озера, расположенных вблизи посёлка Скала Колыванского
района Новосибирской области. Отбор и консервацию проб проводили летом 2–3
июля и осенью 10–11 сентября 2011 г., химический анализ – в течение недели после
отбора проб на Кафедре ИПЭ (инженерных проблем экологии), НГТУ.
С изменением сезона года (лето–осень) в воде увеличивается концентрация
ионов жёсткости (кальция и магния) и железа. По-видимому, это связано со значительным падением уровня воды в водоёмах, что особенно проявилось на результатах, полученных для самой мелкой из изученных рек – Уени: в ней увеличение
концентрации оказалось наиболее заметным. Динамика содержания сухого остатка (показателя, близкого к общему солесодержанию) в разных водоёмах с изменением сезона года различная. В реках этот показатель меняется как в меньшую
(р. Уень), так и в бόльшую (р. Чаус) сторону, тогда как в озере остаётся практически неизменным. Значение pH (показателя, характеризующего концентрацию ионов
водорода) также колеблется от лета к осени в различных водоёмах: в р. Чаус осенью вода становится более кислой, в озере – щелочной. Существенное различие в
значении pH речной и озёрной воды связано с высоким содержанием в озере железа
и марганца. Замечено, однако, что к осени pH водоёмов выравнивается (pH ~ 8).
Во второй части работы была измерена общая жёсткость водопроводной воды
разных районов г. Новосибирска, а также воды из болота, расположенного на
ул. Мальцева в Академгородке. Измерения проводились 21 ноября 2011 г. в лаборатории школы № 162 при участии одноклассников автора.
Согласно нашим данным, значение общей жёсткости (ОЖ) водопроводной воды г. Новосибирска в среднем выше, чем значение ОЖ воды из р. Обь, взятой близ
пос. Скала. В целом значение ОЖ водопроводной воды соответствует требованиям,
предъявляемым для питьевой воды. Однако замечен большой разброс в значении
ОЖ водопроводной воды в Академгородке, источником которой служит артезианская вода, очищаемая на станции обезжелезивания Академгородка.
Работа выполнена в рамках международного проекта (Россия-ФранцияГермания) «Вода», организованного в МБОУ СОШ № 162.
Айриянц К.А. , СОШ №162, г. Новосибирск
Научные руководители: Д. А. Рычков, ФЕН, ХТТ 5курс; ИХТТМ СО РАН, лаб.№6;
Ольга Подгорнова, ФЕН, ХТТ 5курс; ИХТТМ СО РАН
Коллоидные сады
Коллоиды – тела, для которых характерна способность выделяться из раствора
в виде студня или аморфных хлопьев. Эти химические вещества обладают рядом
общих и важных признаков, соединяющих в себе свойства твердых тел и жидкостей, в результате чего могут быть обособлены в особое состояние – коллоидальное. Коллоиды отличаются непостоянством и метастабильностью. Иногда они осаждаются в виде связывающего большие количества воды желатинообразного студня. Наиболее характерны для коллоидов свойства их как растворов. При разнообразных условиях, при действии ничтожных причин коллоиды или переходят в раствор, или из него выделяются. В настоящее время коллоидные системы досконально исследуются ввиду их широкого применения в науке и технике.
44
Данная работа позволяет понять основы таких систем, лучше разобраться в общих особенностях коллоидов, методах и принципах их получения. В ней исследовалась варьятивность цвета и форм коллоидных комплексов, полученных на основе
канцелярского силикатного клея (водный раствор силиката натрия (Na2O·nSiO2)) от
изменения состава соли, добавляемой в раствор и вызывающей процесс формирования так называемых коллоидных садов; а также изучение из свойств. Не менее
важно было выполнение некоторых задач, важнейшими из которых были: постановка эксперимента по выращиванию солей металлов в силикатном клее, предсказывание их физических свойств, исследование формы и скорости роста. Принцип
роста коллоидных садов прост: при попадании соли в раствор силикатного клея в
воде на поверхности соли в результате реакции образуется силикатная пленочка,
которая изолирует соль от раствора. Но т.к. концентрация соли внутри оболочки
значительно превышает концентрацию соли в растворе, то, по градиенту концентрации, происходит разрыв оболочки и реакции продолжается далее. Для проведения эксперимента использовался 25 % раствор силикатного клея. При комнатной
температуре и нормальном давление в подготовленные растворы по 150 мл добавлялись сульфаты металлов (1–2 мг), глицин (10 мг), хлорид натрия (7 мг) и дихромат аммония (10 мг). В результате эксперимента была выявлена зависимость между
катионом металла и цветом полученного комплекса, проанализированы особенности его формы и процесса роста. Поставлена методика выращивания коллоидных
садов как особых систем, принципиально отличающихся от типичных кристаллических. Сделаны важные выводы об особенностях коллоидных систем, обобщены
закономерности их эволюции на протяженных интервалах времени.
Работа выполнена при поддержке фонда некоммерческих программ “Династия”, проект “Занимательная химия для школьников” (ДП-11/11)
Ачкасов Евгений, 11 класс, СОШ № 162 с углубленным изучением французского
языка, г. Новосибирск
Научные руководители: к.х.н., доцент И. В. Мишаков, аспирант ИХКГ СО РАН
Т. А. Максимова
Исследование сорбентов на способность поглощать ионы кальция
Проблема высокой жёсткости питьевой воды является в настоящее время довольно актуальной. Использование жёсткой воды губит не только нагревательное
оборудование, но и вредит здоровью человека.
Большинство методов очистки воды от ионов жёсткости (кальция и магния)
имеет в своей основе сорбцию (поглощение ионов пористым материалом – сорбентом) либо ионный обмен, основанный на замене ионов раствора ионами, находящимися в каркасе сорбента. Эффективность очистки воды напрямую зависит от
природы сорбента.
Целью настоящей работы было изучение эффективности различных сорбентов
по их способности поглощать ионы кальция. Изученные сорбенты относились к
трём различным классам: уголь (активированный уголь из аптеки (удельная поверхность ~ 700 м2/г) и два вида углеродных нановолокон (УНВ), полученных в
ИК СО РАН в результате разложения углеводородов на специальных катализаторах); природные цеолиты (из трёх различных месторождений); ионообменная смола («Аквафор», модуль В510-04). Использованные в работе УНВ отличаются от
45
аморфного активированного угля тем, что имеют волокнистую структуру (с разным
типом упаковки графеновых слоев) и меньшую удельную поверхность (80250 м2/г).
Для определения эффективности очистки воды каждым сорбентом были созданы фильтры на их основе. Корпусом фильтров служили 0,5 л пластиковые бутыли,
содержимым – ватные диски, марля и сорбент (по 10 г), все слои в фильтрах заполнялись единообразно. Через фильтры пропускали стандартный раствор хлорида
кальция (15,10 ± 0,22 ммоль/л). Концентрацию ионов кальция до и после фильтра
определяли методом комплексонометрического титрования (ГОСТ Р 52407-2005).
Результаты измерений показали, что наиболее эффективно поглощает ионы
кальция ионообменная смола, причём для данного сорбента оказывается принципиально важным время контакта с очищаемой водой. Цеолиты сорбируют ионы
кальция хуже. Также установлено, что углеродные материалы, независимо от
структуры, не обладают способностью сорбировать ионы кальция. Обработка активированного угля соляной кислотой в концентрации, близкой к pH желудочного
сока, показала некоторое увеличение в способности сорбировать кальций, однако
данное наблюдение, скорее всего, связано с разбавлением раствора на фильтре.
Полученный результат вполне закономерен: в углеродных материалах (активированный уголь, УНВ) в отличие от цеолитов и ионообменной смолы практически
отсутствуют ионообменные центры, и в силу небольшого радиуса ионы кальция
не задерживаются в порах угля.
Таким образом, в ряду «уголь – цеолит – ионообменная смола» способность материала поглощать ионы кальция из раствора растёт.
Работа выполнена в рамках международного проекта «Вода» (Россия-ФранцияГермания), организованного в МБОУ СОШ № 162.
Беляева Александра, Мякишева Диана, 11 «Б» класс, МБОУ «Колыванская СОШ
№ 1», Новосибирская область
Научный руководитель: Н. В. Ханеева, учитель химии и экологии высшей квалификационной категории, зам. директора школы по НМР
Исследование влияния выбросов автомобильного транспорта на объекты
окружающей среды на участке трассы «Байкал» в пределах заказника
«Кудряшовский бор»
Цель. Исследовать влияния выбросов автомобильного транспорта на объекты
окружающей среды на участке трассы «Байкал» в пределах заказника «Кудряшовский бор».
Задачи
 Провести расчетную оценку выбросов вредных веществ в воздух от автотранспорта на участке трассы «Байкал».
 Выявить воздействие выбросов автомобильного транспорта на растительность Кудряшовского бора.
 Сопоставить биометрические параметры деревьев сосны обыкновенной на
различных участках Кудряшовского бора.
 Провести анализ проб почвы растений пырея ползучего на содержание
свинца
46
 Провести гидрохимический анализ воды в р. Чик у моста вдоль автодороги
«Байкал», полученные данные сопоставить с биоиндикацией.
 Сформулировать, рекомендации по защите окружающей среды.
Свое исследование мы проводим четвертый год. В первые два года мы
проводили расчетную оценку количества выбросов вредных веществ в воздух на
участке трассы «Байкал» в пределах заказника «Кудряшовский бор». В третий год
мы решили исследовать содержание ионов свинца в снежном покрове и в листьях
растений на территории совхоз «Обской». Это связано с тем, что никакой
информации о наличии ионов свинца на данной территории нет. В этом, 2011 г.
свои исследования мы посвятили изучению влияния выбросов автомобильного
транспорта на объекты окружающей среды на участке трассы «Байкал» в пределах
заказника «Кудряшовский бор».
На основании проведенных исследований можно сделать следующие Выводы:
1.
Сопоставив полученные данные за 2008–2011 гг. можно видеть, что количество выбросов вредных веществ с каждым годом возрастает.
2.
Выбросы автомобильного транспорта в районе автотрассы влияют на линейный прирост сосны и потеря древесины по однолетним побегам составляет
14,5 %: хвои на побеге становится меньше, средняя длина хвои уменьшается, сам
побег становится короче.
3.
Средние показатели длины побегов разного возраста, собранные с деревьев, произрастающих вдоль автодороги, возрастают.
4.
В сентябре 2011 г. в среднем на участке вдоль автомобильной дороги,
проходящей по территории Кудряшовского соснового бора, на протяжении 50м
было выброшено 34,74 г резиновой пыли (5,94 г – от легковых и 28,8 г – от грузовых автомобилей). Наибольшее количество выбросов автомобильного транспорта
было отмечено в 2011 г., что существенно отразилось на линейных размерах побегов и хвои трехлетнего возраста.
5.
Взятие проб почвы на анализ содержания свинца показало, что в двух
пробах, ближе к дороге, присутствуют ионы свинца в больших количествах. В
третьей пробе, самой дальней- концентрация ионов свинца понижается.
6.
Взятие растительных проб (пырея ползучего) на анализ содержания
свинца показало, что пырей ползучий содержит ионы свинца, так как его
расположение находится близко к автомобильной трассе.
7.
По данным гидрохимического анализа вода в водостоке с моста у р. Чик
(вдоль автодороги «Байкал») соответствует 6 классу качества вод. Превышение
ПДК по БПК 5- в 1,2 раза, аммонию – в 2 раза, фенолу – в 28,5 раз, железу – в 147
раз, цинку – в 28 раз, меди – в 18 раз, свинцу – в 2 раза, алюминию – в 52, 25 раза.
Остальные показатели соответствуют ПДК. Данные гидрохимического анализа и
по макрозообентосу совпали.
Дергунов Я.В., Беспалова Н.Н., КГОАУ «Школа космонавтики», г. Железногорск
Научный руководитель: учитель химии, Е. В. Селезова
Вклад алхимии в становлении химии как науки
Гипотеза. Алхимия. При этом слове у большинства наверняка возникает образ
старика алхимика, сидящего среди нагромождения различных колб, снадобий и
порошков. Что же на самом деле скрывается за этим термином?
47
Интересуясь историей различных наук, мы проявили интерес к истории химии,
а, в частности, к такому периоду в химии, как алхимия, поскольку он окружён
наибольшим количеством тайн и загадок.
Пятнадцать столетий многие поколения алхимиков с непомерным усердием закладывали самый первый камень в основание химической науки, преодолевая
враждебное отношение окружающих. В само слово «алхимик» вкладывали колдовской смысл, сдобренный чем-то из области магии.
Используя специальную дополнительную литературу, мы постарались, как
можно больше узнать об алхимии, о вкладе алхимии в развитие химии, разузнать
про мифы и легенды этого периода.
Цель работы: выяснить каков вклад алхимии, в становление химии как современной науки.
Задачи
Собрать и проанализировать научную литературу по данной теме.
Найти наиболее реальные с точки зрения химии рецепты приготовления философского камня.
Проанализировать какой вклад внесли алхимики в развитие и становление современной науки.
Осуществить данные реакции, при помощи химических реактивов, имеющихся
в современной химической лаборатории.
Сделать соответствующие выводы.
Методы исследования:
Изучение и анализ литературы по проблеме исследования.
Эксперимент: анализ химических операций и химической посуды, предложенных
алхимиками и выявление их роли для становления химической науки.
Анализ данных эксперимента.
В работе дана характеристика алхимии, как этапа развития химии. Рассмотрены
некоторые рецепты химических превращений и созданной алхимиками химической
посуды и химического превращения.
Деревянкина Г. А., Малов Н. А., Кораблин А. А., Лицей № 130 им. академика
М. А. Лаврентьева
Научный руководитель: Е. С. Викулова
Получение пирофорного никеля
Пирофорность – способность твёрдого материала в мелкораздробленном состоянии к самовоспламенению на воздухе при отсутствии нагрева. Пирофорностьсвойственна многим металлам в мелкораздробленном виде (Fe, Co, Ni, Mn, V и др.).
Чаще всего данное явление рассматривается на примере мелкодисперсного оксида
железа (II), образующегося в результате термического разложения оксалата железа (II). В данной работе рассматривается возможность получения аналогичным
способом пирофорного никеля.
С этой целью нами был синтезирован оксалат никеля (II), чистоту которого
подтвердили ИК-спектроскопией. Термическое разложение производилось в пробирке с газоотводной трубкой без доступа кислорода. При пропускании выделяющегося в ходе разложения газа через раствор Ca(OH)2 выпадал белый осадок, что
говорило о присутствии углекислого газа. По окончании разложения в пробирке
48
остался порошок мелкодисперсного металлического никеля, который сгорел при
попадании на воздух с образованием оксида никеля (II).
Исследование процесса разложения оксалата никеля (II) производилось методом термогравиметрии (в атмосфере He, скорость нагрева – 10°/мин, рис. 1). На
первой ступени (100–260 °С) происходит эндотермическое отщепление двух молекул воды. Вторая ступень разложения (330–410 °С) также сопровождается
эндоэфектом. При этом, судя по потере массы (88 а.е.м.), выделяются две молекулы
СО2. Конечным продуктом разложения, действительно, является металлический
никель, на что указывает масса остатка, которая совпадает с теоретической (32,1 %)
o
100 C
100
90
o
80
330 C
o
70
4
60
2
50
0
40
o
410 C, 32,1%
c-DTA, K
m, %
260 C, 80,2%
-2
30
-4
0
100
200
300
400
500
600
o
T, C
Рис. 1. Термограмма Ni2C2O4∙2H2O
Зубкова Анастасия, 10 класс, ГОУ Забайкальский краевой лицей-интернат, г. Чита
Научный руководитель: к.б.н., доцент О. А. Лескова
Количественное определение йода в пищевых и косметических солях
В настоящее время йод дефицитные заболевания являются одними из наиболее
распространенных неинфекционных заболеваний человека. Йод относится к жизненно важным микроэлементам, имеющим высокую биологическую активность, и
часто поступает в организм в недостаточном количестве. Его соединения играют
важную роль в процессах обмена веществ в организме человека. В этой своей
функции йод не может быть заменен никаким другим химическим элементом. Проблема дефицита йода остается актуальной на всей территории Российской Федерации, в том числе и в Забайкальском крае.
Цель работы: определение содержания йода в некоторых пищевых и косметических солях.
Объекты исследования. 1. Соль поваренная «Белоснежка», 2. Соль морская пищевая (Maryman), 3. Соль с K+ и Mg+ (Валетек), 4. Соль морская йодированная
«Магия востока» (АРИКON), 5. Соль морская йодированная; 6. Соль для ванн №1,
7. Соль для ванн №2 (Клубничная), 8. Соль для ванн №3 (с ароматом фиалки), 9.
Соль для ванн №4 (Лесные ягоды).
Методика. Определяли содержание йода опираясь на ГОСТ Р 51575-2000.
Результаты. В результате проведенных исследований было выявлено, что
обычная поваренная соль не содержит йода (образец № 1), а солью с наиболее вы49
соким содержанием йода является йодированная морская соль (образец № 5), что
отражено в таблице.
Содержание йода в солях, мг/кг
Соль (образец №)
1 2
3
4 5
6
7
8
9
Количество йода, мг/кг - 0,35 0,18 - 0,53 0,18 0,18 0,18 0,18
Таким образом, морская соль содержит соединения йода в различных концентрациях.
Касимова Н. Д., 10 класс, МБОУ лицей при ТПУ, г.Томск
Научные руководители: аспирант К. И. Мачехина, к.ф.-м. н., доцент Л. Н. Шиян
Исследование свойств природных коллоидных растворов
Все природные воды являются растворами. Они содержат множество химических элементов в виде ионов, молекул и высокомолекулярных соединений. Свойства растворов можно описать физических параметрами, такими как температура
кипения и замерзания, электропроводность, диэлектрическая проницаемость, давление паров воды, удельная теплоемкость и множеством других физических характеристик. Свойства растворов можно описать химическими законами. Это диссоциация, состояние равновесия, гидролиз, концентрация, произведение растворимости и другие. Однако, в природе чаще всего приходится использовать одновременно законы физики и химии. К таким природным растворам относятся коллоидные
растворы, которые имеют свои особенности, связанные с дисперсностью. В случае
коллоидных растворов дисперсность ограничена определенными размерами частиц, которые условно находятся в области 10-7 – 10—9м..
Природные воды многих регионов России содержат примеси в коллоидном состоянии и являются непригодными в качестве источников питьевого водоснабжения.
Для получения чистой питьевой воды, необходимо использовать физико-химические
воздействия, приводящие к удалению примесей в коллоидном состоянии.
Целью настоящей работы является установление состава и свойств коллоидных
частиц, наиболее распространенных в природных водах Западной Сибири.
Показано, что природные коллоидные растворы являются мицелярными, основными химическими компонентами которой являются ионы железа, кремния и
органические вещества гумусового происхождения. Используя законы физической
химии, представлена формула мицеллы, которая имеет вид
{[mFe(OH)3]nFeOH2+,zR-,2ySiO32-,4(y-x)Na+}-4x+2n-z (4x+z)Na+, 2nOH- ,
где Fe(OH)3 – ядро мицеллы, FeOH2+, R-, SiO32-– потенциалопределяющие ионы,
Na+ и ОН- – противоионы.
Для определения заряда поверхности коллоидной частицы использовали уравнение Гельмгольца – Смолуховского:
4  U

 ,
 H
где η – вязкость среды, ε – диэлектрическая проницаемость среды, U – линейная
скорость перемещения частиц, Н – потенциал внешнего электрического поля. Полученное значение заряда поверхности, которое составило ─32мВ, говорит об
устойчивости системы и сохранению состояния равновесия.
Используя закон Тиндаля по рассеянию света на мелких частицах, определен
размер коллоидных частиц, который составил от 130 до 460 нм. Перечисленные
50
характеристики получены на реальной артезианской воде северных районов Томской области.
Для целенаправленного изменения устойчивости коллоидных растворов исследованы, как свойства дисперсионной среды, так и свойства дисперсной фазы. Для
изучения свойств дисперсионной среды в работе исследован ее химический состав
и показано влияние электролита на устойчивость коллоидного раствора. Свойства
дисперсной фазы определяются зарядом, размером и химическим составом коллоидной частицы.
Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:
1. Показано, что растворы, содержание растворенные вещества в коллоидном
состоянии обладают свойствами, связанными с размерами дисперсной фазы.
2. Установлены физико-химические характеристики коллоидных растворов,
такие как химических состав дисперсной фазы, заряд поверхности и размер частиц.
3. Показано, что для получения более полной информации о свойствах природных вод, нужно использовать не только законы, связанные с химией растворов,
но и законы коллоидной химии
Могильная Е. Д., Микаилова Д. А., 11 класс, Гимназия № 1, г. Новосибирск
Научные руководители: д.х.н. Е. В. Третьяков, Институт «Международный томографический центр» СО РАН; А. О. Суворова, студентка 5 курса ФЕН НГУ
Автоколебательные химические реакции
Автоколебательные реакции – класс химических реакций, протекающих в режиме, при котором некоторые параметры реакции изменяются периодически. Одной из самых важных и известных автоколебательных реакций является реакция
Белоусова-Жаботинского. Она нашла широкое применение в различных областях
науки и техники.
Целью данной работы было проведение реакции Белоусова-Жаботинского и
изучение влияния условий на её колебательный режим.
При проведении реакции мы несколько отступили от описанной в литературе
методики, а именно, использовали другую соль церия: (NH 4)2[Ce(NO3)6] вместо
(NH4)2[Ce(SO4)3]. Тем не менее, это не помешало возникновению концентрационных колебаний в реакционной смеси, хотя при этом наблюдалась другая динамика
цветов.
Поскольку скорость химических реакций зависит от температуры, было интересно,
как изменение температуры повлияет на автоколебательный процесс. Нами был проведён ряд экспериментов в температурном диапазоне 7–60 С. Было показано, что при 7
С реакция не начинается более чем 2 минуты, а при нагревании выше комнатной температуры происходит постепенное уменьшение периода колебаний.
Шмаков М. М., Назимов А. В., СУНЦ НГУ, г. Новосибирск
Научный руководитель: И. Б. Мороз, преподаватель СУНЦ НГУ
Синтез и изучение свойств соли Фреми – стабильного неорганического свободного радикала
В 1845 г. французский химик Эдмонд Фреми (1814–1894) выделил соединение
с эмпирической формулой K2S2O7N, которое в водных растворах имеет фиолетово51
голубую окраску, а в кристаллическом состоянии – золотисто-желтую. После ряда
исследований это явление объяснили, предположив, что анион соли Фреми существует в растворе в виде мономера с неспаренным электроном, делокализованным
между атомами O и Nнитрозо-группы (то есть является нитроксильнымионрадикалом), а в кристаллическом состоянии находится в виде димера (по аналогии
с NO2 и N2O4). Соль Фреми является одноэлектронным окислителем, используется
в органическом синтезе для окисления фенолов, ароматических аминов и гидрохинонов в хиноны, для аналитического определения гидразина и гидроксиламина, как
стандарт для калибровки радиоспектрометров, а также в исследованиях механизма
действия антиоксидантов в качестве модели пероксильных радикалов. Однако это
интересное соединение мало известно школьникам, даже тем, кто серьезно увлекается химией.
Принимая во внимание, что синтез соли Фреми не требует дорогостоящих,
труднодоступных реактивов и сложного оборудования и при строгом соблюдении
правил техники безопасности не представляет особой опасности, мы поставили
перед собой задачу получить это соединение в лаборатории СУНЦ НГУ и исследовать некоторые его свойства. Синтез включал следующие стадии: (1) получение
гидроксиламиндисульфоната натрия восстановлением нитрита натрия свежеприготовленным водным раствором бисульфита натрия в слабокислой среде; (2) окисление (SO3Na)2NOН перманганатом калия в аммиачной среде до нитрозодисульфоната натрия (SO3Na)2NO; (3) взаимодействие (SO3Na)2NO· с насыщенным раствором
KCl с образованием соли Фреми, которая кристаллизуется в виде димера
[(SO3K)2NO]2. Выход целевого продукта составил ~ 75% (в расчете на количество
KMnO4). Изучая свойства соли Фреми, мы провели ряд опытов с ее водным раствором и димером, результаты которых приведены в таблице. Исходя из них, заключили, что, во-первых, гидролиз соли Фреми в водном растворе катализируется кислотами, а, во-вторых, соль Фреми может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Последнее обусловлено тем, что атом азота в соли Фреми находится в промежуточной степени окисления, равной -1.
Результаты изучения химических свойств соли Фреми
Реагент
HСl (р-р)
Внешний эффект реакции
обесцвечивание раствора (при добавлении HCl к твердой соли, кроме ее обесцвечивания, наблюдали выделение бурого газа)
KI
обесцвечивание раствора, выпадение бурого осадка I2
KMnO4/H+ обесцвечивание раствора
NaVO3/H+ появление желтовато-зеленой окраски, характерной для ионов V(III)
CsCl
обесцвечивание раствора, выпадение фиолетового осадка нитрозо(нас. р-р)
дисульфоната цезия (при охлаждении)
Синтезированное соединение исследовано также с применением спектроскопии
электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и оптической спектроскопии в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах длин волн. С помощью
спектроскопии ЭПР подтверждено, что его анион в водном растворе является стабильным свободным радикалом. На основе данных методов оптической спектроскопии в сочетании с молекулярным моделированием из нескольких возможных
52
конфигураций димерного аниона твердой соли Фреми выбрана наиболее вероятная
его структура.
Таким образом, мы убедились в том, что соль Фреми – удобный объект для демонстрации химических свойств азота в «необычной» степени окисления и свойств
стабильных радикалов, а также для ознакомления школьников с современными физическими методами установления структуры химических соединений. Сформулированы рекомендации к постановке лабораторной работы, посвященной синтезу и изучению свойств соли Фреми для спецкурса «Неорганический синтез» в СУНЦ НГУ.
Назимов А. В., СУНЦ НГУ, г. Новосибирск.
Научный руководитель: преподаватель кафедры химии СУНЦ НГУ В. О. Коротеев
Синтез тетрафторборатагексааммино кобальта(III)
Понятие о комплексных соединениях, как о частицах, состоящих из внутренней
и внешней сфер, было введено швейцарским химиком А. Вернером (1866–1919) в
1892. Комплексные (координационные) соединения (КС) – соединения, особенностями которых является наличие центрального атома – акцептора электронов или
иона (комплексообразователя), окруженного лигандами – донорами электронов, их
число определяется координационным числом, что составляет внутреннюю сферу.
КС могут быть как положительно или отрицательно заряженные частицы, так и не
иметь заряда.
Катион гексааммино кобальта (III) можно использовать в качестве анионных
рецепторов неорганических и органических оксо-анионов, а также фтор-анионов.
Целью данной работы являлся синтез тетрафторборатагексааммино кобальта
(III), так как, не смотря на сравнительно простое строение, он не упоминается в
литературе.
В литературе предлагается метод получения соединения с использованием реакции замещения хлорида гексааммино кобальта (III) с соответствующим молярным количеством тетрафторбората натрия:
[Co(NH3)6]Cl3 + nNaBF4 = [Co(NH3)6]Cl(3-n)(BF4)n,
где n=1-3 – количество моль тетрафторбората натрия на один моль исходного комплекса. Но реакция останавливается на стадии замещения одного атома хлора на
группу [BF4]-.
Синтез, предложенный нами, включал несколько стадий: (1) синтез
[Co(NH3)6]Cl3 воздействием NH4Cl, NH3(aq) на CoCl2*6H2O при пропускании через
систему кислорода воздуха[3]; (2) синтез HBF4, реакцией между HF и B2O3; (3) получение [Co(NH3)6][BF4]3, взаимодействием между водными растворами HBF4 и
[Co(NH3)6]Cl3. (4) фильтрация осадка и промывание спиртом.
Вещество было охарактеризовано методами ИК спектроскопии, рентгеновской
фотоэлектронной спектроскопии, рентгеновской дифракции.
В результате данной работы было получено оранжевое кристаллическое вещество, по данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии имеющее состав
CoN6B3F10 без учета водорода и проявляющее характерные для [Co(NH3)6]3+ и
[BF4]- полосы погложения в спектрах ИК.
Токарев Антон, 11 класс, Лицей № 39 г. Нижний Тагил
53
Научные руководители: учитель химии высшей категории Е. Ю. Терехова, к.х.н.,
доцент Ю. С. Поликарпова
Исследование содержания ионов свинца в соке рябины
Нижний Тагил – крупный промышленный центр с населением около 400 тысяч
человек, относится к городам экологического неблагополучия.
Автомобильный парк города с каждым годом увеличивается, следовательно,
увеличивается и количество свинца в окружающем воздухе и почве. В результате
чего ягоды и овощи накапливают свинец, а человек, употребляя их в пищу,
накапливает тяжелый металл в организме.
Поэтому в данной работе в качестве объекта исследования мы выбрали
рябину – это распространенное дерево, произрастающее в садах, огородах, во
дворах. Плоды рябины потребляются в свежем виде, в виде варенья, джемов,
киселей, настоек. Целью работы являлось: изучение содержание ионов свинца в
соке рябины. Объекты исследования были собраны в Дзержинском районе города
Нижнего Тагила: ул. Володарского 5, район Дворца Ледового спорта, район лицея
№39. Сбор проводился с 15–23 ноября 2011 г. После чего готовился свежевыжатый
сок, который в свою очередь разбавлялся до слабовыраженной окраски,
фильтровался и подвергался комлексонометрическому анализу. Попутно замеряли
рН сока на рН-метре марки 340. Таким образом, мы проводили 3 повторных
эксперимента, полученные данные усредняли. Анализ проводили следующим
образом. К 100 мл пробы сока (делают 3 параллели) прибавляют 10 мл аммиачного
буферного раствора. Пробы тщательно перемешивают и прибавляют пипеткой 10
мл трилона Б. На кончике шпателя вносят эриохром чёрный Т (окраска раствора
синего цвета), титруют сульфатом магния концентрация 0,01 н до устойчивой винокрасной окраски. Содержание свинца в воде рассчитывали по формуле (мг/л воды):
V  C   V  C 
  mЭ  Pb   1000
трБ
MgSO4 
m( Pb)  
, где VтрБ – объем трилона Б,
Vпробы
мл;
VMgSO4 – объем сульфата магния, мл; Vпробы – объем пробы воды, мл;
mЭ  Pb  =
М/2=207,2/2=103,6 г/Э.
Установлено, что содержание ионов свинца превышено нормы ПДК в среднем
в 1,45 раза, поэтому данные образцы рябины нельзя использовать в пищу.
Разбавленный, сок рябины имеет нейтральную среду, поэтому подходит для
употребления всем людям, даже с повышенной кислотностью желудка.
Исходя из полученных данных, мы пришли к выводу, что рябину в черте города
лучше не использовать в пищу, т. к. экологическое состояние г. Нижний Тагил
остается неблагополучным. Сбор рябины лучше проводить загородом, перед
использованием ее в пищу тщательно промывать и вымачивать в воде.
Остается надеяться, что здравый смысл возобладает над индустриальным азартом, и удастся остановить массовое загрязнение окружающей среды свинцом, негативно влияющим на биохимические процессы живых организмов.
Лебедева Даша, 9 класс, Лицей № 39, г. Нижний Тагил
Научные руководители: учитель химии высшей категории Е. Ю. Терехова, к.х.н.,
доцент Ю. С. Поликарпова
54
Исследование содержания ионов свинца в снеговых водах Дзержинского района г. Нижнего Тагила
Многие экологический проблемы, связанные с функционированием автомобильного транспорта, носят региональный и локальный характер. Разработка и реализация эффективных мер повышения экологической безопасности автотранспорта
является прерогативой местных администраций. К сожалению, в нашем городе
проблема качества дорожного покрытия оставляет желать лучшего, а автопарк и
количество заправок увеличивается, значит, увеличиваются и выбросы свинца в
окружающую среду. Цель работы: исследовать содержание свинца в снеговых водах Дзержинского района г. Н-Тагила. Объекты исследования (снеговые воды) были собраны в Дзержинском районе г. Н-Тагила вблизи трех автомобильных заправочных станций. Сбор проводился 29 ноября, 7 декабря, 13 декабря 2011 года. После того как снеговая воды была собрана, ее профильтровали в целях улучшения
качества титрования и проведения дальнейших расчетов. Определения pH воды
проводили на pH-метре марки pH-340 при температуре 20º С.
Содержание тонов свинца определяли комплексонометрическим методом. Снеговая вода, собранная на АЗС на Исинском тракте, АЗС на ул. Зари – имеет
нейтральную среду, а воды с АЗС на ул.Володарского – кислую среду. Результаты
определения содержания свинца в снеговых водах сведены в таблицу.
Содержание свинца в снеговых водах Дзержинского района г. Н-Тагила
АЗС
m Pb, мг/л
ПДК, мг/л
1
2
3
№ 1 Исинский тракт 0,89 0,92 0,94
№ 2 ул. Зари
0,55 0,57 0,58 0,03
№ ул. Володарского 0,69 0,71 0,73
Из таблицы следует, что максимальное содержание свинца обнаружено на АЗС
на Исинском тракте и АЗС на ул. Володарского, а минимальное на АЗС по ул. Зари.
Все образцы превышают значение ПДК. К сожалению, статус экологически неблагоприятного города мы подтверждаем.
Высоцкая Е. В., Чайка И. Ф., МБОУ Лицей № 130, г. Новосибирск
Научный руководитель: м.н.с., П. А. Пыряев, ИК СО РАН
Синтез коллоидных растворов, содержащих наночастицы золота заданного
размера, и исследование их оптических свойств
История получения и исследования коллоидных растворов (золей) золота
насчитывает почти 150 лет, однако сейчас открылись новые области их применения, в частности, в катализе. Наша работа в Институте катализа СО РАН связана с
созданием способов приготовления золотосодержащих катализаторов, основанных
на использовании в качестве исходного материала золей, содержащих монодисперсные частицы Au0 необходимого размера. В докладе рассмотрены результаты ее
начального этапа, в ходе которого мы проверили некоторые описанные в литературе способы получения золей, содержащих сферические частицы Au0 определенного
размера, и познакомились с методами его измерения.
55
Коллоидное
золото
получали
восстановлением
водных
растворов
HAuCl4боргидридом натрия NaBH4 в присутствии стабилизатора – поливинилового
спирта (ПВС) либо реакцией водного раствора HAuCl4 с цитратом натрия
Na3C6H5O7, который служит и восстановителем, и стабилизатором. В зависимости
от силы и количества восстановителя приготовленные растворы имели разную
окраску (от темно-рубиновой до голубой). Результаты определения среднего диаметра частиц Au0 (dm) в этих растворах методом фотон-корреляционной спектроскопии (ФКС) приведены в таблице. Значения dm в растворах, полученных с использованием NaBH4 в качестве восстановителя либо в присутствии большого избытка Na3C6H5O7 (Na3C6H5O7/HAuCl48.5), близки к значениям, приведенным в
работах . Определить значения dm в растворах, приготовленных в присутствии
сравнительно небольшого количества Na3C6H5O7 (Na3C6H5O7/HAuCl4=35.5), не
удалось из-за низкой концентрации Au0 в этих растворах. При исследовании растворов 1-3 методомоптической спектроскопии в УФ и видимой области наблюдали
полосу поглощения с максимумом при  ≤20000 см-1, которую можно отнести к
«плазмонному резонансу» (ПР), возникающему при падении света на поверхность
высокодисперсных частиц Au. С увеличением dm до 30 нм положение максимума
полосы ПР монотонно смещается в сторону меньших значений  (см. Таблицу),
вследствие чего цвет коллоидного золота изменяется от темно-рубинового до
оранжевого. В спектрах растворов 4-6 наблюдали интенсивные полосы переноса
заряда при 32000 и 45000 см-1, относящиеся к комплексам [AuCl4]-. Присутствие
этих полос говорит о том, что если цитрат натрия берется в сравнительно небольшом избытке, восстановление [AuCl4]- до Au0 протекает в малой степени, и это может быть причиной низкой концентрации частиц Au0 в растворах
Характеристики коллоидных растворов золей золота, полученных в этой работе
№
 (смСпособ приготовления
Цвет раствора dm (nm)б 1
п/п
)
HAuCl4/NaBH4 = 1/57 моль/моль в темно19
1
<5 (5)
присутствии ПВС
рубиновый
800
19
10.15.7
2
HAuCl4/Na3C6H5O7 = 1/46 моль/моль
красный
300
(10)
18
30.717.3
3
HAuCl4/Na3C6H5O7 = 1/8.5 моль/моль оранжевый
000
(40)
светло~15
в
4
HAuCl4/Na3C6H5O7 =1/5.5 моль/моль
n.d. (60)
зеленый
000
светло~15
5
HAuCl4/Na3C6H5O7 =1/4.5 моль/моль
n.d. (80)
зеленый
000
n.d. (100- ~13
6
HAuCl4/Na3C6H5O7 =1/3 моль/моль
голубой
120)
000
Где dm и  – среднемассовый диаметр частиц Au и ширина их распределения по
размерам соответственно (по данным ФКС),  – положение максимума полосы ПР;
б в круглых скобках указаны значения d по данным [1,2]; вn.d. = не определено
m
(nondetermined) ввиду низкой концентрации частиц Au0 в растворе.
4-6. Наличие полос ПР в области 13000–15000 см-1, позволяет предположить,
что средний размер частиц Au в растворах 46 существенно больше 30 нм, как и
можно было ожидать, исходя из данных. Таким образом, мы выяснили, что, целе56
направленно изменяя условия синтеза, можно получить золи золота с заданным
средним диаметром частиц в диапазоне от 2–5 до 30 нм. Вместе с тем для синтеза
золей со средним размером частиц Au0 >30 нм необходим поиск других способов.
Кроме того, мы убедились, что окраску золей Au0 можно использовать для экспресс-оценки размера их частиц, и установили, что коллоидные частицы золота
хемосорбируются на поверхности углеродного носителя. Это явление может быть
положено в основу создания способов приготовления катализаторов Au/C с заданным размером частиц каталитически активного компонента.
Авторы благодарят доцента СУНЦ НГУ Б. Л. Мороза за помощь в обсуждении полученных результатов.
Широкова Вера, 11 класс, СОШ № 162 с углубленным изучением французского
языка, г. Новосибирск
Научные руководители: к.х.н., доцент И. В. Мишаков, аспирант ИХКГ СО РАН
Т. А. Максимова
Изучение значения рН воды в зависимости от условий её содержания
Известно, что на значение pH воды (водородного показателя или показателя
кислотности: pH = -lg[H+], где [H+] – концентрация ионов водорода, выраженная в
моль/л) влияет множество факторов. В первую очередь к ним относится температура и химический состав минеральных и органических примесей, растворенных в
воде.
Целью настоящей работы было изучение влияния внешних условий на значение
рН воды. Для анализа были отобраны следующие пробы воды: водопроводная
(природная вода, прошедшая стадию очистки), природная (речная и озёрная) и дистиллированная («чистая» вода). Значение рН измеряли с помощью рН-метра (точность определения – 0,1). Отбор и анализ водопроводной воды проводили в январе
2011 г. на кафедре общей химии ФЕН НГУ, дистиллированной воды – в январе
2012 г. на кафедре физической химии ФЕН НГУ при участии автора. Отбор природной воды осуществляли в июле и сентябре 2011 г. в ходе двух экспедиций на
реки Уень, Чаус, Обь и близлежащее озеро, находящихся к северо-востоку от посёлка Скала Колыванского района Новосибирской области. Измерение pH проб
воды из экспедиций проводили студенты кафедры инженерных проблем экологии
ФЛА НГТУ.
В среднем водопроводная вода имеет нейтральную среду, причём вода из домов
в микрорайоне «Щ» источником которой служит вода из Обского водохранилища,имеет слабощелочную среду (pH ~ 8), а вода из артезианских источников– близкое к нейтральному значение pH.
Природная вода, отобранная из рек вблизи пос. Скала (изученные природные
водоёмы относятся к бассейну реки Обь), в среднем имеет более щелочную по
сравнению с водопроводной водой реакцию (pH ~ 9). Слабощелочная реакция природной воды объясняется присутствием в ней анионов слабых кислот, связывающих ионы H+. Существенно более кислая по сравнению с речной водой среда озера
(близкая к нейтральной), по-видимому, объясняется обнаруженным в ходе экспедиций повышенным содержанием ионов железа и марганца в нём. Вероятно, по
этой же причине водопроводная вода в среднем более кислая, чем речная.
Как видно, ни водопроводная, ни природная вода не имеют нейтрального значения pH, характерного для чистой воды, не содержащей примесей. Казалось бы,
57
значение pH = 7 можно получить при определении pHдистиллированной воды. Мы
провели измерение, и оказалось, что при получении (и просто хранении) чистой
воды на воздухе в ней растворяется углекислый газ, что приводит к её подкислению до pH ~ 5,7. Концентрация растворённого CO2 в воде и образующихсяH+ может быть подсчитана теоретически, причём расчётное значение хорошо согласуется
с измерением Удаление CO2 путём кипячения приводит к значению pH, близкому к
речной воде.
На основании проделанной работы можно сформулировать выводы о влиянии
внешних условий на pH воды:
1. Даже в отсутствие каких-либо примесей pH воды на воздухе может меняться за счёт растворения в ней газов. Так, присутствие в атмосфере углекислого газа
приводит к подкислению дистиллированной воды.
2. Природные водоёмы в среднем имеют слабощелочную среду, что, вероятно,
объясняется наличием в воде анионов слабых кислот, например, гидрокарбонатов
кальция и магния.
3. рН водопроводной воды имеет в среднем более кислую по сравнению с речной водой реакцию, что объясняется наличием в ней катионов таких металлов как
железо и марганец.
Работа выполнена в рамках международного проекта (Россия-ФранцияГермания) «Вода», организованного в МБОУ СОШ № 162.
Широкова Вера, 11 класс, СОШ № 162 с углубленным изучением французского
языка, г. Новосибирск
Научный руководитель: к.х.н, старший научный сотрудник лаборатории кристаллохимии ИНХ СО РАН Н. Первухина , студент 5 курса ФЕН НГУ Д. А. Рычков
Зависимость силы, прилагаемой для разрушения кристаллов, от скорости
испарения раствора кристаллизуемого вещества
Настоящее исследование относится к области кристаллографии – науке о кристаллах, которая изучает процессы их образования, внешнюю форму, структуру и
физико-химические свойства. Интересно провести сопоставление структуры и
физических свойств кристаллов. В частности, известно, что чем больше в монокристалле дефектов, тем легче его разрушить (деформировать кристалл). В свою очередь количество и разнообразие дефектов зависят от условий роста и особенностей
структуры самого кристалла.
В настоящей работе рассмотрена зависимость силы, прилагаемой для разрушения кристаллов, от скорости испарения раствора кристаллизуемого вещества. Для
проведения эксперимента была выбрана поваренная соль (NaCl) как наиболее доступный материал, имеющий кубическую форму кристаллов, обладающих спайностью (Спайность – способность минерала раскалываться по определённым кристаллографическим направлениям с образованием гладких параллельных поверхностей, называемых плоскостями спайности).
Кристаллы NaCl выращивались в сосудах диаметром Ø 10; Ø 6,5; Ø 1,4 мм, так
как в разных диаметрах скорость испарения разная. В экспериментах в качестве
разрушающего усилия на монокристалл NaCl, использовали иглу и стакан с водой.
При анализе полученных результатов проводили статистическую обработку: были
58
исключены промахи (Q-критерий), проведены оценки доверительного интервала
(критерий Стьюдента) и систематической погрешности.
Как известно, чем больше в монокристалле дефектов, тем легче его разрушить.
Количество и разнообразие дефектов зависят от условий роста и особенностей
структуры самого кристалла, которые зависят от процессов роста, а они в свою
очередь описываются моделями роста.
Рассмотрим полученный результаты. В эксперименте № 1 наблюдалась
наибольшая масса разрушения кристаллов, которую можно описать моделью
Косселя (наименьшее количество дефектов). Эксперименты № 2–3 имеют примерно одинаковую массу разрушения кристаллов и описываются винтовой дислокацией (средне количество дефектов). Эксперимент № 4 находится в процессе исследования (кристаллы NaCl выращены из раствора с резким перепадом температуры) и
предположительно описывается островковым ростом (наибольшее количество дефектов в структуре кристалла).
На основании проведенных экспериментов можно сделать вывод, что разрушение кристаллов зависит от их вида (о-мерные, 1-мерные, 2-мерные, 3-мерные) и
количества дефектов, регулируемых условиями роста.
Шмаков Михаил, 11 класс, СУНЦ НГУ, г. Новосибирск
Научный руководитель: к.х.н, старший научный сотрудник лаборатории кристаллохимии ИНХ СО РАН Н. Первухина , студент 5 курса ФЕН НГУ Д. А. Рычков
Синтез и изучение композитов из графена и полианилина
Графен – двумерная аллотропная модификация углерода, представляющая собой отдельный углеродный монослой, отделенный от поверхности кристалла графита. Графен обладает высокой прочностью, а также тепло- и электропроводностью. Благодаря высокой подвижности носителей заряда, скорость которых близка
к световой, графен в перспективе сможет заменить кремний – основу современной
микроэлектроники.Полианилин (ПАн) является линейным электропроводящим
полимером с чередованием хинодииминных и фенилендиаминных фрагментов. В
силу простоты получения, низкой стоимости исходного мономера, безвредности
для окружающей среды, высокой стабильности и способности изменять свои физико-химические свойства в зависимости от кислотности среды, степени окисления
основной цепи полимера и морфологии частиц, ПАн интенсивно изучается как
материал для электронных устройств. Композитами являются вещества, в которых
комбинируются два или несколько материалов. При этом они обладают свойствами
составляющих материалов, но имеют дополнительные особенности. Целью нашей
работы было создание композита на основе графеноподобных структур и полианилина, который может быть использован в качестве материала для суперконденсаторов.
В экспериментах использовались терморасширенный графит, полученный термическим разложением фторида графита, и графеноподобные структуры, полученные при ультразвуковом разложении интеркалата брома в графите. Осаждение ПАн
проводилось методом химической полимеризации анилина с использованием персульфата натрия в кислой среде. Полученные материалы были охарактеризованы
методами ИК- и КР- спектроскопии, а так же были исследованы их электрохимические свойства. В результате было показано, что образующиеся композиты содержат
59
в своем составе графен и ПАн и могут применяться в качестве материала для электрохимических конденсаторов.
Гуляева О. А., Орембо П. Д., Шушаков А. А., МАОУ Вторая гимназия, г. Новосибирск
Научный руководитель: учитель химии ПКК, Н. В. Давыдова
Исследование условий протекания колебательных реакций
Колебательные реакции – это класс окислительно-восстановительных реакций,
в ходе которых наблюдается изменение скорости и концентрации промежуточных
реагентов. Многие колебательные процессы в организме человека и в живой природе происходят сходным образом. Но на данный момент колебательные реакции
ещё не стали достоянием широких масс.
Целью данной работы было изучение влияния изменений условий проведения
колебательных реакций, проводимых в школьной лаборатории, на их скорость и
динамику. Исследование направлено на проверку нашей гипотезы о том, что изменения концентраций реагентов, температуры и прочих условий влияет на ход и
скорость реакции.
Опубликовано много работ по изучению колебательных реакций, но большинство авторов ограничиваются описанием математических моделей их протекания,
историческими справками, рецептом реакции Белоусова-Жаботинского. Наиболее
полезными в нашей работе оказались научные трактаты, статьи в научнопопулярных журналах и методические пособия для студентов вузов.
Существует несколько моделей колебательных реакций, а именно: модель Лотки-Вольтерры и брюсселятор.
Наиболее известными являются реакции Белоусова-Жаботинского, БриггсаРаушера и Брея-Либовского.
В ходе проведения опытов мы исследовали влияние на протекание колебательных
реакций изменения кислотности среды, использования другого окислителя, изменения
количества окислителя, влияние магнитного поля и совершения механической работы.
Богданов Н. Е., 11 класс, МБОУ СОШ №162, г. Новосибирск
Научный руководитель: учитель химии ПКК, Н. В. Давыдова
Влияние скорости охлаждения на рост и качество кристаллов
В настоящее время, кристаллы имеют огромный спрос в крайне различных областях науки и техники. Их применяют в промышленности, фармацевтике (таблетки,
аэрозоли), науке и просто в виде украшения. Спрос на них просто огромен. Именно
поэтому очень важно узнать о кристаллах как можно больше, изучить их свойства и
особенности. И многие учёные очень серьезно изучают кристаллы, делая всё новые и
новые поразительные открытия. Как и в любом деле, всё нужно начинать с азов. Поэтому одной из задач моей работы было изучение и попытка подтвердить один из главных принципов роста кристаллов: чем меньше скорость охлаждения, тем более идеальные кристаллы. И в результате всех проведённых мной экспериментов на кристаллах
поваренной соли этот принцип был наглядно подтверждён.
Цель моей работы – выяснить влияние скорости испарения на рост и качество
кристаллов. Задачи проекта: постановка эксперимента по выращиванию кристаллов, измерение скорости охлаждения при различных степенях теплоизоляции, ста60
тистическая обработка данных. На основе данных полученных в ходе выполнения
задач сделать соответствующие выводы об особенностях роста кристаллов.
В результате проведённых экспериментов, обработки данных, анализа обработанных данных можно сделать следующие выводы: при более высоких скоростях
охлаждения количество кристаллов возрастает, а их качество (идеальность) убывает. Результаты эксперимента были оценены по многим параметрам, таким
как количество, форма, размер, масса и другим.
Работа выполнена при поддержке фонда некоммерческих программ "Династия"
и проекта "Занимательная химия для школьников" (ДП-11/11)
Полтанова М. А., МОУ Лицей при ТПУ, 11 класс, г. Томск
Научный руководитель: Р. Б. Табакаев, аспирант кафедры ПГС и ПГУ ЭНИН, ТПУ
Переработка древесных опилок в топливные брикеты
Томская область – регион, где активно ведется лесозаготовка и переработка древесины, в результате чего накапливается огромная масса древесных отходов – в
2010 г. величина отходов на территории Томской области составила 360 тыс. м3. Хранясь под открытым небом без какого-либо надзора, они создают угрозу возгорания.
Древесные отходы практически не содержат серы, поэтому в дымовых газах
при сжигании не содержится оксидов серы SOx, а содержание окиси углерода при
рационально сконструированных топочных устройствах минимально. Переработка
древесных отходов в топливные брикеты не только предотвратила бы опасность
возникновения лесных пожаров, но и обеспечила бы население дешевым, экологически чистым топливом.
Целью работы является переработка древесных опилок в топливные брикеты,
предназначенные для нужд «малой» энергетики.
В ТПУ разработана технология переработки древесных отходов в топливные
брикеты, основанная на низкотемпературной деструкции: опилки подвергаются
пиролизу при температуре не более 400 С, в результате чего получают полукокс
(хрупкий пористый материал с повышенным содержанием углерода), пиролизный
конденсат (вязкое связующее вещество), полукоксовый газа (смесь газов – Н2, СО,
СnHm), который может использоваться в качестве топлива. Полукокс измельчается,
смешивается с раствором декстрина в пиролизном конденсате, образуя формовочную смесь, из которой формируется брикет. В результате получен прочный высококалорийный топливный брикет с низким содержанием серы.
Разработанная технология способна задействовать древесные отходы в топливно-энергетическом балансе, при этом сняв угрозу лесных пожаров, а также обеспечить население относительно доступным, экологически чистым топливом.
Путинцева М. Н., МОУ Лицей при ТПУ, 11 класс, г. Томск
Научный руководитель: Р. Б. Табакаев, аспирант кафедры ПГС и ПГУ ЭНИН, ТПУ
Топливные брикеты из торфа
Торф – возобновляемый природный ресурс, запасы которого на территории
России составляют 186 млрд т. Однако для России торф является не ценным сырьем для промышленности, а, скорее даже, головной болью в свете катастрофических
природных пожаров 2010 г., которые по официальным данным, нанесли экономике
61
ущерб в более чем 85 млрд рублей. В 2011 г. в России было зарегистрировано 32
тысячи лесных пожаров, пострадали 199 населенных пунктов в 19 регионах.
Направленное на решение этой проблемы обводнение торфяников только для
Московской области обойдется более чем в 4 млрд рублей, при этом теряются территории, наносится вред окружающей среде. Проблему возгорания залежей торфа
может решить возрождение торфоразработок и переработка торфа в топливо.
Целью работы является получение брикетов из торфа, обладающих высокими
теплотехническими и прочностными характеристиками.
Для достижения поставленной цели на базе ТПУ разработана технология получения топливных брикетов, согласно которой торф подвергают низкотемпературному пиролизу (200–500 ºС), в результате чего получают пиролизный конденсат
(смола и подсмольная вода), полукокс и полукоксовый газ (используется в качестве
топлива для осуществления процесса пиролиза, снижая затраты на собственные
нужды). Затем измельченный полукокс смешивают с пиролизным конденсатом,
формируют брикет и сушат его при температуре 105–110 ºС.
В результате получают брикеты с высокими прочностными и теплотехническими характеристиками (теплота сгорания ~ 14–21 МДж/кг).
Горовая С. А., ГОУ Забайкальский краевой лицей-интернат, г. Чита
Научный руководитель: к.б.н., доцент кафедры химии О. А. Лескова
Цианиды и некоторые методы их определения
В настоящее время очень важным становится вопрос о состоянии здоровья.
Существует множество факторов отравления живых организмов, одним из таких
факторов является отравление синильной кислотой и её солями. Цианиды
относятся к первому классу опасности и хранятся в особых условиях.
Однако отравления этими веществами может произойти по разным причинам.
Цианиды в организм человека могут поступать с пищей, что может привести к
тяжелым отравлениям.
Цель работы: проанализировать литературные данные о цианидах и методах их
определения в растительном сырье; провести экспериментальную работу по
качественному определению цианидов в растительных объектах.
Объект исследования: ядра миндаля сладкого, косточки вишни, черемухи,
сливы, абрикоса (эндокарпий и семя).
Методики: образование окрашенных комплексных соединений цианидов;
использование бензидиновых и пикратных комплексов.
Результаты: При использовании методики, основанной на образовании
окрашенных комплексов с FeCl3, было зафиксировано наличие цианидов в ягодах
черемухи. При использовании бензидиновых и пикратных бумажек были получены
результаты, приведенные в таблице, где * – цвет бензидиновой бумажки; ** – цвет
пикратной бумажки (изготовлены самостоятельно).
Таким образом, в результате проведенных опытов было зафиксировано наличие
цианидов в следующих растительных объектах: черемухе, семенах абрикоса и
сливы, что согласуется с литературными данными.
Содержание цианидов в растительных объектах
62
Объект исследования
Черемуха
Вишня
Миндаль
Абрикос (семя)
Абрикос (эндокарпий)
Слива (семя)
Слива (эндокарпий)
Бензидиновая бумажка
синяя
белая*
белая
синяя
белая
темно-синяя
белая
Пикратная бумажка
красная
желтая**
желтая
темно-красная
желтая
красная
желтая
Злобин А. А., 9 класс, МБОУ Гимназия №3 в Академгородке, г. Новосибирск
Научные руководители: к.б.н., учитель химии ВК Ю. Ю. Дубцова, аспирант ИК СО
РАН Е. И. Удалов
Электролиз растворов некоторых солей
Цель работы – изучение процесса электролиза и определение приоритетных
направлений для его использования. В задачи исследования входило: создание специального аппарата – электролизера, состоящего из одной или нескольких электролитических ячеек, проведение серии опытов, определение количества потраченной
энергии и образовавшихся веществ.
При создании электролизера в качестве электродов применялись медные пластинки длиной 80 мм, шириной 10 мм, толщиной 2,5 мм и графитовые щётки изометричной формы 10:10:10 мм. Серия опытов проводилась с расходуемыми (медными) и инертными (графитовыми) катодами и анодами, погружёнными в растворы солей: хлорида натрия (NaCl), гидрокарбоната натрия (NaHCO3), перманганата
калия (KMnO4), сульфата меди (II) (CuSO4), хлорида хрома (III) (CrCl3). При электролизе NaCl, NaHCO3, KMnO4, CrCl3 использовались медные электроды, CuSO4–
графитовые.
Проведенные опыты подтвердили ранее установленные правила образования вещества в процессе электролиза. В результате исследования сделаны следующие выводы:
1) щелочные металлы (катионы) не выделяются при электролизе, а образуют в
растворе щелочную среду с оставшимися OH- ионами;
2) неактивные металлы (катионы) в растворах легко разряжаются и выделяются на катоде. Подобный метод используется в промышленности для хромирования поверхностей;
3) при электролизе растворов солей, содержащих анионы Cl-, с использованием медных электродов выделяется красно-желтый осадок хлорида меди (I);
4) при электролизе растворов солей, содержащих гидрокарбонат-ионыHCO3выделяется не только кислород, но вода и углекислый газ;
5) при помощи электролиза раствора медного купороса, используя при этом
графитовые или другие инертные электроды, можно получить медь (осаждается на
катоде) и серную кислоту (образуется в растворе за счет свободных ионов водорода
и свободных сульфат-ионов).
Электролиз имеет большую практическую значимость в получении различных веществ. В процессе их производства необходимо учитывать сочетания материалов электродов и состав электролита. Если бы в первом опыте с поваренной солью использовались
инертные электроды, то выделился бы не осадок в виде хлорида меди (I), а газ хлор.
63
СЕКЦИЯ БИОЛОГИИ
Общая биология
Айриянц К.А., СОШ №162, г. Новосибирск
Научный руководитель: м.н.с ИХБФМ СОРАН, к.б.н. Е. Н. Воронина
Определение группы крови «о» методом днк-типирования
Точное определение групп крови всегда было актуальной проблемой в медицине и биологии. Основная причина – необходимость в гемотрансфузии (переливание крови, частный случай трансфузии, при которой переливаемой от донора к
реципиенту биологической жидкостью является кровь или её компоненты). Уже в
1628 г. Уильям Гарвей предпринял первую попытку переливания крови, а к 1665 г.
английский врач Ричард Лоуэр произвёл первое удачное переливание крови.
Не смотря на столь долгую историю исследования групп крови, процент ошибок и неточностей при определении групп крови традиционным методом попрежнему очень велик, поэтому до сих пор ведется поиск оптимальных методов
выявления групп крови.
В данной работе мы рассмотрели известные методики определения групп крови
системы АВО и попытались применить новый метод ДНК-типирования на основе
полимеразной цепной реакции. По полученным результатам мы провели сопоставление между этими методами. В ходе работы также была вывлена чувствительность и специфичность молякулярно-специфического анализа.
Апарцина Анна, 8 класс, МБОУ СОШ № 24, г. Иркутск
Научный руководитель: О. О. Майкова
Молекулярно-генетический подход к исследованию микробиологического
загрязнения питьевой воды
Одной из актуальных задач устойчивого развития современного общества является обеспечение населения питьевой водой. Препятствием к этому служит ряд
факторов, в том числе, химическое и микробиологическое загрязнение питьевой
воды, проявляющееся даже после выполнения предписанных стандартами процедур очистки. Применение молекулярно-генетических методов открывает широкие
возможности для мониторинга микробиологического загрязнения питьевой воды за
счет их высокой чувствительности и селективности.
Данная работа посвящена изучению микробиологического состава питьевой
воды из систем водоснабжения жилых домов и учреждений г. Иркутска и Новосибирска. Образцы воды отстаивали или пропускали через фильтр (Универсальный
фильтрующий модуль В100-15, Аквафор, Россия), высевали на чашки Петри с LBагаром, выделяли колонии микроорганизмов. Для установления видовой принадлежности микроорганизмов, выросших на чашках Петри, проводили выделение
суммарной клеточной ДНК с последующей амплификацией и секвенированием
фрагментов гена 16S-рРНК.
По даннам секвенирования, в образце фильтрованной воды из системы водоснабжения г. Иркутска обнаружены микроорганизмы видов: Sphingomonas
paucimobilis, Stenotrophonas maltophilia, Micrococcus sp., Microbacterium sp;
64
нефильтрованная вода не содержала микроорганизмов, что указывает на возможную роль фильтра как среды для их размножения.
В образце воды из жилого дома г. Новосибирска обнаружено два вида микроорганизмов: Sphingomonas sp. и Staphylococcus aureus, последний, представляет потенциальную опасность для здоровья человека.
Полученные результаты демонстрируют возможность использования метода
секвенирования для исследования микробиологического состава образцов воды,
что может быть использовано в дальнейшем при создании систем мониторинга
качества питьевой воды.
Беловежец Татьяна, 10 класс, МБОУСОШ № 19, г. Иркутск
Научный руководитель: к.б.н,. н.с. СИФИБРа СО РАН А. Л. Алексеенко
Определение морфологических и биохимических свойств эндофитных микроорганизмов
Цель работы. Исследовать морфологические и биохимические свойства эндофитных микроорганизмов, выделенных из фруктов и зелени, продающихся в
г. Иркутске, а также из растений, произрастающих на побережье озера Байкал.
Для работы были выделены следующие культуры микроорганизмов: из плодов
яблони: L1, L2, L3, L4; из листьев салата сорта Кучерявец Одесский: 2; из Манжетки обыкновенной: 15, 18, 41; из Вероники лекарственной: 22, 24, 37; из Одуванчика
лекарственного: 27, 28П; из Подорожника большого: П3; из Тысячелистника обыкновенного: Т1, Т2-1, Т2-2, 30.1. Для всех культур проведено микроскопирование и
биохимические тесты: тест с КОН; тесты для определения аргинин- и лизиндекарбоксилазы; определение окисления/ферментации (ОФ) среды и определение фитотоксичности бактерий.
Следующим этапом исследования было выявление возможных патогенных
свойств выделенных культур по отношению к растению. Наиболее высокую фитотоксичность на растениях лука проявили культуры №18, выделенная из манжетки
городковатой. Средней фитотоксичностью обладали культуры №Т2-1, №Т2-2, выделенные из тысячелистника азиатского. Низкой фитотоксичностью обладали
культуры №22-1, выделенная из вероники дубравной, №27 и №36, выделенные из
одуванчика лекарственного, и №26, выделенная из тысячелистника азиатского.
Остальные культуры не оказали фитотоксичного влияния на растения лука. Более
того, культура П3, выделенная из подорожника большого, наоборот, стимулировала прорастание луковицы.
Проведенные эксперименты позволили освоить следующие методики: приготовление питательных сред для сохранения и определения микроорганизмов, выделение
бактерий в чистые культуры, работа со скошенным агаром, микробиологической петлей и иглой. Микроскопированием доказано, что среди выделенных культур есть различные палочки, кокки и коккобациллы (т. е. кокки, имеющие споры). Грамположительными оказались 10 культур, тогда как грамотрицательными всего 8.
Дальнейшая работа будет посвящена более точному определению родовой принадлежности выделенных микроорганизмов.
65
Гаврилова А. Р., Гаврилова Я. Р., Филипкова А. В., 11 класс, СОШ№1 с. Варфоломеевка Яковлевского района, Приморский край
Научный руководитель: учитель биологии Е. В. Филипкова.
Исследование гибридов при межпородном скрещивании кур
При скрещивании кур из разных пород между собой можно получить потомство, сочетающее в себе лучшие качества от родительский особей с обеих сторон.
Так получают гибриды универсального мясояичного направления, имеющие большую массу тела и высокую яйценоскость. Такие гибриды обладают повышенной
жизнестойкостью. Цыплята очень активны, имеют хороший аппетит, быстро растут. Вывод дружный, в инкубаторе нет замора. У птенцов не наблюдается никаких
отклонений и внешних уродств. Это явление в науке называют эффектом гетерозиса – увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определенного набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей. Это связано с переходом генов в гетерозиготное состояние, при этом рецессивные летальные
и полулетальные аллели не проявляются.
Следует сказать и о красоте гибридных кур – это настоящее украшение птичьего двора. Наряду с чистопородной птицей хорошо содержать на подворьях и гибридных кур, это разнообразит птичье стадо и выгодно для хозяйства.
Гусева С. Н., 11 класс, МБОУ Колыванской СОШ №1
Научный руководитель: учитель биологии Е. В. Филипкова
Изучение проблемы детского ожирения в МБОУ Колыванской СОШ №1
Задачи исследования: исследовать распространенность избыточного веса и ожирения
среди обучающихся МБОУ «Колыванская средняя общеобразовательная школа №1».
Методы исследования: тестирование, анкетирование; оценка степени соответствия массы ребенка его росту по соответствующей таблице; определение идеальной массы тела по методу Брока и формуле идеального веса, предложенной Центром профилактической медицины МЗ России; анализ посещения обучающимися
уроков физической культуры и активности во время урока; анализ данных школьного фельдшера по итогам медицинского осмотра.
Результаты. Исследование распространенности избыточного веса и ожирения
среди обучающихся МБОУ «Колыванская средняя общеобразовательная школа №
1» показало, что в данной школе существует небольшой процент детей (3,7%),
страдающих этим заболеванием. Результаты исследования подтвердили, что у обучающихся отсутствует ориентация на здоровый образ жизни. Это в свою очередь
может привести к тому, что с возрастом количество людей с избыточным весом
будет увеличиваться. В ходе исследования установлена взаимосвязь между ожирением и возникновением ряда сопутствующих заболеваний. Поэтому необходимо повышать уровень знаний детей и их родителей о здоровье и здоровом образе жизни.
66
Дерябина Нина, 10 класс, Областной казахско-турецкий лицей для одаренных девочек
Научный руководитель: В. А. Овсянникова, зав. кафедрой, к.т.н.
Использование растительных компонентов в молочных продуктах
Нами был разработан кисломолочный продукт «Лето». За основу был взят один из
полезнейших кисломолочных продуктов, кефир, и свежие ягоды, малина и крыжовник.
Главное преимущество кефира – возможность оказывать пробиотическое действие, т. е. благоприятно влиять на состав микробов кишечника: кефир подавляет
рост болезнетворных микроорганизмов, таким образом, он способствует предотвращению развития кишечных инфекций и помогает при наличии дисбактериоза. В
связи с тем, что малина имеет в своем составе натуральный консервант – салициловую
кислоту, мы использовали это свойство для продления сроков хранения продукта. Учитывая полезные свойства крыжовника, мы использовали его в рецептуре нового продукта с целью профилактики гиповитаминоза, атеросклероза, гипертонии, болезней
почек и желудочно-кишечного тракта, малокровии и заболеваний сердца.
Учитывая вышесказанное, мы установили биологическую ценность продукта
«Лето». Он обогащен витаминами (А, витамины группы В, С, D, РР, Н), нужными
организму микро- и макроэлементами, белками, жирами, углеводами, пектинами,
легкоусвояемыми жирами, помогает улучшить аппетит, пищеварительную, нервную, эндокринную, выделительную, профилактирует от различных болезней: гиповитаминоза, малокровия, инфекционных заболеваний, атеросклероза, гипертонии,
ожирения, гиповитаминоза, гипертонических болезней, анемии, цинги.
Карпова М. А., 10 класс, МБОУ лицей г. Бирска Республики Башкортостан,
Имаева Т. В., Бирская государственная социально-педагогическая академия*, г. Бирск
Научный руководитель: к.х.н, доцент С. А. Лыгин
Влияние солей тяжелых металлов на живой организм (на примере огурцов)
Цель исследования: провести отбор проб почвы в разных местах; определить
содержание тяжелых металлов в почве; определить ионы ТМ, содержащихся в пробах почвы; определить ионы ТМ, оказывающие пагубное влияние на рост и развитие растений.
Исследования проводились с использованием метода тонкослойной хроматографии (ТСХ). Для эксперимента была взята почва из трёх разных мест: огород – с.
Суслово, аллея – центр г. Бирска и парк «Соколок».
В образцах из Суслово были обнаружены ионы Fe3+ , Cd2+. В почве из центра
города присутствуют ионы Fe3+ и Cd2+. Почва парка «Соколок» содержит в себе
только ионы Cu2+.
Объект исследования –огурцы, сорт «Гибрид Апрельский». Для исследования
отбираются наиболее крупные семечки. Каждый образец почвы брали в трех вариантах, в которые высаживали по три семечка. Полив осуществлялся: 1 вариант поливали дистиллированной водой; 2 вариант – водопроводной водой; 3 вариант –
раствором определенной соли, а именно: почву из сельской местности – раствором
FeCl3; почву с центра города – CdCl2; почву из парка – CuSO4. Объем всех поливных растворов брали по 50 мл.
Полив осуществлялся по мере высыхания почвы.
67
По результатам эксперимента можно сделать вывод: наиболее сильное влияние
на рост и развитие растений оказывают соли кадмия (II), менее пагубное воздействие оказывают соли железа (III), соли меди (II) – наоборот, оказали положительные воздействия на объект исследования (ростки поливаемые этим раствором оказались длиннее, чем ростки поливаемые водой).
Русских А. В., 11 класс, МБОУ Гимназия №4, г. Новосибирск
Научный руководитель: учитель ВКК О. В. Коренькова
Научный консультант: к.б.н. П. Н. Меньшанов
Выявление консервативных последовательностей на границах экзонов генов
семейства каспаз человека
Целью данной работы стало изучение степени консервативности границ экзонов генов человека на примере одного из семейств генов – семейства каспаз. Актуальность данной работы заключается в более детальном изучении молекулярного
механизма синтеза белка.
Для оценки степени консервативности пограничных участков экзонов генов семейства каспаз на электронном ресурсе Nucleotide (www.pubmed.com) были отобраны все последовательности различных вариантов транскриптов генов каспаз
человека.
Мною было вычислено, что динуклеотиды гуанин-тимин в начале экзонов и
аденин-гуанин в конце экзонов превышают пороговый уровень встречаемости в
40 %, в то время, как частота встречаемости каждого нуклеотида в других позициях
не превышает 30 %.
Данный факт потенциально может быть свидетельством возможной важности
этих участков в регуляции сплайсинга у человека, хотя и не исключает появление
консервативности границ экзонов вследствие общего происхождения генов семейства каспаз в ходе эволюции.
Шаметова Ж. К., 8 класс, Областной казахско-турецкий лицей для одаренных девочек, г. Павлодар
Научные руководители: д.б.н., проф. Н. Е. Тарасовская; врач-стом. ВК, Ж. К. Есимова
Использование кермека Гмелина для лечения заболеваний мягких тканей
полости рта
Кермек Гмелина широко распространен в степной зоне многих регионов Казахстана. Это ценное растении, запасы которого в наших степях значительны, еще
мало используется для лечебных и хозяйственных нужд.
Н.Е. Тарасовской и Ж.К. Есимовой было предложено использование этого растения для лечения и оздоровления мягких тканей полости рта. Листовые пластинки
свежих или высушенных листьев кермека освобождаются от грубого черешка, ополаскиваются проточной водой и накладываются на пораженные мягкие ткани. Время аппликации для достижения терапевтического эффекта – от 1 часа до суток.
Курс лечения от 3 до 10–12 процедур, в зависимости от тяжести заболевания.
Результаты клинических испытаний аппликаций кермека оказались следующими:
1. С., 23 г. кровоточивость и рыхлость десен, проявляющаяся при чистке зубов; частые воспаления десен. Кермек использовала профилактически, для жевания
68
и аппликации на ночь. Снижение кровоточивости отмечено уже через 1–2 дня, заметное укрепление десен – через 5–6 дней после применения аппликаций.
2. С., 47 л. Пародонтоз в хронической форме, патологическая подвижность зубов 1–2 степе через 5–6 дней аппликаций. Ремиссия заболевания в течение 2 лет.
3. А.,50 л. Пародонтоз, 1–2 степень патологической подвижности зубов, противопоказания ко многим видам протезирования. Улучшение состояния десен (до
полного излечения) наступило через 9-10 дней аппликаций кермеком (в сочетании
с аппаратным лечением), затем протезирование металлокерамикой.
4. Н.,68 л. Пародонтоз, чувствительность и кровоточивость десен, подвижность зубов, угрожающая целостности мостовидных протезов. Кровоточивость и
боли уменьшились после 2 аппликаций, укрепление десен достигнуто после 8 ночных аппликаций листьями кермека.
5. М., 50 л. Пародонтоз, пародонтит, кровоточивость десен, подвижность зубов
1 степени. Болезненность десен ушла после 2–3 аппликаций, длительная ремиссия
наступила после 8–9 процедур.
Таким образом, у всех пациентов, использовавших листья кермека для лечения
мягких тканей, достигнуты положительные результаты в виде ремиссии или полного излечения. Побочных явлений ни у кого не отмечено.
Физиология
Болонкина Надежда, 10 класс, МБОУ Гимназия №4, г. Новосибирск
Научный руководитель: учитель высшей категории О. В. Коренькова
Научный консультант : к. б. н. П. Н. Меньшанов
Эффекты дексаметазона и гипоксии на активность крыс в приподнятом крестообразном лабиринте
Синтетический аналог глюкокортикоидов дексаметазон и/или гипоксии способны оказывать негативное воздействие на развивающийся головной мозг даже в
случае их кратковременного воздействия. Вместе с тем, отдаленные последствия
подобных краткосрочных воздействий остаются недостаточно изученными. В данной работе рассматривается отсроченные эффекты дексаметазона и кратковременного эпизода гипоксии на уровень тревожности крыс в «приподнятом крестообразном лабиринте».
Работа проводилась на самцах крыс линии Вистар, выращенных в виварии
ИЦиГ СО РАН. В опыте было задействовано 49 крыс. Препарат синтетического
глюкокортикоида дексаметазона вводили в дозе 0.2 мг/кг массы тела подкожно
однократно на 3 день жизни. Контрольным животным вводили препарат физиологического раствора. Через 4 часа после инъекции часть крысят подвергали кратковременному 15-минутному эпизоду гипоксии в атмосфере 100 % азота, контрольных животных при этом оставляли на воздухе. После воздействий животных выращивали вплоть до 115 дня жизни и тестировали в установке "приподнятый крестообразный лабиринт" (ПКЛ).
В результате исследования показано, что ни однократное введение дексаметазона, ни острый эпизод гипоксии, произошедшие в раннем неонатальном периоде,
не приводят к последующему повышению тревожности у взрослых крыс. В то же
69
время, совместное действие этих факторов после рождения приводит к последующему повышению тревожности у животных.
Данные результаты свидетельствуют о том, что гипоксия способна усиливать
негативное действие дексаметазона на развивающийся головной мозг, приводя к
долгосрочным нарушениям его работы.
Власова Диана, МОУ Лицей №22 «Надежда Сибири», г. Новосибирск
Научный руководитель: д.б.н., Т. Г. Амстиславская
Влияние генотипа и эмоционального стресса на гигиеническое поведение мышей
Целью работы является исследование гигиенического поведения и влияние на
его выраженность острого стресса у мышей разных генотипов. Для работы были
взяты взрослые самцы лабораторных мышей следующих инбредных линий: AKR,
CBA, C57BL, DD, CC57BR, DBA2.
Для измерения межлинейных различий в динамике очистки меха на нижнюю
половину спины животного наносили пятно зеленой или красной флуоресцентной
краски размером 300 мм2 с помощью стандартного маркера, после чего спину животного с нанесенным на нее пятном немедленно фотографировали с помощью
цифровой фотокамеры. Пятно повторно сканировали через 1, 2, 4 и 24 ч.
Выявлено значительное влияние генотипа, времени и их взаимодействия на интенсивность очистки пятна зеленой краски, нанесенного на спину мыши. Наивысшая скорость очистки отмечена для животных линии C57BL/6, промежуточная –
для мышей линий CC57BR и CBA, а самая низкая – для AKR.
Для изучения влияния эмоционального стресса, вызванного рестрикцией, на
очистку шерсти у мышей исследованных линий вначале измеряли исходную динамику очистки меха. Через двое суток этих же животных помещали на 30 мин в тесные цилиндрические металлические клеточки, а затем немедленно красили и определяли влияние стресса на динамику очистки меха. Пятно краски фотографировали
немедленно после нанесения и затем через час. Интенсивность флуоресценции
пятна краски измеряли с помощью разработанной Куликовым В. А. (Института
автоматики и электрометрии СО РАН) программы ColorScan.
Таким образом, в работе был показан значительный эффект генотипа, рестрикции, но не их взаимодействия на эффективность очистки шерсти.
Данный результат подтверждает наличие связи между интенсивностью очистки
шерсти и вызванными стрессом нарушениями поведения. Вызванное стрессом подавление гигиенического поведения мышей можно рассматривать как «депрессивное» изменение поведения, наряду с неподвижностью в тестах «принудительное
плавание» и «подвешивание за хвост».
Журавлева Татьяна, МБОУ Лицей № 22 «Надежда Сибири» г. Новосибирска
Научный руководитель: д.б.н., Т. Г. Амстиславская
Эффекты социальной изоляции в разном возрасте на выраженность половой
мотивации у взрослых крыс
Социальная среда в период индивидуального развития является важным фактором становления физиологического и психоэмоционального статуса особи. Половое поведение и репродуктивная функция взрослых животных, наравне с другими
70
функциональными системами, подвержены модифицирующему влиянию неблагоприятных факторов среды в раннем возрасте. Цель настоящей работы заключалась
в сравнительном исследовании эффектов социальной изоляции в разном возрасте
на выраженность половой мотивации у взрослых крыс. Показано, что хроническая
социальная изоляция (6 недель) в ювенильном периоде способна ослабить поведенческое проявление половой мотивации у взрослых самцов, тогда как изоляция такой же продолжительности у крыс во взрослом состоянии не влияла на основной
показатель половой мотивации самцов – время его нахождения у перегородки. Использование теста «перегородка» не позволило обнаружить снижения коммуникативного поведения самцов под влиянием хронической изоляции в детстве, что свидетельствует о специфическом влиянии социальной изоляции на половую мотивацию самцов крыс. Судя по полученным результатам, именно отсутствие социальных контактов, а не снижение физической активности в подростковом возрасте у
изолированных крыс, является причиной последующих поведенческих изменений,
так как дополнительная физическая нагрузка в виде добровольного бега в колесе не
повлияла на отдаленный эффект изоляции. Дефицит физической активности в
условиях длительной изоляции в подростковом возрасте, по-видимому, не оказывает существенного влияния на выраженность половой мотивации самцов крыс Вистар.
Кузина Лидия, 11 (медицинский) класс, МОУ СОШ № 33, г. Смоленск,
Зуй Павел, ФС гос. статистики по Смоленской области, г. Смоленск
Научный руководитель: к.фил.н., доцент, ст. научн. сотр. ЦНИЛ СГМА Н. В. Кузина
Метод описания модели текста "от руки" с точки зрения психомоторных свойств
Цель работы: выявить основные параметры психомоторной организации речи,
которые могут служить маркерами психологического профиля, эмоционального,
физического состояния, изменений в течение дня, в условиях учебной и эмоциональной нагрузки. Материал: написанные от руки тексты студентов 1–2 курсов
СГМА (240 экз.), собранные за 2010–2012 гг. при ограничении во времени (15 минут), в аудиторное время до и после занятия (начало, середина, конец дня), в стандартных условиях (сидя, лист бумаги А4, шариковая ручка), без правки, после
установки, задаваемой определенным текстом. Для выявления психомоторной
компоненты учитывались: количество слов в тексте (продуктивность, скорость
психических процессов в единицу времени в ситуации напряжения); количество
предложений в тексте (способность к переключению тем, длительность фиксации
темы, усложненность мысли, застревание); количество строк (как критерий размашистости почерка); количество переносов (случаи как повышения осознанности,
так и психоэмоционального напряжения); количество зачеркиваний в тексте (случаи волнения); общее количество знаков препинания (критерий осознанности); тема текста (связь указанных выше данных с психоэмоциональным фоном темы);
время дня.
Предварительные результаты обработки 26 текстов: кол-во слов (при наличии в общем корпусе случаев отказа – т.е. алекситимии) – от 30 до 376 (в среднем –
168), количество предложений – от 2 до 28 (среднее – 10, 7), строк – от 4 до 40
(среднее - 23), зачеркиваний - от 0 до 7 (среднее - 1,7), переносов – от 0 до 20
(среднее – 3), знаков препинания – от 60 до 6 (среднее - 26). Из обработанных тек71
стов по темам (ранги по частоте): 1) влюбленность (10), 2) проблемные взаимоотношения (4), 3) выбор профессии (3), 4) животные (2), 5) смерть человека, неприятная истории с другими людьми, о себе, размышление о жизни, размышление на
общественные темы, учеба, праздник (1). Преобладали тексты, собранные в утренние часы (8–10). Проводится стат. обработка в Microsoft Excel 11.
Капустина П. Ю., 11 класс, МБОУ Гимназия №4, г. Новосибирск
Научный руководитель: учитель ВКК, О. В. Коренькова
Научный консультант: к.б.н. П. Н. Меньшанов
Влияние острой гипоксии на интенсивность клеточной гибели в мозжечке
неонатальных крысят
Гипоксия плода является самым распространенным заболеванием среди новорожденных в РФ. Она может повлечь за собой задержку развития, ДЦП, дисфункцию органов и летальный исход.
В прошлом году нами было изучено влияние острой гипоксии на уровень спонтанной двигательной активности неонатальных крысят. Мы установили, что острая
гипоксия практически не влияет на уровень спонтанной двигательной активности.
Для того, чтобы подтвердить или опровергнуть эти результаты, мы изучили влияние гипоксии на интенсивность клеточной гибели в коре мозжечка, так как именно
ей в большей степени подконтрольна спонтанная двигательная активность, которая
является одним из маркеров возможного повреждения мозга.
В работе мы исследовали эффекты кратковременного эпизода гипоксии (15 минут в атмосфере 100 % азота) на интенсивность клеточной гибели в молекулярном
и гранулярном слоях мозжечка неонатальных крысят линии Вистар.
В ходе исследования мы подтвердили предположение о том, что кратковременный эпизод гипоксии не оказывает существенного влияния на интенсивность клеточной гибели в мозжечке неонатальных крысят.
Кизянов Данил, 9 класс, МБОУ СОШ № 71 п. Кедровый, Красноярского края
Научный руководитель: учитель биологии Е. С. Кизянова
Влияние моющих средств на функции кожи
Многим сейчас знакомо вещество, под названием лаурилсульфат натрия. Это вещество содержится во всех моющих средствах, от самых дешевых, до самых дорогих, так же
содержится в стиральных порошках, всевозможном мыле, в том числе и детском. Но интересно и то, что лаурилсульфат входит в состав практически всех зубных паст. Именно
это вещество преподносится средствами массовой информации, как смертельный яд,
представляющий опасность для всего населения планеты. Так что же такое этот лаурилсульфат натрия? И что тогда делать, если вещества, входящие в состав шампуней, действительно токсичны? Ответ очевиден, надо заменить их безопасными. И если, по какимто причинам, это невозможно сделать в промышленных масштабах, можно поискать способы, которые помогли бы избежать контакта с подобными опасными веществами.
В работе рассматриваются наиболее распространенные моющие составы из
природных компонентов: выявлено влияние этих моющих составов на функции
кожи, выбраны наиболее удобные и безопасные в применении.
72
Балакин В. В., Степаненко И. С., Кралькин А. Ю., Рахманов С. А., 11 класс, СУНЦ
НГУ, г. Новосибирск
Научный руководитель: в.н.с. ИФП СО РАН, профессор НГУ, д.ф.-м.н. Б. Г. Вайнер
Изучение регуляторных процессов организма с помощью тепловидения
Известно, что при пережатии руки жгутом ее цвет и температура меняются. Нас
заинтересовало, как именно организм реагирует на пережатие магистральных сосудов конечности. Мы решили исследовать данный процесс с помощью тепловизора
нового поколения ТКВр-ИФП/СВИТ, созданного в Институте физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН.
С этой целью мы протестировали нескольких людей, в том числе самих себя.
Для этого мы усаживали человека в кресло, предварительно надев на его руку (плечо) манжетку для измерения артериального давления. Затем пережимали руку
манжеткой, чтобы кровь в конечность не поступала, и оставляли человека в таком
состоянии в течение трех минут. Затем манжет ослаблялся, и кровь вновь начинала
циркулировать в руке. Далее мы наблюдали за реакцией организма еще несколько
минут. В течение всего времени проведения измерений, на наблюдаемого был
направлен тепловизор, который регистрировал изменения температуры открытых
участков тела и записывал эти данные на компьютер. Обработав полученные результаты с помощью специального программного обеспечения, мы получили графики зависимости температуры отдельных точек поверхности от времени.
Графики показали, что во время пережатия одной руки манжеткой, ее температура сначала падает, потом она стремится прийти к исходной, но все равно, как правило, ее не достигает. При этом интересной оказалась реакция остальных конечностей.
Оказалось, что они тоже реагировали на ограничение кровотока в одной из рук.
Из этого можно сделать вывод, что свободные конечности организма человека
реагируют на пережатие сосудов одной руки, но у разных людей реакция протекает
в разной степени, у кого-то сильнее, у кого-то слабее. Но, безусловно, реакция организма имеет место во всех случаях.
В ходе данного исследования мы пришли к выводу, что организм стремится компенсировать внешнее воздействие, которое было на него оказано, и это проявляется, в
частности, в форме изменения интенсивности кровотока в конечностях. Таким образом, с помощью нашего опыта мы нашли еще одно доказательство того, что наш организм – это единая система, в которой все ее составляющие взаимосвязаны.
Работа выполнена в Институте физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук.
Кулешова Анна, 11 класс, Гимназия № 4, г. Новосибирск
Научный руководитель: учитель высшей категории, О. В. Коренькова
Научный консультант: к.б.н., П.Н. Меньшанов
Влияние дексаметазона на интенсивность процесса программируемой клеточной гибели в мозжечке неонатальных крысят
Синтетический аналог глюкокортикоидов дексаметазон уменьшает степень поражения мозга после кратковременной неонатальной гипоксии, вместе с тем, его
применение в перинатологии нередко приводит к последующими нарушениями
психомоторной, умственной и эмоциональной сферы развития у детей по мере их
73
взросления (Watterberg, 2009). Однако, несмотря на большое количество данных о
долгосрочных эффектах дексаметазона, его влияние на интенсивность естественного процесса программируемой клеточной гибели в коре мозжечка, маркером изменения которой может являться нарушение двигательной активности, до сих пор
остается малоизученным.
В работе исследовали эффекты однократного введения дексаметазона (доза
0.2 мг/кг) на интенсивность программируемой клеточной гибели в коре мозжечка
неонатальных крысят линии Вистар. Интенсивность клеточной гибели оценивали
по числу клеток, в которых была активна каспаза-3, являющаяся главным ферментом апоптоза.
В результате эксперимента было установлено, что данный препарат приводит к
1.5-кратному увеличению интенсивности активации каспазы-3, а, следовательно, и
процесса клеточной гибели в наружном слое коры мозжечка новорожденных крысят, и 2-х кратному во внутреннем.
Таким образом, в ходе исследования было выяснено, что дексаметазон приводит к увеличению интенсивности процесса клеточной гибели в коре мозжечка неонатальных крысят, что является показателем его неблагоприятного действия на
организм.
Потопило Ю. С., МБОУ Лицей №22 «Надежда Сибири», г. Новосибирск
Научный руководитель: А. С. Цыбко
Влияние хронической активации серотониновых 5-НТ1А и 5-НТ2А рецепторов
на серотонэргическую и дофаминэргическую системы мозга
Среди 14 подтипов серотониновых (5-НТ) рецепторов особый интерес представляют рецепторы 5-НТ1А и 5-НТ2А подтипов, поскольку они участвуют в ауторегуляции 5-НТ системы мозга и, следовательно, регулируют процессы, контролируемые серотонином. Кроме того, известно о тесной связи серотониновой и дофаминовой систем мозга, в осуществлении которой 5-НТ рецепторы играют существенную роль. Помимо прочего, 5-НТ1А и 5-НТ2А рецепторы вовлечены в механизм таких патологий, как депрессия, тревожность, шизофрения и эпилепсия. Агонисты
как 1А, так и 2А рецепторов применяются клинически, однако до сих пор не ясно,
каким образом хроническая активация данных рецепторов влияет на функциональное состояние серотониновой и дофаминовой систем мозга.
В связи с этим, целью данной работы стало выявление эффектов хронической
активации серотониновых 5-НТ1А и 5-НТ2А рецепторов на уровни 5-НТ, дофамина
(ДА), 5-гидроксииндолуксусной кислоты (5-ГИУК), и диоксифенилуксусной кислоты (ДОФУК) в среднем мозге, гиппокампе и фронтальной коре мышей.
Хроническая активация 5-НТ1А рецепторов привела к снижению функциональной активности (десенситизации) рецепторов, что вызвало повышение уровня дофамина во фронтальной коре и гиппокампе подопытных животных. В тоже время
во фронтальной коре наблюдалось достоверное повышение уровня серотонина.
В среднем мозге и фронтальной коре мышей, подвергавшихся хронической активации 5-НТ2А рецепторов, не выявлено существенных изменений в уровнях моноаминов и их метаболитов. Одновременно с этим, в гиппокампе наблюдалось практически полное отсутствие дофамина.
74
Таким образом, хроническая активация 5-НТ1А рецепторов усиливает секрецию
ДА. Но это сопровождается и повышением уровня 5-НТ, что является компенсаторным ответом на десенситизацию серотониновых рецепторов. Полученные нами
результаты дают основания полагать, что хроническая активация 5-НТ1А, но не 5НТ2А рецепторов стимулирует секрецию ДА преимущественно косвенным путём, –
через повышение уровня серотонина.
Рыкова А. В., МБОУ Гимназия № 4, г. Новосибирск
Научный руководитель: учитель высшей категории О. В. Коренькова.
Научный консультант: к.б.н., П. Н. Меньшанов
Эффекты гидрокортизона на спонтанную двигательную активность неонатальных крысят
Синтетический глюкокортикоид дексаметазон, широко применяемый в неонатальной медицине, нередко оказывает побочные эффекты на развитие и функции
головного мозга. Естественный гормон гидрокортизон теоретически может быть использован вместо дексаметазона, однако степень его воздействия на ЦНС исследована недостаточно хорошо. Целью данной работы являлось изучение влияния гидрокортизона на уровень двигательной активности крысят в тесте «Открытое поле».
Работу проводили на неонатальных крысятах линии Вистар. На третий день жизни крысятам был введен препарат гидрокортизона в дозе 5 мг/кг. Контрольным животным производили инъекцию физиологического раствора. Двигательную активность у животных оценивали в тесте «открытое поле» через сутки и через трое суток
после воздействия. За одну единицу двигательной активности принимали пересечение правой передней лапой разметочной сетки. Расчет проводили на протяжении 4
минут, количество движений рассчитывали в течение каждой минуты теста.
Показано, что уровень двигательной активности крысят на шестой день жизни
был более высоким по сравнению с четвертым днем, что свидетельствует о нормальном развитии наших животных. В то же время, гидрокортизон не оказал существенного влияния на уровень двигательной активности неонатальных крысят ни на
четвертый, ни на шестой дни жизни.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что гидрокортизон не оказывает побочных поведенческих эффектов, характерных для дексаметазона, и может
применяться в неонатальной медицине как его альтернатива.
Степанькова М.А, 10 класс, МОУ Лицей №22 «Надежда Сибири», г. Новосибирск
Научный руководитель: д.б.н. Т. Г. Амстиславская
Исследование эффектов центрального введения нейротрофического фактора
(BDNF) на каталептическое и депрессивноподобное поведение самцов мышей
ASC и СВА
Целью работы было изучение влияния центрального введения нейротрофического фактора мозга (BDNF) на каталептическое и депрессивноподобное поведение
взрослых самцов мышей двух линий: CBA и ASC, генетически предрасположенных
к капалепсии. В работе использовались тесты: «тест на каталепсию», «подвешивание за хвост» и «принудительное плаванье. Препарат разводили в физиологическом
растворе и вводили 0.3 мкг в объеме 5 мкл в левый боковой желудочек мозга мы75
ши. Поскольку антидепрессивное действие BDNF связывают с его влиянием на
нейрогенез и нейрорегенерацию, требующие время, эффекты введения BDNF на
поведение изучали через 7 дней после инъекции. На мышах линии ASС центральное введение препарата вызвало существенное снижение каталепсии, как при сравнении по времени замирания, так и по проценту животных-каталептиков. Кроме
того, на уровне выраженной тенденции BDNF снижал время неподвижности в тесте
«подвешивания за хвост». Для уменьшения времени неподвижности в тесте принудительного плавания введения BDNF оказалось недостаточно. В то же время на
другой генетической модели каталепсии - мышах линии СВА, не было выявлено
влияния BDNF на каталепсию.
Таким образом, BDNF можно рассматривать как в качестве потенциального антикаталептика, так и антидепрессанта.
Стручкова Е. А., Большакова В. И., МБОШИ «Технический лицей-интернат №128»,
г. Новосибирск
Научный руководитель: учитель биологии, О. А. Германова
Динамика физического развития мальчиков начальных классов различных
конституциональных типов
Цель работы. Изучить особенности физического развития мальчиков начальных классов с различными конституциональными типами.
Результаты. Обследованы 28 мальчиков начальных классов на протяжении 3-х
лет обучения. Установлено, что типа конституции является индивидуальнотипологической изменчивостью на основе наследственных и приобретённых
свойств. Выделяют четыре основных типа конституции: астеноидный, торакальный, мышечный и дигестивный. Физическое развитие мальчиков начальной школы
протекает не только с возрастно-половыми нормами, но и в зависимости от конституциональных типов.
Выводы
1. Преобладающим конституциональным типом у мальчиков начальной школы
является торакальный тип.
2. Физическое развитие мальчиков начальной школы протекло не только в соответствии с возрастно-половыми нормами, но и в зависимости от конституциональных особенностей.
Биоразнообразие. Экология
Абрашитов Ф. Л., 8 класс, Лаборатория экологического воспитания ИЦиГ СО РАН,
Новосибирск
Научный руководитель: педагог дополнительного образования А. И. Стекленёва
Видовой состав представителей семейства жужелицы (Carabidae) в пойме реки
Бердь и её окрестностях
Жужелицы являются важным компонентом любой экосистемы. Они чутко реагируют на изменения микроклиматических и почвенно-растительных условий, поэтому используются как биоиндикаторы, также известны как ведущий биотический
фактор, сдерживающий вредную деятельность многих почвенных вредителей. Це76
лью данной работы являлось изучение видового состава карабид в пойме и окрестностях р. Бердь. Исследование проходило в Маслянинском районе Новосибирской
области с 16.07.2011 по 1.08.2011. Сборы насекомых проводились в 9 различных
биотопах с помощью почвенных ловушек. Для каждого вида вычислялось доминирование в биотопе и встречаемость.
В ходе исследования было отловлено 182 экземпляра карабид, принадлежащих
к 9 видам. Наиболее часто встречаемым видом являлся Pterostichus melanarius
(Птеростих обыкновенный), он же самый многочисленный среди отловленных экземпляров (81 особь). Было отмечено доминирование P.melanarius в береговой зоне
р. Бердь и ложбине на лугу (90 и 92 % соответственно), т. е. в биотопах с повышенной влажностью. Были определены неблагоприятные для жужелиц биотопы - возвышенность в сосновом бору и низина в смешанном лесу, т. е. биотопы, в которых
карабиды конкурируют с муравьями formica rufa (рыжий лесной муравей). В биотопах, где formica rufa встречались в меньшем количестве (овраг в сосновом бору),
обитали исключительно крупные виды жужелиц (например, Carabus granulatus).
Также произведены наблюдения, благодаря которым выяснено, что жужелицы для
защиты от муравьёв способны притворяться мёртвыми и использовать химическое
оружие, выделяемое из анальных желёз.
Дузенко А. С., 9 класс, МБОУДОД «Городская станция юных натуралистов»,
г. Кемерово
Научный руководитель: С. И. Глазырина
Изучение количественного состава микроорганизмов воздушной среды в домашней холодильной установке
Цель данной работы: провести количественный анализ микроорганизмов в
домашней холодильной установке.
Методика
исследования.
Мы
исследовали
общую
бактериальную
обсемененность воздуха домашней холодильной установки. Чашки Петри с МПА
оставляют открытыми на 5 мин. на горизонтальной поверхности (метод Коха).
Было проведено несколько опытов: измерили температуру и взяли пробы
воздуха в немытом холодильнике; в немытом холодильнике через два часа после
15-минутного проветривания; в холодильнике через 2 часа после проведения его
влажной уборки; в холодильнике через три недели после проведения его влажной
уборки; в немытом холодильнике; в холодильнике через 2 часа после проведения
его влажной уборки с использованием содового раствора (1 ст. ложка на 1 л воды);
в холодильнике через три недели после проведения его влажной уборки с
использованием содового раствора.
Результаты. В немытом холодильнике микробного число превышает ПДК
(предельно допустимые концентрации) более чем в два раза. После 15-и минутного
проветривания микробное число в воздухе холодильной установке значительно
снизилось и стало соответствовать ПДК. После проведения влажной уборки в
холодильнике с использованием проточной воды микробное число было 1–3
колонии микроорганизмов. Спустя три недели после проведения влажной уборки в
холодильнике с использованием проточной воды, количество микроорганизмов
резко возрастает и превышает ПДК. После проведения влажной уборки в
холодильнике с использованием содового раствора микробное число снижается.
77
Через три недели после проведения влажной уборки в холодильнике микробное
число возрастает в обоих случаях, но с использованием содового раствора
количество микробов в 1 л воздуха намного меньше и не превышает ПДК.
Рекомендации. В целях профилактики пищевых отравлений необходимо
регулярно делать влажную уборку в холодильнике с применением содового
раствора, хотя бы раз в месяц. Хорошей мерой снижения микробной
загрязненности воздуха в холодильнике является простое проветривание
холодильных камер. Поэтому мы рекомендуем регулярно проветривать воздух в
холодильнике 5 - 15 минут не реже, чем один раз в неделю.
Ильин Т. Е., Вотинцев А. И., КГБОУ КШИ «Кедровый кадетский корпус», п. Кедровый
Научный руководитель: д.б.н., доцент Г. Г. Первышина, профессор ФГБОУ ВПО
«Красноярский государственный торгово-экономический институт», педагог
дистанционной школы «Юный исследователь»
Руководитель работы: учитель химии А. А. Евдокимова
Сравнительный анализ качества воды рек Кача и Тамасул
Цель настоящей работы: проанализировать возможность загрязнения вод р. Кача
водами р. Тамасул. Методы проведенных исследований: экспериментальные
(органолептические, химические, биологические). Основные результаты научного
исследования (научные, практические): в результате мониторинга вод р. Кача и
Тамасул показано, что р. Тамасул не является загрязнителем р. Кача. Работа
выполнена по заявке депутатской группы и администрации п. Памяти 13 Борцов,
Красноярский край. Наши очистные сооружения производят очистку примерно на
70 %. Процесс очистки сточных вод проходит в три стадии: первая – механическая
очистка через пескоструйки (отстойники). Вторая ступень очистки –
биологическая. (Биофильтры, где помещён активный ил. Это колонии бактерий,
которые питаются органическим веществом). Согласно методике Вудивиса, мы
определили биотический индекс (по наличию животных), в р. Тамасул он равен 3, а
в р. Каче – 2, для примера: в Байкале – 10. Органолептические показатели
указывают на нежелательность использования воды из р. Кача и Тамасул в качестве
питьевой. Определение кислотного показателя: С помощью компьютерного
датчика мы определили рН воды. Мы сравнили значение рН р. Кача с 2008 г.
(работа Влиско Павла). Тогда рН = 5, что свидетельствовало об эвтрофикации
(гниении) водорослей и замора рыб. В 2011 г. рН = 7, то есть произошло
самоочищение реки. А в р. Тамасул рН выше, чем в р. Каче. При сравнении
экологического состояния водных объектов рек Кача и Тамасул, отметили, что
р. Тамасул не может является загрязнителем р. Кача.
Работа проведена по заказу администрации п. Памяти 13 Борцов Красноярского
края. Совместно с администрацией и депутатской группой поселка составлен
совместный план улучшения экологического состояния р. Кача и р. Тамасул.
78
Клоненгер Антонина, Люханова Екатерина, 10 класс, МБОУ «Колыванская СОШ №1»
Научный руководитель: Н. В. Ханеева, учитель химии и экологии высшей квалификационной категории, зам. директора школы по НМР
Оценка устойчивости древесно-кустарниковых растений в зеленых насаждениях р.п. Колывань
Цель данной работы – определение устойчивости древесно-кустарниковых
растений в зеленых насаждениях р.п. Колывань.
На исследуемой территории выявлено 10 видов древесно-кустарниковых растений. Самым распространенными видами на исследуемых территориях являются
Береза бородавчатая, Сосна обыкновенная, Клен ясенелистный. Мало распространены: Рябина сибирская, Тополь бальзамический, Черемуха Маака, Дуб черешчатый, Сирень обыкновенная. Определены породы, обладающие высокой декоративностью. Все имеют небольшое распространение. Данный ассортимент насчитывает
8 видов (Дуб черешчатый, Рябина сибирская, Черемуха обыкновенная, Сирень
обыкновенная, Акация, Клен ясенелистный, Тополь, Липа мелколистная). Перечисленные растения обладают высокой степенью устойчивости показатель их ЖС
находится в пределах 39,015 и 39,68 баллов. По степени устойчивости к городским
условиям определены 3 группы древесно-кустарниковой растительности: устойчивые – 7 видов (Сосна обыкновенная, Клен ясенелистный, Рябина сибирская, Сирень
обыкновенная, Дуб черешчатый, Карагана древовидная, Клен обыкновенный) – их
показатель жизненного состояния варьируется в пределах 39,2–40 баллов, среднеустойчивые- 4 вида с показателем жизненного состояния 37,9–38,8 баллов (Ель
сибирская, Черемуха обыкновенная, Липа мелколистная, Береза бородавчатая) и
неустойчивые виды (Тополь бальзамический) – показатель жизненного состояния –
34,6 баллов.
Анализ исследованных видов (Сосна обыкновенная, Клен ясенелистный, Рябина сибирская, Сирень обыкновенная, Дуб черешчатый, Карагана древовидная, Клен
обыкновенный) позволяет использовать их в зеленом строительстве на территории
КСОШ №1 с учетом типа насаждений и групп устойчивости.
Кондакова Елена, 10 класс, МБОУ «Абагинская СОШ» имени К.Абагинского, с. Абага
Научный руководитель: педагог дополнительного образования детей Т. В. Федулова
Жесткокрылые окрестности наслега Абага
Жесткокрылые (Coleoptera) или жуки, относятся к одному из крупных отрядов
класса Насекомые (Insecta), обильны во всех типах биоценозов. Это древние животные появившиеся на Земле более 300 млн. лет тому назад. В настоящее время
это один из наиболее богатых видами отрядов. В мировой фауне насчитывается
около 300 тыс. видов, что составляет более четверти всех насекомых планеты. На
территории России известно более 15 тыс. видов из 137 семейств. В Якутии отмечено более 1500 видов из 71 семейства. Причем ежедневно растет число описания
новых видов.
Целью нашей работы является выявление видового состава жесткокрылых
(Coleoptera) наслега Абага Олекминского района. Энтомофауна, а также колеоптерофауна данной территории до сих пор остается слабо изученной.
79
Задачи
1. Определить видовой состав и родовой спектр жесткокрылых.
2. Сравнить видовой состав жесткокрылых (Coleoptera) в различных биотопах.
3. Классифицировать их по способам питания; 4.Определить жизненные формы
жесткокрылых (Coleoptera).
Результаты. Выявлен видовой состав жуков из 389 видов окрестности наслега
Абага, относящихся к 40 родам 17 семействам, проведено сравнение видового состава жесткокрылых в различных биотопах данной территории. Выявлено 2 вида
реликтовых, эстетически и коммерчески ценных насекомых Якутии, нуждающихся
в охране (жужелица сибирская (Carabus sibiricus), жужелица Виттенгофа (Carabus
(Aulonocarabus) vietinghoffi), 1 вид занесенный в Красную книгу Якутии (Calosoma
investigator – Красотел исследователь II категория). Редкий вид, возможно полное
исчезновение и 11 видов мною не определенных. Для окрестности с. Абага указываю 89 видов жуков.
Кунгурцев Г.В., 9 класс, Лаборатория экологического воспитания ИЦиГ СО РАН,
Новосибирск
Научный руководитель: педагог дополнительного образования А. И. Стекленёва
Мирмекофауна прибрежной зоны реки Бердь в её среднем течении в Присалаирье
Муравьи имеют большую биомассу и трансформируют большее количество
энергии, чем птицы и рептилии вместе взятые. Они перерабатывают больше почвы,
чем дождевые черви, и стимулируют почвообразовательные процессы. Разные виды муравьев заселяют древесину на всех этапах ее разложения и способствуют
разрушению и переработке древесных остатков. Общеизвестна роль муравьев как
хищников, способных быстро переключаться на истребление массовых хвое- и
листогрызущих насекомых и тем самым играть значительную роль в биологической системе леса.
Цель данной работы изучение мирмекофауны прибрежной зоны р. Бердь в её
среднем течении в Присалаирье.
Исследования проходили в ходе учебно-исследовательской экологической экспедиции в Маслянинском районе НСО с 15 июля по 2 августа 2011 г. В прибрежной
зоне р. Бердь были найдены и определены 7 видов муравьёв: Lasius niger, Lasius
flavus, Lasius fuliginosus, Formica rufa, Formica fusca, Camponotus vagus,
Tetramorium Caespitum.
Наиболее богатые видами муравьёв смешанный лес и правый берег (по 4 вида).
На левом берегу было встречено всего 2 вида, где происходит вторичная сукцессия.
Самая высокая плотность муравьиных гнёзд на разнотравном лугу: на 1га – 46 муравейников. Самым многочисленным по количеству гнёзд в 4 изученных биотопах
по результатам маршрутного учёта оказался Lasius niger. Численность муравейников, принадлежащих этому виду, составляет от 37 до 91 % в различных биотопах,
что говорит о его приспособляемости в различных условиях. Причем, на левом
берегу, он один из первых освоил территорию после весеннего паводка, являясь
лидером по количеству муравейников: 33 шт. на 1 га, что составляет 91 %.
При сравнении видового состава муравьёв на левом и правом берегах по коэффициенту Жаккара отмечено малое соответствие К=0,(2).
80
Плотникова Д. Е., 10 класс, МБОШИ «Технический» лицей-интернат №128, г. Новосибирск
Научный руководитель: учитель химии и биологии ВК, О. А. Труфанова
Проблема загрязнения окружающей среды, возникшая в связи с увеличением
количества бытового мусора и несанкционированных свалок
Целью данной работы является формирование экологической компетентности у
обучающихся школ и социума Первомайского района, популяризация здорового образа
жизни. В данной работе приведены характеристики основных типов бытового и наиболее распространенного строительного мусора, а также способы их утилизации.
Этапы и мероприятия реализации проекта:
1.
Проектировочный: проанализирована ситуация с ТБО на территории Первомайского района. Изучен видовой состав ТБО.
2. Содержательный: изучено влияние ТБО на здоровье человека и окружающую среду. Проведен социологический опрос учеников «Технического» лицеяинтерната №128.
3. Итоговый: реализация темы проекта предполагает вовлечение широкого
круга заинтересованных участников и исполнителей.
Реализация данного проекта позволит:
1. Существенно уменьшить количество несанкционированных свалок;
2. Расширить в сознании людей понимание опасности загрязнения окружающей среды;
3. Прийти к осознанию возможности вторичного использования некоторых отходов;
4. Изменить отношение человека к окружающей среде, к нашему общему дому – планете Земля;
5. Продолжить разработку новых способов утилизации отходов.
Пономарев В. Н., Шелковников О. И., Карасов Г. А., 11 класс, МАОУ «Средняя общеобразовательная школа п. Витим» МО «Ленский район», Республика Саха (Якутия)
Научный руководитель: к.б.н .ИБПК СО РАН, А. П. Бурнашова
Ихтиофауна среднего и нижнего течения реки Пеледуй, устья реки Витим и
среднего течения р. Нюя
Местом проведения исследовательской работы выбраны бассейны рек Пеледуй,
Витим и Нюя (Юго-западная Якутия), которые в биогеографическом плане представляют большой интерес, так как имеют высокое биологическое разнообразие.
Эта территория занята практически девственными экосистемами.
Сбор материала проведён участниками научных эколого-биологических экспедиций. В результате использования трёхразового лова два раза в сутки ставными
сетями ячеёй 24×24 мм, выявлены 9 видов рыб, значительно отличающихся по местам обитания. Это связано с экологией, миграцией рыб и антропогенным влиянием. Составлены морфометрические характеристики 9 видам изучаемых рыб на
основе методов полевой ихтиологии. Рыбы имеют средние размеры, длине тела
соответствуют параметры: высота тела, длина хвостового, спинного, грудного
плавников, масса. Возраст от 3 до 7 лет.
Мониторинг состояния окружающей среды в данном районе за 10–15 лет показал существенное изменение видового состава рыб: редкими и мельче стали осётр и
81
таймень, увеличилось количество щук, появились пелядь и пескарь, ранее не обитавшие в этих реках. Основная причина изменений – деятельность человека.
В ходе исследовательской работы были выявлены различия морфологического,
биологического, экологического характера сига, хариуса, ленка, обитающих в одной экосистеме. Сбор материала проводился в среднем течении реки Лены. Есть
основание, что данные виды рыб представляют разные популяции и могут привести к образованию новых видов.
Генетический материал (заспиртованные кусочки ткани плавников) в количестве 13 штук сигов, 9 штук ленков и 4 штук хариусов отправлены для биологического анализа. Генетической популяции рыб в Якутии практически не занимаются.
Следовательно, генетика популяции – это новое направление науки.
Савинов К. Н., 10 класс, МБОУ технический лицей № 176, г. Карасук НСО
Научный руководитель: учитель биологии И. Р. Лысенко
Савка – исчезающий вид водоплавающей птицы
Одной из глобальных экологических проблем является – исчезновение биологического разнообразия видов. Важным аспектом решения этой проблемы является
сохранение редких и исчезающих видов. Именно к таким относится савка (Oxyura
leucocephala Scopoli, 1769) – реликтовая утка. Барабинская низменность и Кулундинская равнина являются одним из основных очагов гнездования савки. По классификации «Красного списка» Международного союза охраны природы (Red List
IUCN) савка считается угрожаемым видом (EN).
Участвуя в исследованиях, которые проводились совместно с сотрудниками межрегиональной общественной организации «Экологический центр Стриж» в 2010 г., был
осуществлен мониторинг численности и размещения, а также гнездования савки. Для
изучения особенностей гнездования савки были выбраны 5 модельных озер Карасукского района Новосибирской области, так как на них отмечалось наибольшее количество гнезд данного вида на относительно небольшой площади.
Был вычислен успех размножения савки, а также дана оценка кормности водоема.
Всего в середине августа 2010 года на Карасукских озерах было учтено 171 особь.
Сроки токования (12 мая – 13 июня), и откладывания яиц (с 27 мая по 10 июля) растянуты, и могут варьировать в разные годы. Вылупление птенцов в природе происходит на
22–26 день, при искусственном инкубировании – на 22–27 день (ИСиЭЖ СО РАН).
В 2010 г. силами межрегиональной общественной организации «Экологический
центр Стриж» была запущена активная просветительская программа для местного населения Карасукского района. Ученики нашей школы приняли самое активное участие по
очистке водоемов, на которых обитает савка, и приняли участие в акции «День савки».
Солтыс Анастасия, 8 класс, МОУ гимназия «Лаборатория Салахова» Тюменская
область ХМАО-Югра, г. Сургут
Научный руководитель: А. В. Скоробогатова
Исследование зараженности метацеркариями (Opisthorchis felineus) рыб вида
елец (Leuсiscus leuciscus) обитающих в р. Сайме
Целью нашего исследования явилось: изучить зараженность рыб семейства Карповые вида Елец, обитающего в реке Сайме, метацеркариями Opisthorchis felineus.
82
В ходе исследования выявили, что пораженность метацеркариями исследуемых
рыб была 100 %, и составила от 370–130 штук. Популяция описторхид в Ельце однородна, она представлена метацеркариями Оpisthorchis felineus. Отмечалось, повышение инвазированности рыбы метацеркариями с возрастом, в среднем до 100
штук. Количество метацеркарий увеличивалось пропорционально увеличению
мышечной массы рыбы.
В ходе исследования получены следующие выводы:
 Популяция метацеркарий в Ельце, выловленном в реке Сайма, многочисленна
и однородна, она представлена метацеркариями вида Opisthorchis felineus.
 Количество метацеркарий в рыбе увеличивается в зависимости от ее возраста.
 Расположение метацеркарий в рыбе зависит от развития мышечной ткани, в
которой они локализуются. У сеголеток метацеркарии накапливаются в хвостовой
и центральной частях тела, у рыб (2–3 лет) в передней части тела.
Шестаков Сергей, 10 класс, Лаборатория экологического воспитания ИЦиГ СО РАН,
г. Новосибирск
Научный руководитель: педагог дополнительного образования первой категории
ЛЭВ ИЦиГ СО РАН А. И. Стекленева
Орнитофауна реки Бердь в Присалаирье
Целью данной работы являлось изучение орнитофауны окрестностей реки
Бердь в Присалаирье. Для выполнения цели были поставлены следующие задачи:
– определить видовой состав птиц поймы р. Бердь в ее среднем течении (в Присалаирье), прилегающих к ней смешанного леса и разнотравного луга;
– провести анализ видового состава данной орнитофауны;
– сравнить видовые составы птиц в различных биотопах;
– выявить особенности орнитофауны исследованной местности.
Исследованная территория имеет площадь около 5 км2 и располагается в
окрестностях села Малая Томка (Малсянинский район Новосибирской области). В
работе были использованы следующие методы: рекогносцировочный, маршрутного
учета, визуального наблюдения (в том числе с помощью бинокля), сравнительного
анализа.
В ходе учебно-исследовательской экологической экспедиции с 15 июля по 3 августа 2011 г. было встречено 60 видов птиц. Обнаруженные птицы относятся к 12
отрядам и 28 семействам. На изученной территории было обнаружено 8 видов птиц
отряда Falconiformes (Дневные Хищные птицы), из них один занесен в Красные
книги МСОП и РФ: Aquila clanga – Большой подорлик.
Встреченные виды были разбиты на группы по типу гнездования, по характеру
сезонных перемещений. Было отмечено преобладание перелётных видов птиц
(79 %), что характерно для околоводных экосистем. По типу гнездования 43 %
птиц относятся к гнездящимся на земле, около земли и у воды. В пойме Берди было
много рыбаков и туристов, в отличие от ранее исследованных мест со значительно
меньшей антропогенной нагрузкой на территорию (где доля околоземногнездящихся птиц больше половины). Напротив, в нетронутой человеком зоне исследования
орнитофауна представлена более разнообразно.
83
СЕКЦИЯ ИНФОРМАТИКИ
Михайлов Д. С., ВКИ НГУ, 1 курс
Научный руководитель: Д. С. Ходяков
Разработка компьютерной игры «Collapse Ball»
В данной работе представлено использование различных технологий для создания комплексной компьютерной игры с посредствами FreePascal Compiler. Внутренним представлением игры является двумерный массив. Для графического движка использовался графический API – OpenGL версии 1.1. Игра повторяет классический Arkanoid с некоторыми изменениями и доработками. Все внутреигровые объекты представлены либо в виде массивов, либо в виде отдельных переменных из-за
разного метода их использования. На экране они отображаются в виде квадов (2х
треугольников образующих прямоугольник) с наложенной текстурой. Текстуры в
игре используют простой формат BMP как 24 так и 32х битные(в зависимости от
наличия альфа-канала). В игре имеется поддержка звука с помощью звуковой библиотеки OpenAL Audio, которая позволяет реализовать посредствами SDL звук в
игре. Игра поддерживает неограниченное количество уровней, которые подгружаются один за другим после прохождения.
В игре реализовано управление непосредственно через WindowsAPI, для более
гибкой реализации всех необходимых возможностей в игре. Все обрабатывает основной Handle, из которого для более удобного использования описаны процедуры
для работы с мышью и клавиатурой
Что бы получить доступ к непосредственно самой игре или выбору каких-либо
опций существует игровое меню. Специально для него был реализован небольшой
внутренний GUI(графический пользовательский интерфейс) для управления и
отображения различных элементов. Есть раздел помощи, игры, редактора, настроек
и кнопка выхода из игры. В редакторе Вы можете создавать новые уровни и сохранять их в файлы. Учтен режим выравнивания по сетки. Вы можете выбрать уровень
сложности и сделать некоторые настройки в режиме опций. В разделе помощи существует 3 подраздела: по игре, по редактору, а так же немного об авторе.
Исходники этой программы могут быть немного видоизменены и использованы
в качестве игрового фреймворка для быстрого и простого создания графической
игры с поддержкой звука и других некоторых возможностей.
Руденко О. В. , ВКИ НГУ, 1 курс
Научный руководитель: доцент Л. К. Попов
Разработка компьютерной игры «Космический динозавр»
В данной работе предложена технология создания динамической игры «Космический динозавр». Внутренним представлением уровня является двумерный массив, персонажей – объекты. Блоки уровня и персонажи отображаются на экране
рисунками, выполненными в графическом редакторе в формате bmp и конвертированными в графику с помощью модуля WinGraph. Предусмотрено два вида движения: управляемое с помощью клавиатуры (для героя) и неуправляемое (для противника). Движение и реакция на игрока разных видов противников задается определенными поведениями. Передвижение «камеры» зависит от передвижения героя.
84
В игре имеется несколько уровней, открывающиеся по мере прохождения и отличающиеся сложностью (изменяется количеством монстров и сложность лабиринта).
Уровни загружаются из файлов с расширением .lvl. Для игры имеется редактор
уровней, позволяющий загружать, редактировать/создавать новые, сохранять уровни. После завершения уровня результат прохождения записывается в бинарный
файл save.s.
Управление программой производится с помощью меню. Навигация по меню
осуществляется с помощью мыши. Логика навигации состоит из «логических страниц», состоящих из набора процедур/функций определяющих инициализацию,
обновление, отрисовку, освобождение страницы. Меню (так же является страницей) управляет переключением на Игровую страницу, Страницу рекордов, Страницу помощи. Возврат в меню осуществляется клавишей Escape. Игровая страница
представляет игровую логику, вывод на экран. Страница рекордов выводит на
экран построчно рекорды из бинарного файла records.rec. Страница помощи выводит помощь на экран из текстового файла help.txt.
Программа может быть использована для развития внимания и навыков работы
с клавиатурой.
Голенищев О.К., ВКИ НГУ, 2 курс
Научный руководитель: доцент А. П. Калинина
Колебательный контур
Проект представляет собой моделирование колебательного контура, состоящего
из источника переменного тока, катушки с током, конденсатора и источника активного сопротивления. Во время работы программы выводятся графики величин:
напряжения на конденсаторе, напряжения на сопротивлении, силы тока и полной
энергии контура, а так значения этих величин в каждый момент времени. Еще есть
возможность посмотреть резонансную кривую для этого контура. Все расчеты выполняются в соответствии с законами Кирхгофа. Для расчетов используется вычислительный алгоритм – метод Эйлера. В проекте есть возможность задавать начальные данные: количество делений по осям(для корректного отображения графиков),
индуктивность катушки с током, емкость конденсатора, начальное напряжение
источника переменного тока, сопротивление, заряд, частоту колебаний и время, в
течение которого будет происходить отображение графиков.
Павлик А. А., ВКИ НГУ, 2 курс
Научный руководитель: Н. Е. Календарёва
Разработка игры “Уголки”
В данном проекте представлена классическая игра “Уголки”, реализованная при
помощи Delphi. Цель игры состоит в том, чтобы перевести все свои фишки на стартовые места фишек противника. Игроки могут ходить как на одну клетку, так и
перепрыгивать через другие фишки, включая фишки противника. При каждом ходе
игрокам открываются всё новые и новые ходы, что делает игру ещё более интересной. В игре присутствуют три различных режима игры. Игрок против игрока, игрок
против компьютера и игра по сети (интернет). Игра реализована при помощи двух
двумерных массивов наложенных друг на друга. Один массив отвечает за располо85
жение фишек на поле, второй хранит все возможные ходы для выбранной игроком
фишки. Просчёт ходов осуществляется при помощи рекурсивной функции. Игра по
сети реализована при помощи передачи закодированных строк от игрока к игроку,
каждая такая строка хранит координаты начала и конца хода, что позволяет синхронизировать массивы фишек игроков. Также в сетевой игре реализован чат для
общения, если игрокам вдруг захочется пообщаться. Эта игра очень хорошо развивает логику и внимательность.
Филюшов А. А., ВКИ НГУ, 2 курс
Научный руководитель: Т. Э. Овчинникова
Моделирование головоломки «Кубик Рубика»
Проект представляет собой эмулятор известной головоломки «Кубик Рубика».
При запуске программы на экране рисуется кубик в собранном состоянии.
С помощью правой кнопки мыши пользователь может повернуть камеру вокруг
кубика. Левая кнопка – поворот грани (т.е. жмем и тянем в нужную сторону). Также, для удобства, в программу встроены функции перемешивания (клавиша F1),
автоматической сборки (запустить/остановить по клавише F2) и быстрого сброса в
начальное состояние (клавиша F3). Также, для наглядности, можно приблизить/отдалить камеру от кубика используя колесо мыши.
В коде программы есть константа, изменяющая размерность кубика, т. е. его
можно сделать не 3x3, как оригинальный, а произвольный NxN (для любителей
головоломок).
Иорх И. А., ВКИ НГУ, 2 курс
Научный руководитель: доцент Л. К. Попов
Формирование планетной системы из облака пыли
Программа моделирует возникновение и развитие планетной системы исходя из
предположения, что вначале существовала какая-то звезда и диск из хаотично движущихся частиц (проще говоря, начальные положения и векторы скорости всех
частиц задаются с помощью ГПСЧ в начале каждой новой симуляции). На движение пыли влияет как сила гравитационного притяжения солнца, так и сила, действующая со стороны других таких же частиц (используется закон всемирного тяготения Ньютона). Каждая частица имеет какую-то массу, при этом в самом начале
симуляции массы всех частиц равны единице. Естественно, что частицы могут врезаться одна в другую, в таком случае считается, что они «слиплись», образовали
единую укрупненную частицу, и движутся дальше вместе со скоростью, пересчитанной в соответствии с законом сохранения импульса, и обладают массой, равной
сумме масс столкнувшихся частиц. Таким образом, через некоторое время после
запуска симуляции часть частиц уничтожается, упав на звезду и сгорев, часть покидает наше поле видимости и очень редко появляется на экране снова, при этом
такие тела имеют очень вытянутые орбиты, то есть это не что иное, как кометы. И
только очень небольшая часть образовавшихся тел станет планетами (сколько –
зависит от начальных параметров, которые, как уже говорилось, задаются псевдослучайным образом, а значит, каждая симуляция будет с хорошей вероятностью
уникальной).
86
Наблюдатель имеет возможность в любой момент приостановить симуляцию и
сохранить текущие/начальные её параметры в файл, чтобы позже возобновить/воспроизвести её соответственно. При нажатии на кнопку «Построить орбиты» симуляция запустится с места, на котором её остановили, однако вместо схематичного изображения вращающихся планет будет выводиться траектория их
полета. Также во время паузы пользователь может посмотреть информацию о любом теле системы: его массу, радиус, скорость, действующую на тело силу, текущее, максимальное и минимальное расстояние от звезды и, если хочет отследить
поведение тела, покрасить его в какой-либо цвет, задать имя.
Бондаренко Дмитрий, 11 класс, МБОУ Экономический лицей, г. Новосибирск
Научный руководитель: к.ф.-м.н., н.с. ИМ СО РАН, В. А Дедок
Моделирование транспортных потоков
На протяжении нескольких лет все серьезнее встает проблема большого количества автотранспорта в городе, крупных «пробок» на дорогах и, как следствие,
серьезных экономических, и временных затрат, поэтому данная проблема весьма
актуальна. Работа посвящена математическому моделированию транспортных потоков на городских улицах. В работе рассмотрена теоретическая часть модели клеточных автоматов, идеи стохастических методов для решения задачи создания
компьютерной лаборатории. Разработан собственный алгоритм и комплекс программ, позволяющих моделировать различные конфигурации транспортных потоков, имеющий ряд модификаций. Моделирование движения автомобиля основано
на предположении равномерного движения (автомобиль достиг максимальной скорости), равноускоренного (автомобиль пока не достиг своей максимальной скорости), равнозамедленного (необходимость торможения) и неподвижного состояния.
Особенности предлагаемого клеточного автомата:
 в одной ячейке может быть несколько объектов;
 автомобиль не обязательно перемещается в соседнюю клетку, он может некоторое время оставаться в одной и той же;
 автомобиль не обязан перемещаться в соседнюю клетку, а может совершить
«прыжок».
Разработанный комплекс программ позволяет достаточно быстро получать характеристики пропускной способности существующих магистралей в конкретных
условиях, а так же достаточно быстро вносить изменения в существующие конфигурации для расчета эффективности этих изменений.
Нагорников Г. И., 11 А класс, Незванов А. И., 10 А класс, МБОУ СОШ №186
Научный руководитель: Н. П. Беломестнова, учитель математики ВКК
Применение алгоритмов шифрования в компьютерных системах
Актуальность темы
1. Появление новых перспектив развития.
2. Устаревание уже имеющихся научных разработок.
3. Важность для всех пользователей ПК.
Цель работы. Изучить секретные системы для их эффективного использования
Задачи:
87
 изучить теоретический материал по данной теме;
 найти и рассмотреть возможные варианты шифров, а также их плюсы и минусы в теории и на практике;
 написать программу, работающую по собственному алгоритму;
 создать сайт;
 составить собственный сборник задач.
В работе рассматривается:
1. Математическая структура секретных систем.
2. Секретные системы (схемы секретных систем, положение о схемах секретных систем).
3. Примеры секретных систем(шифр простой подстановки, одноалфавитный
шифр замены, многоалфавитный шифр замены, диаграммная, триграммная и nграммная подстановки, матричная система коды)
4. Оценка секретных систем (количество секретности, объем ключа, сложность
операции шифрования и дешифрирования, разрастание числа ошибок, увеличение
объема сообщения)
5. Криптография ассиметричных функций (ассиметричная функция, пример
функции, ассиметричной на практике, алгоритм создания открытого и секретного
ключей, шифрование и расшифрование)
В практической части работы нами проведены решение множества задач, составление задач, составление сравнительной таблицы шифров, анализ шифров,
реализована программа для шифрования на языке С++, программа для шифрования
шифром Вижнера на языке Паскаль.
Таким образом, мы:
– изучили теоретический материал;
– провели анализ 6 шифров;
– решили более 60 задач;
– составили таблицу сравнения шифров;
– составили программу на языке программирования Паскаль для шифрования и
расшифрования сообщения шифром Виженера;
– составили собственный сборник задач;
– составлена и реализована на языке С++ программы, работающая по смешанному (замена-перестановка) шифрованию с помощью ключа.
В работе также приведены список использованной литературы и приложение, в
котором представлены исходные коды программ.
Богданов А. К., Семенова Е. К., Муниципальное автономное общеобразовательное
учреждение г. Новосибирска, Гимназия № 11 "Гармония"
Научный руководитель: учитель информатики ВКК, Н. В. Черненко
Программа-игра для обобщения и контроля знаний «Слабое звено»
В нашей гимназии на уроках довольно часто используются игровые технологии. Предлагаемая нами программа была написана и используется для проведения
обобщающего повторения и контроля на уроках.
Программа предназначена для помощи при проведении в школе интеллектуальных игр в формате телешоу "Слабое звено". В ее функции входит ведение таблицы участников, учет суммы выигрыша (общей и для каждого участника в от88
дельности) и его автоматическое начисление, индикация времени каждого раунда и
автоматический вывод вопросов.
Таким образом, программа реализует всю логику начисления очков и перехода
хода между участниками и выводит игровые данные на экран. Все это позволяет
сделать подобные мероприятия более зрелищными, и что немаловажно, более интересными и запоминающимися для участников и зрителей.
Программа выполнена в виде двух модулей: серверного и клиентского. Серверный модуль предназначен для вывода игровых данных. Клиентская часть служит
для управления отображаемыми данными.
Программа написана на языке C++. В качестве среды разработки использовалась IDE Borland С++ Builder 6.0. Для организации графического интерфейса используются визуальные компоненты библиотеки VCL, такие как TEdit, TMemo,
TLabel, TButton и другие. Соединение по локальной сети осуществляется с помощью компонентов TServerSocket и TClientSocket.
Данные игры хранятся в объекте класса GameData, содержащего список вопросов и ответов, список участников и информацию о текущем выигрыше. Логика
игры заложена в методах класса GameData, которые вызываются стандартными
обработчиками событий нажатия на кнопку, перерисовки окна и получения данных
из сети. Такое решение дает возможность относительно быстрой модификации
кода программы в случае необходимости. Текст файла "data.h" с описанием и реализацией класса GameData приводится в приложении Б.
Зюляев Н. В., Мусаткин Р. Ю., МАОУ «Гимназия № 10», г. Новосибирск
Научный руководитель: В. В. Углянская, учитель информатики
Система хранения и оптимизации проектных работ учащихся в отдельно взятом учебном заведении
Главной целью проекта является создание комфортной внутришкольной среды для создания и архивирования проектных работ учащихся и совершенствования их уровня.
При технической реализации идеи проекта был использован модифицированный авторами шаблон Model-view-controller (MVC). Была реализована клиентсерверная технология (со стороны сервера - Debian GNU/Linux 6.0 Squeeze; Apache
2.2., CodeIgniter 2.1.0 – PHP MVC Framework, MySQL server 5.1; со стороны клиента – XHTML, CSS, JavaScript). В качестве библиотек использованы JQuery – библиотека общего назначения, Chosen – удобные выпадающие списки, Brain API –
авторская разработка, осуществляющая всё взаимодействие клиента с сервером.
Визуальная составляющая реализована на XHTML, CSS, JQuery.Effects.
К основным функциям сервиса относятся:
–
система пользователей: регистрация по приглашениям; доступ к персональному аккаунту; определение типов пользователей (обучающийся, выпускник, учитель, администратор);
–
наличие каталога статей: добавление статьи в портфолио и возможность ее редактирования и удаления; поиск статьи по каталогу по 4-м различным
параметрам: по категориям, по авторам, по дате добавления, по популярности; возможность задавать вопросы и оставлять рецензии и комментарии; возможность
89
добавления объектов к статье; сервис обновления, дающий информацию о том,
работали или нет посетители сайта с конкретной статье.
На основе означенных функций были созданы более 60-ти функций и методов,
которые были собраны в единый интерфейс программирования приложений (API).
В соответствие с требуемым функционалом была разработана реляционная база
данных оптимальной конфигурации на языке SQL c использованием сервера баз
данных MySQL.
В конечном счете, своими силами была создана полноценная социальная сеть,
которая уже сейчас является мощным вспомогательным средством образовательного процесса в гимназии.
Тимошенко А. Е., 10 класс, МАОУ Лицей № 9, г. Новосибирск
Научный руководитель: к.п.н. М. Ю. Целебровская, учитель информатики,
М. В. Прохорова
Моделирование работы центральной нервной системы человека
Большинство разделов информатики не носят самостоятельный характер, а скорее являются прикладными в других предметных областях.
Объектом исследования работы является раздел информатики «Логика» и биологии «Центральная нервная система».
Некоторые участки головного мозга реагируют сразу на разные внешние воздействия. Так, например, продолговатый мозг реагирует на любое из воздействий:
свет, звук, касание, движение. Что возможно реализовать с помощью логической
операции «дизъюнкция». Таким образом, рассмотрены реакции головного и спинного мозга на внешние воздействия; создана логическая схема этих процессов с
использованием основных логических элементов.
Работа представляет собой физическую модель логических элементов, реализующих основные процессы реагирования центральной нервной системы (макет).
Созданный макет может быть применен на уроках биологии как демонстрационный объект, отображающий реакцию нервной системы на внешнее воздействие.
Титов Дмитрий, Редченко Константин, Шимов Константин, 11 класс, МБОУ Лицей
Информационных Технологий, г. Новосибирск
Научный руководитель: учитель информатики О. В. Петрякова
Автоматизация мониторинга качественной успеваемости ЛИТ
Для организации управления учебным процессом завучи нашего образовательного учреждения используют мониторинг показателей качественной успеваемости
каждого класса по каждому предмету по итогам каждой четверти с накоплением
данных в течение нескольких лет.
Расчетные формулы:
Абс. успеваемость 
количество _ пятерок  четверок  троек
количество _ учеников _ в _ классе
Кач. успеваемость 
количество _ пятерок  четверок
количество _ учеников _ в _ классе
Вычисление и обработка этих показателей до недавнего времени выполнялось
завучем вручную. Перед нами была поставлена цель: автоматизировать рутинную
90
работу. Это совпало с нашим желанием приобретения знаний и навыков проектирования и обслуживания Баз Данных, которые используются практически во всех
сферах человеческой деятельности.
Существующая БД для образовательного учреждения: «Хронограф» не давала
возможности накопления и выборки требуемых для нас данных, а появившаяся
недавно БД dnevnik.ru только в перспективе придет на смену выполненной нами
работы.
I этап: база данных в среде Excel со сводными таблицами и диаграммами, которая заполняется учителями-предметниками по итогам каждой четверти.
II этап: перевод базы данных в Access путем проектирования структуры связанных таблиц, их нормализации, импорта данных из Excel, создания кнопочной формы, создания запросов на выборку данных для их экспорта в Excel с целью наглядного отображения данных в виде графиков и диаграмм для выполнения анализа.
Имеются трудности контроля вводимых исходных данных на достоверность.
Полученный результат позволит администрации нашего лицея представить документы по качеству образования на аттестацию учебного заведения за прошедшие
пять лет.
Широков Антон, 11 класс, МБОУ «Гимназия №1», г. Новосибирск
Научный руководитель: учитель информатики и ИКТ ВКК, О. И. Сипаренко
Приложение для изучения английского языка MyEnglish
В настоящее время владение иностранными языками играет важную роль в
жизни людей. Человек тратит много времени и денег для того, чтобы повысить
свой уровень владения иностранным языком. Так родилась идея создания приложения, которое может помочь изучать английский язык.
Приложение разработано под устройства iPhone и iPad на языке программирования Objective-C.
«MyEnglish» позволяет изучать английские слова и грамматику. Изучение английских слов возможно в одном из пяти режимов: «Карточки», «Тест», «Диктант»,
«Джамбл», «Виселица». Словарь приложения включает 6800 слов (база данных
SQLite). Различные режимы позволяют сделать процесс изучения английских слов
занимательным и увлекательным.
Изучение грамматики организовано в виде 22 уроков по различным темам.
Каждый урок завершается тестированием.
На данный момент приложения стабильно находится в ТОП-50 в российском
магазине приложений AppStore. За период с мая 2011 по январь 2012 приложение
было скачено 33 000 раз.
Кулешов И. В., Крылова Е. В., Милых С. О., 7, 8 и 10 класс, БОУ ДОД г. Омска
«ГДд(ю)т», г. Омск
Научный руководитель: М. М. Пономарева
Игра «Мой любимый театр» с использованием библиотеки jQuery
Представлен компьютерный аналог городской интеллектуальной игры, посвященной Омскому театру юного зрителя.
91
Цель работы: разработка сайта в виде квестовой игры, посвященной Омскому
ТЮЗу, с использованием возможностей библиотеки jQuery.
В работе использованы следующие методы:
1. Современные стандарты в сайтостроении: для разметки страниц сайта использован язык HTML, для визуального отображения элементов сайта – возможности CSS, для описания поведения элементов – JavaScript.
2. Метод объектно-ориентированного программирования на языке JavaScript.
Использованы возможности библиотеки jQuery, что позволяет существенно повысить скорость и качество разработки динамичных web-приложений. Суть работы с
jQuery: отбираем элементы страницы и выполняем их обработку по формуле $(селектор).метод().
3. Примеры селекторов, использованных в проекте:
1) $('#sort_area_оbjects IMG') – все картинки из области sort_area_оbjects
2) $("#sort_area_boxes DIV") – все блоки из области sort_area_boxes.
4. Примеры методов, использованных в проекте: attr(name), attr(name, value),
css(name), css(name,value), append(content), appendTo(target).
5. На Главной странице использован плагин jQuery ClueTip (всплывающие
подсказки).
6. В заданиях, где происходит перетаскивание картинок в какие-либо «ящики»,
для проектирования пользовательского интерфейса использован модуль UI Plugin:
– взаимодействие с мышью и клавиатурой,
– различные эффекты,
– взаимодействие с элементами страницы: Draggable (перемещение элементов)
и Droppable («сброс» элементов).
Для работы программы необходим браузер.
Результат: разработан сайт в виде квестовой игры из двух этапов:
1. Расщифровка (предлагается 5 заданий, в которых в зашифрованном виде дается ответ на вопрос, который необходимо ввести в поле ввода).
2. Сортировка (предлагается 2 задания, в которых необходимо картинки разделить на группы по «ящикам»).
При создании игры использовалась дополнительно разработанная программа на
языке Java, с помощью которой можно нужным образом расположить картинки в
окне игры и узнать координаты этих картинок.
Павленко А. В., 6 класс, БОУ ДОД города Омска «ГДд(ю)т», г. Омск
Научный руководитель: М. М. Пономарева
Игра «Flash basketball coldBot»
После самостоятельного изучения технологии Adobe Flash CS4 возникла потребность закрепить полученные знания на практике.
Цель работы: разработка компьютерной игры, которую можно использовать в
качестве виртуального симулятора игры в баскетбол.
В работе использован метод объектно-ориентированного программирования.
Проект выполнен на языке Action Script. Работа с объектами описана в программных кодах алгоритмов интеллектуальных виртуальных игроков.
Для работы программы необходимо наличие FlashPlayer.
Результат: разработана компьютерная игра в баскетбол, в которой:
92
1. Реализован графический интерфейс.
2. Разработаны и реализованы алгоритмы управления игроками и баскетбольной площадкой:
- перехват мяча;
- бег и броски интеллектуальных виртуальных игроков;
- действия арбитра.
3. Таблица рекордов с результатами игроков сохраняется в xml-файл.
4. Данные пользователя (логин, пароль, счет) сохраняются на локальном компьютере.
5. Реализована античит-система, которая блокирует несанкционированный доступ к передаче данных.
6. На баскетбольной площадке реализован 3d-эффект приближения и удаления
от камеры игрока и мяча.
7. При загрузке игры показывается часть текста из общих правил. Также свод
правил можно найти в xml-файле rules.xml.
Сташевский Л. Е., Литвинов В. С., Шумаков А. А., 11 класс, МОУ ДОД «ГДд(ю)т», г. Омск
Научный руководитель: М. М. Пономарева
Операционная система JLAS
Компьютер развивается довольно быстро, и зачастую довольно неудобно обновлять его физически. Поэтому можно обобщить вычислительные мощности компьютеров, объединив их в сеть. Сегодня это называется облачными вычислениями, но, к
сожалению, они малоразвиты и исследованы. Существует несколько «облачных»
операционных систем, таких как eyeOS, но у них есть крупный недостаток – это
браузерные системы, нуждающиеся в вычислительных ресурсах, зачастую немалых.
Цель работы: разработать собственную операционную систему, работающую с
облачными вычислениями, чтобы снизить уровень физических и системных требований компьютера.
В разработке ОС были использованы языки C, C++, Assembler, make; реализованы спецификации «Microsoft(c) Fat32», «Multiboot specification 1.6», «TCP/IP»,
«Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual», «UEFI»; среды
разработки Netbeans, vim.
В результате разработана операционная система с характеристиками:
1. Загрузчик поддерживает спецификацию «multiboot», пользователь может
устанавливать и загружать несколько операционных систем.
2. Основная процессорная архитектура – x86, как одна из наиболее популярных.
3. Вытесняющая многозадачность (контроль над переключением задач
полностью ложится на ОС).
4. Способность к расширению. С помощью модулей возможно расширение ОС
без затрагивания кода ядра.
5. Терминал является оболочкой, предоставляющей необходимый интерфейс
для существующих функций в ОС.
6. Модульная поддержка файловой системы Fat32 от Microsoft.
7. Набор функций, называемых системными вызовами, связывает
пользовательские программы с ядром и модулями ОС.
8. Реализация «облачных вычислений» – технологии распределенной
обработки данных.
93
9. Запуск приложений формата ELF (Executable and Linkable Format).
Портирован набор компиляторов GCC (GNU Compiler Collection).
10. Реализация стандартных системных библиотек (библиотека libc).
Вывод: разработана с нуля собственная операционная система, работающая с
облачными вычислениями.
Кулаков Григорий, Овсепян Эдуард, Кемровская обл. г. Киселевск, МБОУ «СОШ
№ 25», 9 класс
Научный руководитель: Н. Г. Маркова
Замена стандартному проигрывателю
Проигрыватель можно написать на любом языке (будь то C++ или Visual Basic),
всё зависит от программиста и его способностей, опыта. Целью данной работы
является получение опыта программирования на языке Delphi и использование
опыта для написания более быстрого, компактного проигрывателя, чем плеер поставляемый корпорацией Microsoft Windows в их операционных системах.
Объектом исследования является плеер (Luminace и Windows Media Player).
Предметом исследования является язык Delphi и среда разработки RAD Studio XE2
Гипотеза исследования: на скорость исполнения программ влияет ряд факторов,
таких как: физическая начинка компьютера; среда разработки программы; алгоритмы, использованные в программе.
В ходе экспериментальной работы мы выяснили, что на скорость работы программы влияет среда разработки, лучше всех себя показала RAD Studio XE2.
У RAD Studio XE2 мощный компилятор и в ней много различных функций
упрощающих написание кода, это довольно объемный продукт для разработки программ, по сравнению с Borland Delphi 7. Мы узнали из источников Интернета, что
Delphi используют в плеерах чаще, чем С++, большинство написаны именно на
Delphi, запускаются и работают они быстрее. Есть ещё один нюанс, заключается он
в том, что быстродействие программы зависит ещё от мастерства (опыта) программиста и от такой важной составляющей, как компьютер.
Далее приступили к созданию наброска будущего плеера, т. е элементов, из которого он состоит.
Позже более глубоко была изучена библиотека Bass. Это позволило создать основу плеера и дало толчок к его последующему модифицированию в процессе всей
исследовательской работы. Плеер является не универсальным, а специализируется
только на воспроизведение аудиозаписей. Так как универсальный проигрыватель
не значит быстрый (хотя на современных компьютерах замедления не заметны, они
видны на старых ЭВМ), то была выбрана узкая специализация.
Бизерт А.А., ВКИ НГУ, 1 курс
Научный руководитель: К. А. Нечунаева
Разработка компьютерной игры «Liens»
В данной работе предложена технология создания логической игры средствами
Free Pascal. Внутренним представлением игры является двумерный массив. Массив
заполняется числами от 1 до 4, в зависимости от цифры выбирается цвет шарика.
94
В игре нужно выставлять шарики в лини из 3х и более шаров, после того шары
удаляются и за каждый шар начисляется по 2 очка. После того как наберёте 1000
очков вы выиграете.
Управление программой производится с помощью меню. Процедура Menu,
включенная в бесконечный цикл, управляет процедурами game и help, реализующими процесс игры и вызов помощи. Также через пункт меню осуществляется
выход из программы. Текст помощи хранится в текстовом файле help.pas. Процедура help осуществляет открытие файла для чтения, построчное чтение текста и
вывод его на экран.
Программа может быть использована развития внимания.
95