В исследовательской работе представлено исследование физических основ питания человека, на основе анализа собственной программы питания.
Материал работы рассмотрен сквозь призму физических законов, лежащих в основе деятельности человека как биологической системы. Выполненное исследование лежит на стыке школьных курсов физики и биологии и выполнен как метапредметный проект, имеющий практическое применение. Исследование способствует формированию культуры здоровья школьников, пропаганде здорового образа жизни. В процессе выполнения получен экспериментальный материал, на основе которого проведен анализ факторов, влияющих на здоровье школьников.
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 144.92 КБ |
МАОУ «Лицей №4»
Проблемы питания подростков:
как сохранить здоровье?
Выполнила ученица 10б класса
Карпова Анна
Руководитель: Хоченкова Т.Е.,
учитель физики
2017-2018
Содержание
Введение 3
Теоретическая часть 4
Актуальность 5
Практическая часть 7
Используемая литература 11
Приложение 12
Введение
Почему я выбрала именно эту тему? Я считаю, здоровье держится на питании. Питание – это необходимая потребность любого человека. От того, как и чем мы питаемся, зависит состояние здоровья, работоспособность, настроение и многое другое.
Современный человек очень мало уделяет времени процессу питания, заменяя его перекусом на «ходу», т.е. питается высококалорийной и жирной пищей. Такая еда быстро приносит чувство насыщения, но очень вредна для здоровья. К неправильному питанию также относится очень плотный ужин перед сном и скудность рациона питания.
Сохранение, восстановление энергии - это главная задача для человека. Если мы будем рассматривать какой-либо процесс, то заметим, что часть энергии переходит на уровень ниже и тем самым «обесценивается». Когда происходит процесс обмена веществ, при распаде сложных питательных веществ, происходит освобождение энергии, которая значима для благоприятной жизнедеятельности организма. Источником тепла в организме служат химические процессы, протекающие в нем, когда мы употребляем пищу. В организме работа совершается благодаря изменению внутренней энергии.
Все больше людей сегодня занимается спортом, который неотделим от здорового, правильного питания. В тоже время около 19% школьников имеют расстройство пищевого поведения, страдают анорексией или булимией. Я - подросток, а подростковый период – важный этап развития организма, благодаря которому завершается формирование скелета, происходит гормональная перестройка организма и многое другое. Именно в это время фактор питания приобретает большое значение, поэтому исследование актуально.
Эта тема важна для меня, так как я хочу знать о тех потерях энергии, которые происходят в моем организме, и как их можно восполнить.
Область исследования: энергетическая ценность питания подростка.
Предмет исследования: энергетический баланс организма подростка.
Цель исследования: вычисление энергетического баланса организма подростка, разработка принципов рационального питания для школьников.
Гипотеза: составление своей программы питания необходимо для здорового образа жизни, хорошего самочувствия, сохранения жизненных сил.
Задачи:
• познакомиться с методикой подсчета калорийности продуктов, энергетических поступлений и затрат организма человека;
•научиться рассчитывать калорийность своего суточного питания;
• рассчитать суточные энергозатраты подростка;
• рассчитать процент восполнения потерянной энергии через один из источников жизненной силы – пищу;
•сформулировать принципы рациональной системы питания.
Методы исследования: изучение научной литературы, беседа, наблюдение, эксперимент, метод математической обработки полученных данных.
Практическая значимость: результаты исследования могут быть использованы на уроках физики, биологии, во внеурочной деятельности, для составления программы питания школьников.
Теоретическая часть
Что такое энергия?
Энергия - это то, что может оказывать какое-либо воздействие на окружающую среду, а также мера этого воздействия. Энергия является двигателем материальных тел.
Энергия не возникает из ничего и никуда не исчезает, она только переходит из одного вида в другой. Вследствие существования закона сохранения энергии понятие «энергия» связывает все явления природы.
История возникновения термина «энергия»
Первым термин «энергия» применил Томас Янг в 1808 году. Ранее же употреблялся термин «жизненная сила», который еще в XVII веке ввел Лейбниц, определив его как .
При сгорании топлива выделяется энергия, которая образуется при соединении атомов в молекулу. Найти значение полученной энергии можно используя формулу: Q = qm [1], где q – удельная теплота сгорания топлива, а m – его масса.
В 1829 году Кориолис впервые применил термин «кинетическая энергия, а термин «потенциальная энергия» был установлен Уильямом Рэнкин в 1853 году. Вследствие опытов Джоуля, Майера, Гельмгольца были найдены ответы на вопросы о преобразовании механической энергии в тепловую. Эти исследования помогли сформулировать первый закон термодинамики. Теория Эйнштейна установила связь энергии с массой.
Теорема Нетер показала, что закон сохранения энергии выходит из принципа однородности времени, по которому физические процессы в одинаковых системах протекают одинаково, даже если они начинаются в разное время.
Как организм получает энергию?
Клетки организма получают энергию в результате распада аденозинтрифосфата (АТФ). Это универсальный источник энергии всех биохимических процессов в организме. Образуется АТФ благодаря расщеплению полезных веществ, поступающих к нам в организм с пищей. Этот процесс протекает, как под действием кислорода, так и без него. Без кислорода, как правило, расщепляется глюкоза. При этом организм получает энергию моментально, но ее не хватает на большое время, так как расщепление происходит не полное, а в мышцах из-за этого накапливаются продукты распада.
Организму нужна энергия, он извлекает ее из пищи и кислорода. Если человек ведет активный образ жизни, то ему нужно больше энергии. Поэтому очень важно уметь правильно составить свой рацион питания, так как энергетическая ценность разных продуктов отличается. Рассмотрим различные компоненты питания, виды питательных веществ, необходимых человеку для полноценной жизнедеятельности.
Углеводы – это важнейший источник энергии, поэтому не правы те, кто начинает отказываться от них в угоду снижения веса. Еда должна быть сбалансированной. А вот витамины и минералы энергии сами по себе не дают, будьте осторожны с вегетарианством. Хотя витамины крайне необходимы организму, так как они участвуют в процессах энергетического обмена.
Например, белки организм бережет и старается не использовать для выработки энергии, потому что это строительный материал для новых клеток, но при дефиците питательных веществ организм берет белки.
Жиры играют значительную роль при процессах окисления. И от них нельзя отказываться, потому что щитовидная железа определяет скорость работы организма
Надпочечники выделяют гормоны, которые воздействуют на обмен веществ. При гневе или страхе излишняя энергия начинает влиять на сердце или другие органы, вызывая сильное сердцебиение и неприятные ощущения.
Еще в детстве мама мне говорила: «Ешь больше, а то будешь слабенькой». Сейчас, когда я начала серьезно тренироваться, тренер всегда говорит: «Нужно есть за 2 часа до тренировки, иначе не хватит энергии на серьезные нагрузки»
Мне стало интересно, как еда влияет на уровень энергии в организме. Я узнала, что с пищей мы получаем энергию и строительный материал для нашего организма. Значит, наше здоровье зависит от нашего питания. Данная тема очень заинтересовала меня. И я решила исследовать энергетический баланс и составить программу питания для подростков.
Я поинтересовалась у своих одноклассников, что они знают о правильном питании и соблюдают ли они его. Для этого я составила анкету (Приложение 1, вопросы анкеты) и опросила учеников 10 классов МАОУ «Лицей №4».
Современные подростки любят и часто посещают заведения быстрого питания, а еда, которая там подается, вредит нашему здоровью.
Из данного опроса я сделала вывод, что эта тема актуальна так же для моих ровесников, потому что большинству из них нужно следить за своим питанием, чтобы в дальнейшем не навредить своему здоровью. Поэтому эта исследовательская работа является актуальной.
Практическая часть
Чтобы найти пути решения этой проблемы, я исследовала собственную программу питания, чтобы понять, насколько она сбалансирована. Для подсчета энергетической ценности питания за день на основе формулы [1] я составила программу подсчета калорийности питания c использованием Microsoft Excel. Таблицы энергетической ценности продуктов и энергетических затрат приведены в приложениях 2,3. В процессе перевода энергетической ценности питания из ккал в Дж мной применялся онлайн калькулятор перевода [8].
Рассмотрим пример расчета энергетической ценности питания за первый день.
На завтрак съедено 200г овсяной каши на молоке, получено 1624 кДж энергии. На обед съедено 167 г борща с говядиной, получено - 928кДж, кроме того калорийность 77 г жаренных куриных котлет (573кДж) вместе с 16 г жареного картофеля (138 кДж) составила 711 кДж. На ужин – перекус - 50г кураги, энергетическая ценность - 565 кДж.
Подсчитаем энергетические затраты организма в первый день. В целом, за день, потрачено час на одевание. Для подсчета энергетических затрат обратимся к таблице 2 в приложении 3. Следовательно, на данный процесс потрачено 305кДж. Время, затраченное на прием пищи, 3 часа - потрачено 915 кДж энергии. Постель, стол, комната убирались и разбирались около часа, затраты энергии - 828 кДж. 1 час я выполняла домашнее задание и потратила 658кДж.
В течение недели я подсчитывала полученную и затраченную за день энергию, чтобы исследовать энергетический баланс своего организма, проанализировать его и сформулировать принципы правильного рациона питания школьника.
Первый день
Прием пищи | Продукты | Полученная энергия, кДж | Вид физической активности | Затраченная энергия, кДж | Разность энергий, кДж |
Завтрак | Овсяная каша на молоке | 1624 | Одевание | 305 | |
Обед | Борщ с говядиной | 928 | Прием пищи | 915 | |
Котлеты куриные жареные | 573 | Уборка постели | 828 | ||
Картофель жаренный | 138 | Сидячая работа | 658 | ||
Ужин | Курага | 565 | |||
Итог | 3828 | 2706 | 1122 |
Вывод: полученной энергии больше чем затраченной. В данном случае нужно ограничить прием пищи или увеличить физическую активность
Второй день
Прием пищи | Продукт | Полученная энергия, кДж | Виды физической активности | Затраченная энергия, кДж | Разность энергий, кДж |
Завтрак | Рисовая каша на молоке | 898 | Одевание | 305 | |
Обед | Суп грибной с картошкой | 502 | Прием пищи | 915 | |
Отбивная свиная | 1737 | Уборка постели | 828 | ||
Макароны отварные | 789 | Баскетбол | 2084 | ||
Чай зеленый | 0 | Спокойная прогулка | 1075 | ||
Булочка | 182 | Сидячая работа | 658 | ||
Ужин | Бананы | 1595 | |||
Салат из помидоров, огурцов и перца | 71 | ||||
Итог | 5774 | 5865 | -91 |
Вывод: полученная энергия примерно равна затраченной. Значит, организм находится в состоянии энергетического баланса.
Третий день
Прием пищи | Продукт | Полученная энергия, кДж | Виды физической активности | Затраченная энергия, кДж | Разность энергий, кДж |
Завтрак | Омлет | 898 | Одевание | 305 | |
Обед | Суп гороховый | 376 | Прием пищи | 915 | |
Мясо по-французски | 2035 | Уборка постели | 828 | ||
Салат из помидоров, огурцов и перца | 71 | Баскетбол | 2084 | ||
Чай зеленый | 0 | Спокойная прогулка | 1075 | ||
Булочка | 182 | Сидячая работа | 658 | ||
Ужин | Шоколад молочный | 462 | |||
Чай зеленый | 0 | ||||
Итог | 4024 | 5865 | -1841 | ||
Вывод: полученная энергия меньше чем затраченная. Человек испытывает дискомфорт, усталость. В таком случае нужно увеличить прием пищи или снизить нагрузки.
Четвертый день
Прием пищи | Продукт | Полученная энергия, кДж | Виды физической активности | Затраченная энергия, кДж | Разность энергий, кДж |
Завтрак | Сырники из творожной массы | 2401 | Одевание | 305 | |
Обед | Куриный суп с лапшой | 475 | Прием пищи | 915 | |
Плов с говядиной | 1529 | Уборка постели | 828 | ||
Салат из помидоров, огурцов и перца | 71 | Баскетбол | 2084 | ||
Вишневый сок | 342 | Плавание | 1426 | ||
Шоколад молочный | 462 | Сидячая работа | 658 | ||
Ужин | Мандарин | 770 | |||
Курага | 226 | ||||
Итог | 6276 | 6216 | 60 |
Вывод: полученная энергия примерно равна затраченной. Значит, организм находится в состоянии баланса.
Пятый день
Прием пищи | Продукт | Полученная энергия, кДж | Виды физической активности | Затраченная энергия, кДж | Разность энергий, кДж |
Завтрак | Творог полужирный | 2400 | Одевание | 305 | |
Бананы | 364 | ||||
Обед | Рассольник | 425 | Прием пищи | 915 | |
Мойва | 1114 | Уборка постели | 828 | ||
Картофель вареный | 586 | Баскетбол | 2084 | ||
Чай зеленый | 0 | Плавание | 1426 | ||
Шоколад молочный | 1778 | Сидячая работа | 658 | ||
Ужин | Чай зеленый | 0 | Игра на гитаре | 334 | |
Булочка | 182 | ||||
Итог | 6849 | 6550 | 299 |
Вывод: полученная превышает затраченную энергию, но организм в этом случае будет находиться в балансе.
Шестой день
Прием пищи | Продукт | Полученная энергия, кДж | Виды физической активности | Затраченная энергия, кДж | Разность энергий, кДж |
Завтрак | Творог полужирный | 2400 | Одевание | 305 | |
Овсяная каша | 1353 | ||||
Бананы | 462 | ||||
Обед | Суп грибной с картошкой | 624 | Прием пищи | 915 | |
Семга на пару | 817 | Уборка постели | 828 | ||
Рис отварной | 895 | Бег(11км/ч) | 2426 | ||
Чай зеленый | 0 | Плавание | 1426 | ||
Яблоки сушенные | 245 | Гимнастические упражнении | 1580 | ||
Ужин | Чай зеленый | 0 | Игра на гитаре | 334 | |
Мандарин | 770 | ||||
Булочка | 182 | ||||
Итог | 7748 | 7814 | -66 |
Вывод: полученная энергия примерно равна затраченной. Значит, организм находится в состоянии энергетического баланса.
Седьмой день
Прием пищи | Продукт | Полученная энергия, кДж | Виды физической активности | Затраченная энергия, кДж | Разность энергий, кДж |
Завтрак | Рисовая каша | 1497 | Одевание | 305 | |
Курага | 226 | ||||
Обед | Суп гороховый | 624 | Прием пищи | 915 | |
Котлеты куриные жареные | 1491 | Уборка постели | 828 | ||
Чай зеленый | 0 | Спокойная прогулка | 1326 | ||
Ужин | Салат из помидоров, огурцов и перца | 71 | Игра на гитаре | 334 | |
Гимнастические упражнения | 1580 | ||||
Итог | 3909 | 5288 | -1379 | ||
Вывод: полученной энергии меньше чем затраченной. В данном случае нужно ограничить физическую нагрузку или увеличить количество потребляемой пищи.
Заключение
На основе данного исследования можно сделать вывод, что самочувствие, физическое состояние нашего организма напрямую зависит от энергетического баланса. Нужно ответственно подходить к выбору продуктов питания. Благодаря данному исследованию я составила программу питания для подростков, сформулировала принципы рационального питания:
Я рассказала о ней ребятам, чтобы уменьшить риск заболеваний и предупредить моих ровесников об опасности, которая им грозит, если они не задумаются о собственном питании.
Чтобы узнать помогла ли моя программа подросткам, я провела повторное анкетирование, задав им такие же вопросы, по показателям вторичного опроса я поняла, что многие ученики задумались и начали балансировать свое питание (Приложение, диаграммы).
Используемая литература
Приложение.
Приложение 1. Вопросы анкеты для социологического опроса школьников о питании.
Опросный лист
1. Сколько раз в день вы принимаете пищу?
• больше трех раз в день
• три раза в день
• не дольше двух раз в день
2.Какие продукты питания входят в ваш рацион?
• в основном овощи, фрукты, мясо
• питаюсь дома, в основном, нездоровой пищей
• питаюсь продуктами фаст-фуда
3. Где Вы обычно питаетесь?
• дома
• в столовой
• беру с собой еду из дома
• в заведениях быстрого питания
4.Как часто вы переедаете?
• никогда
• иногда
• часто
5.Вы злоупотребляете сладким?
• нет
• иногда
• часто
6.Что мешает вам правильно питаться?
• ничего не мешает, я питаюсь правильно
• нехватка времени
• лень приготовить правильную еду
• желание поесть вредную пищу
7. Бывает ли, что Вы питаетесь в заведениях быстрого питания?
• да, регулярно, практически каждый день
• да, часто, как минимум раз в неделю
• да, иногда, но не чаще раза в месяц
• побывал в них только 1-2 раза
Приложение 2. Таблица 1. Расчет энергетических затрат человека при различных видах деятельности.
Виды физической активности | кДж/ч |
Одевание | 305 |
Прием пищи | 305 |
Уборка постели | 828 |
Игра на гитаре | 334 |
Сидячая работа | 658 |
Баскетбол | 2084 |
Приложение 3. Таблица 2. Расчет энергетической ценности продуктов.
Продукты | калории, ккал | кДж |
Овсяная каша на молоке | 194 | 812 |
Рисовая каша на молоке | 214 | 898 |
Омлет | 181 | 758 |
Сырки из творожной массы | 344 | 1440 |
Творог полужирный | 156 | 653 |
Творожная запеканка | 168 | 703 |
Борщ с говядиной | 133 | 556 |
Суп грибной с картошкой | 72 | 301 |
суп гороховый | 54 | 226 |
Куриный суп с лапшой | 68 | 285 |
рассольник | 61 | 255 |
Котлеты куриные жареные | 178 | 745 |
Отбивная свиная | 249 | 1042 |
Мясо по-французски | 243 | 1017 |
Плов с говядиной | 219 | 917 |
Мойва | 159 | 666 |
Семга на пару | 195 | 816 |
Салат из помидор, огурцов и перца | 22 | 92 |
Картофель жареный | 199 | 833 |
Картофель вареный | 84 | 351 |
Макароны отварные | 113 | 473 |
рис отварной | 116 | 485 |
Вишневый сок | 49 | 205 |
чай зеленый | 0 | 0 |
Курага | 270 | 1130 |
Яблоки сушенные | 275 | 1151 |
Шоколад молочный | 552 | 2311 |
Бананы | 87 | 364 |
мандарин | 37 | 154 |
Булочка | 218 | 912 |
Приложение 4. Диаграммы, отражающие результаты первичного и вторичного опросов.
Вопрос 1.
Вопрос 2.
Вопрос 3.
Вопрос 4.
Вопрос 5.
Вопрос 6.
Вопрос 7.
5 зимних аудиосказок
Сказочные цветы за 15 минут
Разноцветное дерево
Знакомимся с плотностью жидкостей
Самарские ученые разработали наноспутник, который поможет в освоении Арктики