ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ НА ТЕМУ: «ФИЗИКА ЧЕЛОВЕКА»

1. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ НА ТЕМУ:«ФИЗИКА ЧЕЛОВЕКА» Исполнитель: Ученица 11 «Е» класса Плаксиева Мария Александровна Руководитель: Кузнецова Мария Казимировна

2. Актуальность работы • Физика является лидером современного естествознания и фундаментом научно-технического прогресса, а оснований для этого достаточно. Физика дала в руки человека наиболее мощные источники энергии, чем резко увеличила власть человека над природой. Физика, ее явления и законы действуют в мире живой и неживой природы, что имеет весьма важное значение для жизни и деятельности человеческого организма и создания естественных оптимальных условий существования человека на Земле. • Человека, как высшую ценность нашей цивилизации, изучает ряд научных дисциплин: биология, антропология, психология и др. Однако создание целостного представления о феномене человека невозможно без физики. Вместе с тем в школьном преподавании сложилась парадоксальная ситуация, при которой глубокая взаимосвязь физики и других наук ускользает от понимания учащихся. Физика для многих ребят кажется бесполезной для жизни наукой. • Поэтому необходимость разрешения этого противоречия определяет актуальность рассмотрения данной темы.

3. Цель исследования: • Формировать умения, применять законы физики для объяснения процессов, протекающих в организме человека.

4. Задачи работы: 1)Собрать и проанализировать научную литературу по данной тематике. 2)Провести ряд экспериментов, объясняющих некоторые процессы, происходящие в организме человека, с точки зрения физики. 3) Сформировать знания о некоторых физических величинах и законах, изучаемых в курсе физики. 4) По результатам исследований доказать применимость законов физики к живому организму.

5. Физика сердечнососудистой системы человека: • Наше сердце – это насос, работающий в импульсном режиме с частотой около 1 Гц. Во время каждого импульса, длящегося примерно 0,25 с, сердце взрослого человека успевает вытолкнуть из себя в аорту около 0,1л крови. Околосердечная жидкость увлажняет, сердце и уменьшает трение при сокращениях сердца. • Способность сердца сокращаться обусловлена тем, что сердечная мышца активируется электрическими импульсами, возникающими в самом сердце.

6. Исследование 1Определение энергозатрат человека по частоте сердечных сокращений. Рассчитать, сколько кДж истратилось на физическую работу за определённое время по формуле профессора Травина: Е=0,014G*t*(0,12f – 7)кДж/мин. Е – энергозатраты в килокалориях G – масса тела в кг t - время в мин f – число сердечных сокращений в мин

7. Диаграмма «Зависимость энергозатрат человека от возраста и от вида физической нагрузки»

8. Выводы по исследованию: 1. О точности результатов нельзя судить, так как в эксперименте принимало участие только 2 человека. 2. Используя формулу, приведённую в эксперименте, можно с лёгкостью рассчитывать энергозатраты человека, совершаемого любую работу. 3. По графикам зависимости энергозатрат человека от возраста и массы тела можно заметить, что при больших физических нагрузках (бег, приседания), взрослый человек тратит на работу больше ккал, чем подросток. 4. Однако в спокойном состоянии энергозатраты взрослого человека вполовину меньше энергозатрат подростка.

9. Физика опорно-двигательного аппарата • Опорно-двигательная система человека представляет собой, с точки зрения механики, совокупность рычагов, удерживающих человека в равновесии. Но это равновесие достигается путем постоянного напряжения поддерживающих систему мышц, так как без них вся совокупность звеньев и сочленений скелета человека крайне неустойчивой. • Основу опорно-двигательного аппарата человека составляют элементы-звенья (суставы), совершающие вращательное движение вокруг неподвижных осей. Активную часть составляют мышцы. Кости скелета действуют как рычаги, которые имеют опоры в сочленениях и приводятся в движение силой тяги, развиваемой при сокращении мышц.

10. Исследование 2 Определение механической работы и мощности, развиваемой человеком при различных видах нагрузки. Часть 1. Определение механической работы, совершаемой человеком при отжимании. Описание работы. 1)отжаться наибольшее число раз (мальчики от земли, девочки от лавки). Число отжиманий – n; 2)с помощью рулетки определить высоту подъема относительно лавочки или земли - h; 3)рассчитать работу за один подъем тела по формуле А = mgh; 4)рассчитать общую работу за n подъемов тела Aобщ = nA

11. Диаграмма зависимости показателей работы от пола и возраста

12. Выводы по исследованию: 1. Опытным путём, используя физическую формулу, можно определить механическую работу, совершаемую человеком. 2. Сравнивая полученные результаты, можно сказать, что наибольшую механическую работу совершает человек в среднем возрасте, имея наибольшую массу тела.(m-103 кг, A-30076 Дж) 3. С возрастом у женского пола прослеживается уменьшение работоспособности.(от 6 до 3 отжиманий, с 1600 Дж до 868 Дж)

13. Часть 2. Определение мощности, развиваемой человеком, при поднятии по лестнице (бегом и шагом). Описание работы. 1) с помощью рулетки измерить высоту одной ступеньки: Sо.2) вычислить число ступенек: n;3) определить высоту лестницы: S = Sо.n;4) если это возможно, определить массу своего тела, если нет, взять приблизительные данные: m, кг;5) вычислить силу тяжести, действующую на ваше тело: F = mg;6) определить работу: А = F.S;7) определить время t, за которое вы поднимаетесь на второй этаж шагом, а затем бегом; 8) рассчитать мощность для обоих случаев по формуле: P=A/t

14. Диаграмма зависимости показателей мощности человека от пола, возраста и физической нагрузки.

15. Выводы по исследованию: 1. Опытным путём, используя физическую формулу, можно определить мощность, развиваемую человеком при различных видах нагрузки. 2. Прослеживается зависимость мощности от массы тела человека и от возраста. 3. Большей мощностью обладает спортивный, с наибольшей массой тела человек.

16. Исследование 3Определение максимальной скорости движения пальца руки человека Выводы по исследованию: 1. Экспериментальным путём, используя физические формулы, можно высчитать скорость пальца человеческой руки. 2. Эксперимент показал, что наибольшей скоростью обладает средний и указательный пальцы руки.

17. Исследование 4Определение объёма и плотности тела человека Выводы по исследованию: 1. Эксперимент показал применимость физической формулы к человеку для определения его плотности. 2. Зная массу и измерив объём человеческого тела, можно с лёгкостью вычислить плотность. 3. По данным нашего эксперимента можно говорить о точности результатов, так как полученные цифры совпадают с табличным значением

18. ВЫВОДЫ ПО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ: 1. Существует взаимосвязь двух наук о природе: биологии и физики. 2. Человеческий организм и его действия также интересны для физики, как и любые другие окружающие природные явления. 3. Законы природы едины. 4. Законы физики применимы к живому организму.