Báo cáo khoa học đề tài phao cứu sinh cầm tay đặc biệt

- Đặt câu hỏi với đám đông để thu thập ý kiến của mọi người về các tính năng an toàn cần thiết cho sản phẩm phao cứu sinh.. Mụ đí h nghi n ứu Tạo ra phao cứu sinh có nhiều chức năng cứu

CUỘC THI KHKT CẤP QUỐC GIA DÀNH CHO HS TRUNG HỌC

Phần II: NỘI DUNG

Phần III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

LỜI CẢM ƠN

Nhóm nghiên cứu khoa học kĩ thuật lớp 12A1 trường THCS&THPT Hai Bà Trưng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong ban giám hiệu của trường THCS&THPT Hai Bà Trưng, các thầy cô dạy bộ môn hóa học, sinh học, công nghệ, các thầy cô hướng dẫn, đặc biệt bạn Hà Phi Long đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em Gửi lời cảm ơn ban quản lý bề bơi Hoa Cau đã tạo điều kiện cho chúng em thử nghiệm sản phẩm này

TÓM TẮT NỘI DUNG

A Tên dự án/ đề tài:

"PHAO CỨU SINH CẦM TAY ĐẶC BIỆT DÀNH CHO HỌC SINH”

B Tên tác giả/ nhóm tác giả:

ĐỖ TUẤN LINH- 12A1

Nguyên liệu dễ kiếm, rẻ tiền

Có hệ thống định vị, gửi tin nhắn di động khi người gặp nạn

III- NHỮN ỂM MỚI CỦ Ề TÀI

- Sử dụng phản ứng hoá học tạo khí làm căng phao trong thời gian ngắn

- Sản phẩm nhỏ gọn có thêm tính năng báo động và định vị vị trí người gặp nạn

IV- MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Tạo sản phẩm giúp người dùng chủ động trong mọi tình huống và an toàn hơn

V- PHƯƠN PH P N H ÊN ỨU

- Quan sát thực tế để thu thập thông tin thực tiễn

- Đặt câu hỏi với đám đông để thu thập ý kiến của mọi người

về các tính năng an toàn cần thiết cho sản phẩm phao cứu sinh

- Thử nghiệm sản phẩm trên điều kiện thực tế

- Phân tích và tổng kết kinh nghiệm từ các hoạt nghiên cứu

D Một số kết quả chính:

- Phồng phao trong thời gian ngắn

- Hệ thông liên lạc với cơ quan cứu nạn tốt

E Kết luận khoa học:

- Sản phẩm có tính áp dụng thực tế cao

PHẦN I: MỞ ẦU

1 Lý do nghiên cứu

Ở hầu hết các quốc gia trên thế giới, đuối nước là một trong ba nguyên nhân hàng đầu gây tử vong do thương tích không chủ ý, Việt Nam là nước có tỉ lệ cao nhất trong khu vực, gấp 10 lần các nước phát triển Theo thống kê của Bộ Y tế, ở nước ta trung bình mỗi năm có khoảng 3500 trẻ tử vong do đuối nước.(1)

Hiện tượng đuối nước do không biết bơi ở nước ta hiện nay không còn là điều hiếm Thời điểm thường xuyên xảy ra tai nạn đuối nước vào mùa mưa và cũng là kì nghỉ hè hàng năm Chỉ trong vòng 1,5 tháng (từ ngày 30/3/2013 đến 15/5/2013), tại các địa phương như Yên Bái, Hà Nội, Thanh Hóa, Khánh Hòa, Bình Định, Quảng Bình, Quảng Trị, Đắk Lắk, Đắk Nông và Ninh Thuận liên tiếp xảy ra 14 vụ đuối nước, làm

33 học sinh thiệt mạng(2) Ngay chính tại tỉnh Vĩnh Phúc, theo thống kê trong 5 tháng đầu năm 2013 có 10 học sinh chết do tai nạn đuối nước(3)

Nguyên nhân chủ yếu là các

em không biết bơi, không có những hiểu biết chung để phòng tránh nguy cơ đuối nước

và còn do thiếu các thiết bị cứu hộ chuyên dụng

Hiện nay các sản phẩm cứu hộ chuyên dụng ở Việt Nam cũng có nhưng chưa tiện lợi, các sản phẩm phao cứu sinh tự thổi phồng khí đều có giá thành cao

Năm 2009, chúng em đã mất đi một người bạn thân thiết vì đuối nước do một lần

đi chơi sông Điều đó đã gây ra cho chúng em một cú sốc tâm lý, một mất mát to lớn Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn là bảo vệ tính mạng và sự an toàn cho các bạn học sinh

đã đưa nhóm nghiên cứu chúng em đến với dự án “PHAO CỨU SINH CẦM TAY ĐẶC BIỆT DÀNH CHO HỌC SINH”

2 Mụ đí h nghi n ứu

Tạo ra phao cứu sinh có nhiều chức năng cứu hộ, giúp cho những người phải tiếp xúc với môi trường nước đặc biệt là các bạn học sinh chủ động hơn trong mọi tình huống

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu hiện tượng đuối nước ở Việt Nam

- Nghiên cứu về các sản phẩm cứu sinh hiện có trên thị trường

- Nghiên cứu và tìm kiếm các nguyên vật liệu để tạo ra phao cứu sinh cầm tay đặc biệt dành cho học sinh có tính năng tự động bơm hơi và tự động định vị vị trí người gặp nạn

4 Dự kiến kết quả

Sản phẩm hoàn thiện đáp ứng được mục đích và nhiệm vụ đặt ra để có thể được ứng dụng vào thực tế

PHẦN II: NỘI DUNG

A TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1 uối nước là gì?

Đuối nước dùng để chỉ một sự việc mà trong đó khí quản của người gặp nạn

ngâm trong một môi trường chất lỏng, dẫn tới khó thở Kết quả có thể là tử vong hoặc không tử vong, với một số vụ đuối nước không tử vong dẫn đến sự tổn thương hệ thần kinh một cách đáng kể

2 Lứa tuổi nào hay bị đuối nước?

Việt Nam với địa thế nhiều ao hồ, sông ngòi, bãi biển nên tỷ lệ trẻ em bị đuối nước cao nhất nhì khu vực Đông Nam Á, gấp 8-10 lần các nước phát triển Lứa tuổi có

tỷ lệ đuối nước cao nhất là lứa tuổi đang học trung học

3 Thời điểm nào hay xảy ra đuối nước?

Thời điểm thường xuyên xảy ra tai nạn đuối nước chính là dịp nghỉ hè hoặc mùa mưa lũ

Vào mùa hè: các bạn học sinh thường được nghỉ nên nhu cầu vui chơi giải trí và giúp đỡ gia đình tăng cao Do thời tiết khí hậu oi nóng, các bạn ở vùng nông thôn thường rủ nhau ra ao, hồ, sông để tắm và nhảy cầu hoặc đi mò cua, bắt ốc, chăn trâu giúp đỡ gia đình

Các bạn ở thành thị rủ nhau đi du lịch, chụp ảnh, tắm ở những nơi sông suối thiếu an toàn nên nguy cơ bị đuối nước là rất cao

Tỷ lệ học sinh bị đuối nước do bị sạt lở, cuốn trôi, do những vụ đắm tàu, thuyền nghiêm trọng vào mùa mưa lũ cũng rất cao và thường tập trung ở những vùng nông thôn

4 ấn đề phòng hống đuối nướ ở họ sinh

Tai nạn đuối nước là một tai nạn chủ ý có thể phòng tránh được Vì vậy, nâng

cao ý thức của người lớn trong giám sát con trẻ, đẩy mạnh việc tuyên truyền, tập huấn

cho các bạn học sinh những kỹ năng sống (tập bơi, xử lý các tình huống trong nước, kỹ

năng cứu đuối dưới nước, trên bờ…), trang bị những vật dụng cần thiết trong mùa mưa

lũ (áo phao bơi, thuyền bè…) là những giải pháp cần được đẩy mạnh thực hiện để hạn chế tai nạn đuối nước trẻ em

Tai nạn đuối nước không chỉ gây ra thiệt hại về kinh tế mà còn để lại những hậu quả về sức khỏe và tinh thần của nạn nhân, nỗi đau cho gia đình nạn nhân Đuối nước không chỉ là mối quan tâm của gia đình, mà còn là của toàn xã hội Vì vậy, chúng ta phải có các biện pháp phòng chống tai nạn này một cách tích cực nhất

Ố ƯỢN PHƯƠN PH P N H ÊN ỨU

I ối tượng nghiên cứu

- Học sinh trung học

- Phao cứu sinh có chức năng tự động thổi phồng bằng phương pháp mới

phương pháp hóa học và định vị vị trí người gặp nạn

II Phương pháp nghi n ứu

1 Phương pháp điều tra

- Mục đích:

+ Tìm hiểu thống kê số người không biết bơi ở Việt Nam từ đó dẫn đến nguy cơ xảy ra tai nạn đuối nước là rất cao

+ Tìm hiểu nguyện vọng về các tính năng cần có của phao cứu sinh

- Kế hoạch: Khảo sát nhóm đối tượng trên diện rộng thông qua các câu hỏi:

+ Bạn có biết bơi không?

+ Khi gặp phải tình huống đuối nước, cách giải quyết của bạn là gì?

+ Một chiếc phao khi gặp tai nạn đuối nước đã đủ an toàn đối với bạn? + Nếu có một sản phẩm phao cứu sinh, bạn muốn sản phẩm đó mang chức năng gì?

- Tiến hành: Làm phiếu điều tra và khảo sát ý kiến của mọi người, phạm vi điều tra là ở các trường học, các khu dân cư, khu tập thể

2 Phương pháp quan sát

2.1 Quan sát các sản phẩm cứu hộ hiện có trên thị trường

- Kế hoạch và tiến hành quan sát: Đến cơ sở phân phối các dụng cụ cứu hộ và trực tiếp tìm hiểu các đặc điểm của sản phẩm đó thông qua các tiêu chí

khối lượng, kích thước, chất lượng của sản phẩm

- Xử lí dữ liệu: Thống kê và chọn lọc thông tin, kết hợp với thông tin của các sản phẩm khác trên Internet để tính được các thông số cần thiết

2.2 Quan sát tình huống đuối nước

- Kế hoạch quan sát: Cả nhóm cùng quan sát các đoạn video, clip, các phóng sự, bài đăng trên Internet về các mối nguy cơ, nguyên nhân, tình huống xảy ra tai nạn đuối nước

- Tiến hành quan sát: xem lại nhiều lần để quan sát kỹ từng hành động, diễn biến của người gặp nạn rồi mọi người cùng đưa ra ý kiến

- Phân tích rồi rút ra nhận xét về chuỗi phản ứng của người bị đuối nước là khi xảy ra trong tình huống bất ngờ, người gặp nạn không bình tĩnh và có những hành động vùng vẫy, cố gắng ngoi lên mặt nước để lấy dưỡng khí Từ đó nhóm chúng em đưa ra ý tưởng: nếu người đó có một phao cứu sinh đeo bên người với nhiều chức năng an toàn thì khi kéo được dây giật khẩn cấp phao sẽ tự động làm phồng và hệ thống định vị được kích hoạt để báo vị trí người gặp nạn cho gia đình

3 Phương pháp thực nghiệm khoa học

3.1 Phần phao

- Thực nghiệm trong phòng thí nghiệm (thực nghiệm định tính và định lượng)

- Cơ sở khoa học: Dựa trên kiến thức đã được học về phản ứng giữa dung dịch muối NaHCO3 với dung dịch axit H2SO4 tạo ra lượng lớn khí CO2, nước, và muối

Na2SO4 (an toàn)

Phương trình phản ứng: 2NaHCO 3 + H 2 SO 4 -> Na 2 SO 4 + 2H 2 O + 2CO 2

Hình 1: Mô hình thí nghiệm phản ứng hóa học

Bước 2: Mở van để axit H2SO4 chảy xuống từ từ và phản ứng với dung dịch muối NaHCO3 cho đến khi không còn bọt khí sinh ra trong bình đựng muối thì khóa van bình đựng axit H2SO4 Thu khí CO2 bằng phương pháp đẩy nước

Bước 3: Tính lượng CO2 sinh ra, tính lượng muối cần dùng, từ đó tính lượng axit phản ứng vừa đủ với nồng độ hợp lí, đảm bảo an toàn cho người sử dụng

- Xử lí kết quả: Áp dụng kết quả thu được trong phòng thí nghiệm rồi tăng liều lượng muối và axit một cách hợp lí để thu lượng khí vừa đủ làm căng phao

- Kiểm tra lại: Làm thí nghiệm nhiều lần, quan sát tỉ mỉ, tính hiệu suất phản ứng, phần trăm sai số rồi đưa ra kết luận đúng nhất về liều lượng các chất hóa học cần cho phản ứng

2 Thí nghiệm 2: Kiểm tra áp suất cần cung cấp v độ bền của kết cấu phao

- Chuẩn bị: Ống PVC 60(0,1m), nắp ống PVC 60, ống PVC 48(0,1m), nắp ống PVC 48, đầu loe nối 48-21, ren xoáy ống 21, đầu loe nối 60-34, đầu loe nối 60-21, ống PVC 21, van giun xe đạp, van khóa ống nước 21, đầu bịt ống PVC 21, van 1 chiều, phao cứu sinh 2 đầu van, keo dán ống PVC

- Các bước tiến hành

Bước 1: Lắp các bộ phận thành 1 kết cấu như hình 2,3,4

Hình 2: Bản thiết kế hệ thống chứa dung dịch axit

Hình 3: Các loại vật liệu cấu tạo nên sản phẩm

Hình 4: Kết cấu phao 2 lớp, lớp ngoài là ống PVC 60, lớp trong là ống PVC 48 Bước 2: Gắn keo các mối nối

Bước 3: Ban đầu nạp thử 100ml nước vào trong bình chứa rồi khóa van tay, tiếp tục bơm áp suất qua van 1 chiều

Bước 4: Vặn van cho nước thoát ra ngoài và kiểm tra lại kết cấu, kiểm tra tốc độ nước khi thoát ra ngoài

- Xử lí kết quả: Ghi chép những số liệu của lần thí nghiệm thứ nhất, sau đó tăng dần thể tích nước bơm vào trong khoang chứa, áp suất bơm vào khoang chứa dung dịch axit sao cho lượng nước được đưa ra ngoài hoàn toàn mà kết cấu vẫn chắc chắn

- Kiểm tra lại: Làm lại thí nghiệm nhiều lần Sau mỗi lần thử phải ghi chép lại kết quả, kiểm tra lại kết cấu, kiểm tra độ chắc chắn tại vị trí các mối nối

3 Thí nghiệm 3: Gắn và kiểm tra thiết bị định vị

- Chuẩn bị các dụng cụ: ống PVC 48, nắp ống PCV 48, điện thoại Nokia 1280 đã bọc giấy nilon chống nước, thanh gen bọc dây điện

- Các bước tiến hành:

Bước 1: Lắp đặt kết cấu như hình 5 (soạn sẵn tin nhắn khẩn cấp “Con đang gặp nguy hiểm”

Hình 5: Định vị - tay giật khẩn cấp

Hình 6: Tay giật khẩn cấp đồng thời là thiết bị định vị

Bước 2: Nhúng toàn bộ kết cấu định vị vào trong nước và kích hoạt công tắc (gửi tin nhắn)

Bước 3: Sau khi máy bố mẹ đã nhận được tin nhắn báo động thì máy bố

mẹ phải kiểm tra khả năng định vị (soạn sms: TIM {số điện thoại của con} gửi 288)

Bước 4: Sau khi đã định vị được vị trí người gặp nạn, nhấc kết cấu định vị khỏi mặt nước, kiểm tra khả năng chịu nước của kết cấu (kiểm tra điện thoại, giấy bọc nilon)

- Xử lí kết quả: Ghi chép lại kết quả của thí nghiệm, tạo ra các kiều kiện khác có thêm các yếu tố khác tác động vào kết cấu định vị như: nước bẩn, dòng nước mạnh từ

đó điều chỉnh, sửa chữa kết cấu định vị sao cho kết cấu ổn định, chắc chắc, hoạt động tốt

- Kiểm tra lại: Làm lại thí nghiệm ở các điều kiện môi trường khác nhau, ghi chép lại kết quả sau mỗi lần thí nghiệm, kiểm tra lại kết cấu rồi đưa ra kết quả

II Kết quả nghiên cứu

1 Phần phao

1.1 Thể tích phao: Dựa trên kích thước và công thức(5) đã được xây dựng, chúng

em tính được thể tích của loại phao nhóm cần dùng

1.2 Đo lượng khí sinh ra trong quá trình phản ứng, hiệu suất phản ứng của quá

trình và tính toán khối lượng, thể tích của các chất

Tốc độ phản ứng (s)

Thể tích CO2(l)

Hiệu suất phản ứng (%)

dư

Lần 3

H2SO4 (17,94%) + dung dịch NaHCO3

dư

Từ kết quả thí nghiệm: Phản ứng đạt hiệu suất cao nhất khi cho dung dich axit loãng tác dụng với dung dịch muối

 Kết luận:

Khi thực hiện thí nghiệm với kết cấu nhằm đưa ra kết quả về lượng hóa chất cần dung, nhóm nhận thấy hiệu suất phản ứng tang lên đáng kể Qua nhiều lần thí nghiệm nhóm kết luận: Để làm căng phao cần 20(lít) khí sinh ra từ phản ứng giữa 75(g) NaHCO3 hòa tan trong 150ml nước và 160ml dung dịch axit H2SO4 loãng 17,94%

1.3 Bình chứa dung dịch axit

 Kết quả sau 5 lần thí nghiệm:

Áp suất cần bơm vào để đẩy toàn bộ lượng 160ml dung dịch axit ra là từ 70psi đến 75psi

(Trong đó 1psi = 68,046atm)

Như vậy cần bơm vào trong khoang chứa áp suất từ 70psi đến 75psi mỗi lần

2 Kết cấu phần định vị

- Sau các lần thử nghiệm ở các môi trường khác nhau, nhóm đưa ra kết quả: + Phần kết cấu hoạt động tốt

+ Điện thoại không tiếp xúc được với nước

+ Hệ thống gửi được tin nhắn bình thường, điện thoại không bị ảnh hưởng xấu trong môi trường nước

+ Việc kiểm tra, định vị vị trí chính xác

(Khi bình thường) (Khi phao phồng)

(Khi bình thường) (Khi phao phồng)

Hình 8: Thử nghiệm sản phẩm trên thực tế

STT Tên nguyên vật liệu Số liệu Đơn giá Thành tiền

10 Đầu nối loe 60-34 1 cái 10.000đ /cái 10.000đ

13 Đầu bịt ống PVC 48 3 cái 5.000đ / cái 15.000đ

14 Điện thoại nokia 1280 (cũ) 1 cái 250.000đ /cái 250.000đ

15 Sim viettel quản lý gia đình 1 cái 50.000đ /cái 50.000đ

17 Ren nối ống PVC 21 1 cái 2.000đ / cái 2.000đ

18 Dung dịch axit H2SO4 (17,94%) 160ml 5.000đ /1 lít

axit đậm đặc 600đ

1 bao (100g) 4.000đ /bao 4.000đ

+ Sử dụng được nhiều lần, mỗi lần làm căng phao chi phí 5.000đ

+ Cách sử dụng: Đeo sản phẩm bên người, khi gặp trường hợp nguy hiểm thì rút dây khẩn cấp, hệ thống sẽ hoạt động

III Bàn luận

1 Một số sản phẩm phao cứu sinh hiện có trên thị trường

- Phao tròn nhựa Trung Quốc màu cam

- Giá: 350.000đ

- Nâng được khối lượng 80kg

- Áo phao trẻ em

- Giá: 135.000đ

- Nâng đƣợc khối lƣợng 60kg

- Áo phao tự động thổi

- Giá: 1.300.000đ (mất 150.000đ / lần sử dụng)

2 ặ điểm của dự án phao cứu sinh cầm tay đặc biệt dành cho học sinh

- Sản phẩm phao cứu sinh cầm tay đặc biệt dành cho học sinh có nhiều ưu điểm: + Sản phẩm chắc chắn cứu được người gặp nạn trong trường hợp nguy hiểm; gọi, báo động được cho người thân trong gia đình người gặp nạn, hoặc cơ quan cứu hộ về vị trí người gặp nạn để có biện pháp cứu hộ nhanh nhất

+ Nhỏ gọn, dễ sử dụng nên người gặp nạn có thể linh hoạt trong mọi tình huống

+ Sản phẩm an toàn tuyệt đối do bình chứa hóa chất được bảo vệ bằng 2 lớp ống kín, giữa 2 lớp ống là 25(g) muối NaHCO3 dạng bột

+ Thời gian làm căng phao ngắn (2s), do vậy rất phù hợp trong công tác cứu

+ Giúp cho người sử dụng có thể dễ dàng áp dụng

+ Tận dụng được các nguồn nguyên liệu có sẵn, rẻ tiền

+ Dễ dàng tự làm ở nhà mà vẫn đảm bảo sự an toàn, giảm kinh phí mua sắm những sản phẩm cứu hộ khác chỉ có một chức năng

+ Có thể dễ dàng mang theo, đeo bên người, để bên cặp sách đảm bảo sự an toàn cho người sử dụng hàng ngày

+ Kết cấu định vị của sản phẩm có thế tách rời, điện thoại vẫn sử dụng được bình thường

+ Nếu không dùng hệ thống định vị, giá thành của phao chỉ còn 147.200đ + Hiệu quả kinh tế cao

+ Dự án có thể được áp dụng rộng rãi, có thể trở thành một sản phẩm phao cứu sinh thế hệ mới trên thị trường trong và ngoài nước nếu được tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện