Особенности организма с точки зрения физики

1.

ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ
МАТЕРИАЛ
К ПРОЕКТУ
Шерстеникова Тимофея Павловича
9«В» класс
Тема:
«Особенности организма с точки
зрения физики»
МАОУ "Средняя общеобразовательная
школа №13"
1

2.

Цель проекта – это изучение особенностей человеческого
организма с точки зрения физики и расширение общих знаний о
строении организма человека.
– Собрать, изучить и проанализировать собранный
материал в литературе и Интернет-ресурсах;
Задачи:
– проследить, какие физические явления и законы лежат в
основе работы органов человека;
– сделать выводы по полученным результатам.
Объект исследования – организм человека.
Предмет
человека.
исследования – физические процессы в организме
Актуальность нашего проекта состоит в том, что человек, как
часть природы, не должен останавливаться в своем развитии,
наоборот, должен находиться в постоянном процессе мышления,
познавать не только окружающий мир, но и самого себя.
2

3.

Силы, действующие на человека
Любое движение, упражнение, положение тела осуществляется при
взаимодействии сил, оказывающих действие на тело человека.
Внешние
–
это
силы,
действующие
на
человека
извне, при взаимодействии его с
внешними телами (притяжение
Земли,
гимнастические
снаряды,
любые
другие
предметы).
Наибольшее
значение
для
движений человека имеют сила
тяжести, сила реакции опоры и
сила сопротивления среды.
Внутренние силы возникают
внутри тела человека при
взаимодействии частей тела.
Основная активная внутренняя
сила – сила сокращения мышц.
Если силы, действующие на
тело, уравновешены, то оно
находится в покое.
Если же их равнодействующая
не равна нулю, то тело
перемещается в направлении
этой равнодействующей.
3

4.

Деформация. Сила Упругости
Деформацию
сжатия испытывают позвоночный столб, нижние конечности, покровы ступней;
растяжения – верхние конечности, связки, сухожилия;
изгиба – позвоночник, кости таза;
кручения – шея при повороте головы, туловище в пояснице при повороте, кисти
рук при вращении и др.
Мышечная ткань обладает свойством сокращаться и растягиваться, ей
присущи эластичность и упругость, то есть способность восстанавливать свою
форму после прекращения действия деформирующего усилия.
Равновесие. Центр тяжести.
У человека, взявшего груз, положение становится неустойчивым ,
смещается центр тяжести. Для того чтобы вертикаль, проходящая через
центр тяжести, прошла через центр опоры приходится наклоняться.
Почему трудно стоять на одной ноге? Площадь опоры мала. Поэтому
человеку, стоящему на одной ноге, трудно удержать равновесие.
Почему при ходьбе люди размахивают руками? Когда человек перемещает
ногу вперед, вперед смещается и центр тяжести.
4

5.

Рычаги в теле человека
Рычаг – это твёрдое тело, имеющее
ось вращения (КПД 98-100 %)
Рычажными механизмами в скелете
человека являются почти все кости,
имеющие
некоторую
свободу
движения:
кости
конечностей,
нижняя челюсть, череп (точка опоры
– первый позвонок), фаланги
пальцев.
Рука
представляет
собой
совершенный рычаг, точка опоры
которого находится в локтевом
суставе.
Под действием силы рычаг – рука
поднимает груз, находящийся на
ладони. Чтобы удержать груз,
необходимо усилие мышцы, в десять
раз превышающую величину груз.
5

6.

Суставы человека. Сила трения.
Суставы
человека
похожи
на
шарниры:
шаровой
и
цилиндрический: плечевой сустав,
коленный сустав, голеностопный
сустав, локтевой сустав.
В суставе целесообразно с точки
зрения физики смазка – для
уменьшение трения. Поверхности
контактирующих
костей
очень
гладкие (хрящи). Трение тем больше,
чем больше шероховатость, это
особенно существенно при большой
поверхности соприкосновения.
Суставная жидкость уменьшает коэффициент трения в суставе примерно в
20 раз. Поразителен характер действия «выжимающейся» смазки: при
снижении нагрузки на сустав она поглощается губчатыми образованиями
сустава, а при увеличении давления выжимается для смачивания его
поверхности и уменьшения коэффициента трения.
6

7.

Сердечнососудистая система.
Законы гидродинамики. Давление.
Сердечнососудистая
система
человека – это своеобразная
универсальная
транспортная
система в нашем теле.
Среди ее основных функций: снабжение органов и тканей кислородом,
питательными веществами необходимыми для жизнедеятельности, удаление из
тканей вредных веществ.
За счет разности давления крови в сосудах, она устремляется в область более
низкого давления, т.е. течет от артерий к венам. Скорость движения крови в
сосудах обратно пропорционально общей площади их поперечного сечения. В
капиллярной сети кровь встречает сопротивление в несколько тысяч раз больше,
чем в аорте.
Поэтому большая часть давления и тратится на то, чтобы преодолеть это
сопротивление в капиллярах.
7

8.

Дыхание. Газообмен в легких,
тканях и парциальное давление.
Дыхание – это перенос кислорода из окружающей среды внутрь организма
сквозь его покровы, является примером диффузии.
Кислород из воздуха, находящийся в альвеолах, переходит в кровь, а
углекислота покидает кровь и переходит в альвеолярный воздух.
Каждый газ растворяется в жидкости в зависимости от своего парциального
давления.
В концентрации СО2 в крови и его парциальным давлением в альвеолярном
воздухе тоже есть достаточная разность. Она составляет 6-7 мм рт. столба, что
обеспечивает переход СО2 из крови в альвеолярный воздух.
Мы снова убедились в том, что газообмен в легких и тканях
осуществляется по законам физики.
8

9.

Механические колебания
Повторяющиеся движения или изменения состояния называют
колебаниями. Механические колебания совершают желудок и
кишечник, так как перистальтику кишечника можно представить в
виде повторяющихся движений.
Данные движения желудка и кишечника являются для человека
жизненно важными функциями.
В дыхательной же системе примером механических колебаний являются
лёгкие.
9

10.

Орган слуха и законы механики
Нос, носоглотка и ухо (состоящее из наружного, среднего и внутреннего
отделов) анатомически связаны друг с другом.
В нашем ухе находится 1 миллиметр мышц. Это является самой маленькой
мышцей человеческого тела. А расположена она в среднем ухе. Ее функцией
является поддержка одной из крошечных костей внутри уха, которая называется
стремя.
Слуховой проход прекрасно усиливает звуковые волны, из-за чего
интенсивность звука у барабанной перепонки повышается. С
физической точки зрения это объясняется резонансными свойствами
прохода.
Звуковые волны вызывают колебания барабанной перепонки. Далее
механизм, где молоточек и наковальня – рычаги, а стремя –
своеобразный поршень. Все эти косточки связаны между собой
прочными сочленениями и поддерживаются на весу двумя мышцами.
Слуховой нерв улавливает эти импульсы и передает в слуховую зону
головного мозга.
Таким образом, работа органа слуха основана на преобразовании
звуковой энергии в электрическую.
10

11.

Зрение. Оптический прибор.
Большую часть (до 80%) информации об окружающем мире мы
получаем через глаза. Согласно законам физики, собирательная линза
переворачивает изображение предмета. И роговица, и хрусталик
являются собирательными линзами, поэтому на сетчатку глаза
изображение также попадает в перевернутом виде.
Основная особенность глаза как оптического инструмента состоит в
способности рефлекторно изменять оптическую силу глазной оптики в
зависимости от положения предмета.
11

12.

Голосовой аппарат
Голос возникает в результате механических
колебаний двух эластичных складок – голосовых
связок. Они расположены в гортани.
Когда мы начинаем говорить, особые мышцы
сближают голосовые связки и щель
становится уже. Движение воздуха натыкается
на препятствие, при его выдыхании складки
начинают колебаться, и возникает звук, то
есть колебания голосовых связок создает при
движении воздуха через голосовые связки.
Их движениями руководит центральная
нервная система.
Разнообразие звуков создается дальше,
начиная с гортани и кончая полостью рта и
носа.
12

13.

Регуляция температуры тела.
Законы термодинамики.
Температура тела человека остается постоянной вне зависимости от изменений
температуры окружающей среды. Такое постоянство относится только к
температуре внутри организма (37 °С).
Терморегуляция – способность организма поддерживать температуру тела в
определённых границах, даже если температура внешней среды значительно
отличается.
Потери тепла обусловлены физическими процессами:
Теплопередача – передача тепла между телами при их соприкосновении;
Теплоизлучение – отдача телом тепла в виде инфракрасного излучения;
Конвекция – передача тепла от организма окружающей среде через воздух;
Испарение влаги с кожи и со слизистых оболочек в дыхательных путях.
Теплоотдача может расти или уменьшаться в зависимости от скорости
образования тепла и от внешней температуры.
Перегрев вызывает увеличение притока крови к подкожным кровеносным
сосудам для рассеивания тепла и усиливает потоотделение через потовые
железы для его отдачи. Падение температуры приводит к спазму
поверхностных кровеносных сосудов, останавливает потоотделение и
вынуждает выпрямляющие мышцы сокращаться.
13

14.

Практическая часть
В практической части мы проведем небольшой опыт по определению
времени реакции человека, то есть время от момента появления сигнала до
момента начала двигательного ответа.
Цель работы: определить важную характеристику организма человека –
время его реакции.
Приборы и принадлежности: деревянный метр (деревянный цилиндр,
диаметром 20 мм, длиной 1 м.).
Последовательность выполнения работы:
Один из участников опыта прижимает вертикально расположенный
деревянный метр к стене так, чтобы середина метра находилась на
уровне отметки на стене.
Затем, отвлекая внимание стоящего рядом партнера, отпускает метр
в свободное падение. Второй участник должен остановить падение
метра, прижав его к стене, так быстро, как сможет.
Отметив новое положение середины метра, измеряют длину его
пролета h по расстоянию между метками.
Вычисляют время реакции t по специальной формуле.
14

15.

Заключение
В ходе выполнения нашего проекта, изучив литературу и посмотрев множество
информации в сети Интернет, мы пришли к выводу, что человек – это очень
сложная биологическая система, которую необходимо изучать с точки зрения,
как физики, так и других естественных наук: биологии, химии, математики.
Многие действия, происходящие в человеческом организме, полностью
подчиняются законам физики:
- движение человека, сокращение и растяжение мышц (рычаги и шарниры,
силы упругости и трения);
- работа сердца и сосудов (качающий насос и сообщающиеся сосуды, законы
гидродинамики);
- работа лёгких, работа желудка и кишечника (механические
колебания, газообмен и диффузия);
- зрительный аппарат (глаз – оптический прибор);
- голосовой аппарат (вибрация – колебания голосовых связок);
- слуховой аппарат (сообщающиеся сосуды);
- подержание постоянной температуры тела (законы термодинамики).
Закончив свой проект, мы можем сказать, что всё из того, что было задумано
получилось, узнали много нового, интересного и полезного.
15

16.

ДОКЛАД ОКОНЧЕН,
БЛАГОДАРИМ ЗА
ВНИМАНИЕ!!!
16