Моделирование санитарно-гигиенического состояния классного помещения

Практическая работа № 1. Определение полезной площади и кубатуры классной
комнаты
. (Приложение 1)

Цель работы: построение и исследование компьютерной модели определения
и оценки полезной площади и кубатуры классной комнаты.

Используемые программные средства: табличный процессор MS Excel.

I-й этап. Уточнённая постановка задачи.

Необходимо рассчитать площадь пола и кубатуру классной комнаты,
предварительно измерив с помощью рулетки длину, ширину и высоту класса. Затем
определить площадь и кубатуру в пересчёте на одного ученика.

II-й этап. Разработка модели.

Информационная модель.

Объект Параметры
название значения
Классная комната l – длина комнаты, м;
b – ширина комнаты, м;
h – высота комнаты, м;
q – количество посадочных мест, шт.
исходные данные
исходные данные
исходные данные
исходные данные
s – площадь пола,м2;
v – кубатура, м3;
s1– площадь в пересчёте на одного ученика, м2;
v1 – кубатура в пересчёте на одного ученика, м3.
расчётные данные
расчётные данные
расчётные данные
расчётные данные

Математическая модель.

Расчёт площади пола:
s = l* b, где l – длина классной комнаты (м), b – ширина классной комнаты
(м).

Расчёт кубатуры классной комнаты:
v = s* h, где s – площадь пола (м2), h – высота помещения (м).

Расчёт площади и кубатуры помещения, приходящиеся на одного ученика:
s1 = s/q, где s – площадь пола (м2), q– количество посадочных мест;
v1 = v/q, где v – кубатура помещения (м3), q– количество посадочных
мест.

Компьютерная модель.

Для моделирования выберем среду табличного процессора. В этой среде
информационная модель представляется в виде таблицы, которая содержит две
области – исходные данные и расчётные данные (результаты).

1. Введите в верхнюю часть таблицы исходные данные по образцу:

A B C D E F G
1. Определение полезной площади
и кубатуры классной
комнаты
2. Исходные данные: Информатика Физика История Литература Химия
3. Длина класса l(м) 8,2 8 5,1 8,2 7,9
4. Ширина класса b(м) 5,55 5,4 5,55 5,55 5,4
5. Высота класса h(м) 2,95 2,95 2,95 2,95 2,95
6. Количество посадочных мест q(шт) 8 22 18 22 18

2. Заполните область результатов по образцу:

A B C D E F G
7 Результаты:
8 Площадь пола s, м2 Формула 1 Заполнить вправо
9 Кубатура помещения v, м3 Формула 2 Заполнить вправо

Используйте приведённые ниже формулы. Столбцы D, E, F, G и т.д. заполните
аналогичными формулами.

III-й этап. Компьютерный эксперимент.

Тестирование. Проверить правильность ввода формул.

Эксперимент 1. Произвести расчёты площади и кубатуры помещения,
приходящиеся на одного человека.

Эксперимент 2. Исследуйте полученные результаты на соответствие
санитарно-гигиеническим нормам.

Эксперимент 3. По результатам расчётов постройте диаграмму площади и
кубатуры помещений, приходящихся на одного человека.

Проведение исследования.

1. Введите в таблицу расчётные формулы (3) и (5) по образцу. Столбцы D, E, F,
G и т.д. заполните аналогичными формулами.

2. Введите в таблицу расчётные формулы (4) и(6) по образцу. Заполните
аналогичными формулами столбцы справа.

A B C D E F
10. Площадь в пересчёте на одного ученика,
(s1,м2)
Полученный результат Формула 3 Заполнить вправо ….
11. Санитарно-гигиеническая норма – 2,0 Формула 4 Заполнить вправо
12. Кубатура в пересчёте на одного ученика,
(v1,м3).
Полученный результат Формула 5 Заполнить вправо
13. Санитарно-гигиеническая норма – 4–5 Формула 6 Заполнить вправо
Ячейка Формула
С8 = C4*С5 (1)
С9 = С8*С6 (2)
С10 = С8/С7 (3)
С11 = ЕСЛИ (С10=2;»Норма»; ЕСЛИ(С10>2;»Нарушение с +»;
«Нарушение СанПИНа»))
(4)
С12 =С9/С7 (5)
С13 = ЕСЛИ (И (С12>=4;С12< =5);"Норма"; ЕСЛИ (С12>5;»Нарушение с +»; “Нарушение СанПИНа»)) (6)

3. Выделите необходимые расчётные столбцы и постройте диаграмму.

IV-й этап. Анализ результатов моделирования.

  1. Оцените по диаграмме полезную площадь и кубатуру классной комнаты.
  2. Сделайте вывод о соответствии полученных результатов
    санитарно-гигиеническим нормам.
  3. Подумайте, рационально ли используется площадь помещения?
  4. Что необходимо изменить для улучшения условий труда?

Практическая работа № 2. Изучение естественной освещённости помещения.
(Приложение2)

Цель работы: построение и исследование компьютерной модели определения
и оценки светового коэффициента и коэффициента заглубления для учебного
помещения.

Используемые программные средства: табличный процессор MS Excel.

I-й этап. Уточнённая постановка задачи.

Свет обладает высоким биологическим действием, способствует росту и развитию
организма, обеспечивает нормальную работу зрительного анализатора. От
надлежащего уровня естественного освещения зависит как здоровье школьников, так
и успехи в учёбе.

Перед тем, как вы приступите к изучению естественной освещённости помещения,
необходимо с помощью рулетки измерить высоту и ширину окон.

II-й этап. Разработка модели.

Информационная модель.

Объект Параметры
название значение
Классная комната а – ширина окон (м);
b – высота окон (м);
h – высота верхнего края окна над полом (м);
ап – длина класса (м);
bп – ширина класса (м);
исходные данные
исходные данные
исходные данные
исходные данные
исходные данные
s – площадь окон (м2);
sо – площадь застеклённой части окон (м2);
sп – площадь пола (м2);
СК – световой коэффициент;
КЗ – коэффициент заглубления.
расчётные данные
расчётные данные
расчётные данные
расчётные данные
расчётные данные

Математическая модель.

  1. Зная высоту и ширину окон, рассчитать общую площадь окон по формуле:
    s = а* b.
  2. Рассчитать площадь застеклённой части окон (10% общей поверхности окон
    приходится на переплёты) по формуле: sо = s – 0,1*
    s.
  3. Зная длину и ширину класса, рассчитать площадь пола по формуле: sп
    = ап * b
    п .
  4. Подсчитать световой коэффициент (СК) по формуле: CK = sо /
    sп .
  5. Определить коэффициент заглубления, т.е. отношение высоты верхнего края
    окна над полом к глубине (ширине) класса по формуле: КЗ = h / а.

Компьютерная модель.

Для моделирования выберем среду табличного процессора. В это среде
информационная модель представляется в виде таблицы, которая содержит две
области – исходные данные и расчётные данные (результаты).

Ввести в верхнюю часть таблицы исходные данные, а в расчётную часть,
расположенную ниже, – следующие формулы:

Ячейка Формула
С10 = C$4*С$5 (1)
С11 = С$10-0,1*С$10 (2)
С12 = C$6*С$7 (3)
С13 = С$11/С$12 (4)
С14 = ЕСЛИ (И(C$13 >= 1/6;C$13 < = 1/4);"Норма"; “НЕ соответствует") (5)
С15 = C$8/C$7 (6)
С16 = ЕСЛИ(C$15 >= 1/2;»Норма»; “Нужно исправить») (7)

1. Заполните область данных по образцу:

A B C D E F
1 Естественная

освещенность класса

2 Помещение Информатика Химия
3 Исходные данные:
4 b
5 а
6 h
7 ап
8 bп

2. Заполните область результатов по образцу, используя приведённые выше
формулы:



A B C D E F
9 Результаты:
10 s Формула 1 Заполнить вправо
11 sо Формула 2 Заполнить вправо
12 sп Формула 3 Заполнить вправо
13 СК Результат Формула 4 Заполнить вправо
14
15 КЗ Результат Формула 6 Заполнить вправо
16

III-й этап. Компьютерный эксперимент.

Тестирование. Проверить правильность ввода формул.

Эксперимент 1. Исследуйте полученные результаты светового коэффициента
и коэффициента заглубления на соответствие санитарно-гигиеническим нормам,
учитывая следующую информацию: световой коэффициент для учебного помещения
должен составлять 1/4 – 1/6 площади пола; коэффициент заглубления – не менее
1/2.Для расчётов воспользуйтесь формулами (5) и (7):

13 СК Результат
14 Санитарно-гигиеническая норма Формула 5 Заполнить вправо
15 КЗ Результат
16 Санитарно-гигиеническая норма Формула 7 Заполнить вправо

Эксперимент 2. Изменяя значения данных, подберите такие, чтобы
световой коэффициент и коэффициент заглубления соответствовали
санитарно-гигиеническим нормам.

Анализ результатов моделирования.

По результатам компьютерного эксперимента ответьте на вопросы.

  1. Что не учтено в решении задачи? (Следует учитывать отражающую
    способность окрашенных поверхностей стен: она составляет для белой
    поверхности 80%, светло-жёлтой – 60%; светло-зелёной – 40%; светло-голубой –
    30%; тёмно-голубой – 6%. Загрязнённые стены отражают в 2 раза меньше света,
    чем только что выкрашенные или вымытые).
  2. Внесите предложения об улучшении естественной освещенности помещения.

Практическая работа № 3. Оценка параметров микроклимата помещения.
(Приложение3)

Цель работы: построение и исследование компьютерной модели,
реализующей анализ результатов измерений и наблюдений.

Используемые программные средства: текстовый процессор MS Word,
табличный процессор MS Excel.

I-й этап. Уточнённая постановка задачи.

Микроклимат закрытого помещения – один из ряда важных показателей
санитарно-гигиенического состояния помещений. Микроклимат закрытого помещения –
это тепловое состояние среды, зависящее от температуры, влажности, скорости
движения воздуха.

Для построения модели оценки параметров микроклимата помещения необходимо
иметь информацию, полученную на уроках экологии с помощью оборудования и
материалов (сухой термометр на деревянном штативе, психрометр аспирационный,
кататермометр шаровой, электрическая плитка, химический стакан с водой,
секундомер).

II-й этап. Разработка модели.

Информационная модель.

Для моделирования выберем среду текстового процессора. В это среде
информационная модель представлена в виде прямоугольной таблицы.

Объект Параметры Действия
название значения
Температура воздуха t1 – температура на расстоянии 0,2 м от
наружной стены;
t2 – температура в центре помещения;
t3 – температура на расстоянии 0,25 м от внутреннего угла
комнаты.
исходные данные

исходные данные

исходные данные

1. Снимают показания термометра
на высоте 1,5 м от пола
в трёх точках по диагонали. Термометр устанавливают на 15 мин в каждой
точке.
tср – средняя температура воздуха в
помещении.
расчётные данные 2. Вычислить среднюю температуру
воздуха в помещении (tср)
Относительная влажность воздуха t – показания сухого термометра;

t1
показания влажного термометра.

исходные данные

исходные данные

1. Конец влажного термометра,
обернутого материей,
смачивают дистиллированной водой.
2. Включают вентилятор.
3. Через 3–4 минуты после начала
работы вентилятора на высоте 1,5 м от

пола снимают показания сухого и влажного термометра.
f – максимальная влажность при температуре влажного
термометра;
F – максимальная влажность при температуре сухого термометра;
B – барометрическое давление в момент исследования;
K – абсолютная влажность, г/м3;
R – относительная влажность воздуха, %.
определяется по таблице, прилагаемой к прибору
определяется по таблице, прилагаемой к прибору исходные данные
расчётные данные

расчётные данные

4. Расчёт абсолютной влажности (K).

5. Расчёт
относительной влажности (R).

Скорость движения воздуха t1 – температура 38оС;

t2
– температура 35оС;

С – время охлаждения прибора от 38оС до 35оС,сек.

исходные данные

исходные данные

исходные данные

1. Погрузить кататермометр в стакан с
горячей
водой(60-80оС) и выдержать до
тех пор, пока не установится
температура 38оС.
2. Вытереть насухо прибор и сразу же повесить его в центре помещения на
высоте 1,5 м от пола.
3. С помощью секундомера отмерить
время, в течение которого
кататермометр охладиться до 35оС.
F – фактор кататермометра;
Н – величина охлаждающей способности;
tком – средняя температура воздуха помещения;
Q – количество тепла, теряемое с 1 м2 поверхности резервуара
при снижении температуры на 1оС;
V – скорость движения воздуха, м/с.
указан на приборе

расчётные данные

расчётные данные (tср)

расчётные данные

расчётные данные

4. Определить величину охлаждающей способности (Н)

Провести три измерения и вычислить среднее значение Н.

5. Определить количество тепла (Q).

6. Рассчитать скорость движения воздуха (V).

Компьютерная модель.

Для моделирования выберите среду табличного процессора. Введите исходные
данные и выполните необходимые расчёты, используя образец:

Ячейка Формула
F5 = СРЗНАЧ($A$5:$C$5) (1)
F8 = C8 – 0,5*(A8 – B8)*E8/755 (2)
G8 = $F$8/$D$8*100 (3)
F11 = D11/C11 (4)
F14 = СРЗНАЧ(F11:F13) (5)
G14 =(A11 + B11)/2-$F$5 (6)
H14 = (($F$14/$G$14 – 0,2)/0,4)^2 (7)

Полученные данные занесите в таблицу, помещённую на этом же листе.

III-й этап. Компьютерный эксперимент.

Исследуйте полученные данные о температуре, влажности, скорости движения
воздуха на соответствие санитарно-гигиеническим нормам, учитывая следующую
информацию.

Показатели санитарно-гигиенических норм микроклимата учебного помещения.

Период года Температура, оС Относительная влажность, % Скорость движения воздуха, м/с
Тёплый 20–22, 23–25 60–40, 60–40 0,2; 0,3
Холодный и переходный 18-22 65 0,2

Примечание. В районах с высокой относительной влажностью допускается
принимать влажность до 75%..

Ячейка Формула
C18 = ЕСЛИ (И(B18 < = 25;B18 >= 20);»Норма»;»Нарушение
СанПИНа»)
(8)
E18 = ЕСЛИ(И(D18 < = 60;D18 >= 40);»Норма»;»Нарушение
СанПИНа»)
(9)
G18 = ЕСЛИ(И(F18 < = 0,3;F18 >= 0,2);»Норма»;»Нарушение
СанПИНа»)
(10)

IV-й этап. Анализ результатов моделирования.

  1. Используя полученные результаты, дайте оценку микроклимата классного
    помещения.
  2. Подумайте, можно ли сразу выполнить поставленную задачу?
  3. Что бы вы предложили для улучшения микроклимата классного помещения?

Литература.

  1. Информатика и ИКТ. Задачник по моделированию. 9–11-е классы. Базовый
    уровень/Под ред. проф. Н.В.Макаровой. – Питер, 2007. – 192 с.:ил.
  2. Школьный практикум. Экология. 9 кл./ Пасечник В.В.
    М.: Дрофа, 1998. – 64 с.



Следующий: