Игра "Пернатая физика"

Интеллектуально-познавательная игра «Пернатая физика»

Цель: определить значение физических законов и явлений в жизнедеятельности птиц.

Задачи:

• дать объяснения поведению и повадкам птиц с точки зрения применимости физических законов;
• расширить свой кругозор в области законов физики;
• составить интеллектуально-познавательная игру.

Оборудование: проектор, экран, жетоны в форме птиц, 2 коробочки (копилки) для жетонов.

Ход мероприятия. 

Вступительное слово ведущего:

Понимание процессов, происходящих в природе, является залогом бережного отношения к природе. Постигая физику явлений природы, мы учимся видеть красоту в физике и более глубоко чувствовать прекрасное.

Человек издавна учился у природы. Наблюдая за птицами, человек захотел летать. Понятия «физика» и «птица» тесно взаимосвязаны – с одной стороны, процессы в организме птицы, поведение птиц объясняются законами физики, а с другой – птицы помогают человеку решать научно-технические вопросы. Сегодня мы вспомним законы и изученные физические явления на примере жизнедеятельности птиц, посмотрим, как птицы приспосабливаются и живут в окружающем их мире.

Правила игры:

Участвуют 2 команды. Перед началом проводится жеребьевка. Командам предлагаются четыре категории вопросов.

Стоимость вопросов в каждой категории от 10 до 50 баллов в зависимости от уровня сложности. За правильный ответ команда получает жетон стоимости вопроса. Команда выбирает вопросы пока не ошибется, в этом случае право выбора вопроса переходит другой команде. В конце игры определяется победитель по сумме баллов на жетонах.

Презентация игры (электронное приложение):

1. Физика строения птицы

1. Почему куропатка, рябчик, тетерев ночуют в снегу?

Ответ: Эти птицы хорошо «знают» законы молекулярной физики. Снег обладает низкой теплопроводностью, поэтому служит своеобразным одеялом для птиц. Тепло, вырабатываемое телом птицы, не уходит в окружающее пространство.

2. Почему белая куропатка резко меняет цвет оперения весной?

Ответ: Куропатка «знает» законы оптики. Тела приобретают тот цвет, какую компоненту белого света отражает вещество данного тела. Это определяется свойствами атомов и молекул. Меняя цвет оперения, куропатка «сливается» с окружающей средой и создает для себя безопасные условия.

3. Почему птицы безнаказанно садятся на провода высоковольтной передачи? 

Ответ: Птицы «знают» особенности параллельного соединения проводников и закон Ома для участка цепи. Тело сидящей на проводе птицы представляет собою ответвление цепи, включенное параллельно участку проводника между лапками птицы. При параллельном соединении двух участков цепи величина токов в них обратно пропорциональна сопротивлению. Сопротивление тела птицы огромно по сравнению с сопротивлением небольшой длины проводника, поэтому величина тока в теле птицы ничтожна и безвредна.

4. Почему птицы обладают очень острым зрением, превосходящим зрение животных? Почему сокол может видеть на громадном расстоянии?

Ответ: В любом глазу есть фокусирующий аппарат (хрусталик). У птиц глазное яблоко очень больших размеров и своеобразного строения, благодаря которому увеличивается поле зрения. У птиц, имеющих особенно острое зрение (грифы, орлы), глазное яблоко удлиненной «телескопической» формы. Глаз сокола устроен таким образом, что хрусталик может стать почти плоским, вследствие этого изображение отдаленных предметов падает на сетчатку.

5. Почему утки и гуси ходят, переваливаясь с ноги на ногу?

Ответ: У гусей и уток лапы расставлены широко, поэтому, чтобы сохранить равновесие при ходьбе, им приходится переваливать тело так, чтобы вертикальная линия, проходящая через центр тяжести, проходила через точку опоры, то есть лапу.

2. Физика плавания птиц

1. Водоплавающие птицы из воды выходят практически сухими. Как объясняется это явление? Вспомните поговорку по этому поводу.

Ответ: Это явление несмачиваемости. Перья и пух водоплавающих птиц всегда обильно смазаны жировыми выделениями особых желез. Молекулы жира и воды не взаимодействуют, поэтому жирная поверхность остается сухой. Поговорка «Как с гуся вода».

2. Почему утки в сильный мороз охотно лезут в воду?

Ответ: Утка хорошо «усвоила» то, что вода имеет большую теплоемкость – 4200 Дж/(кг град). Вода долго нагревается, но и остывает долго. Чем больше объем воды, тем дольше происходит этот процесс. Значит, температура воды в сильный мороз значительно выше температуры окружающего воздуха. Поэтому в воде птица будет охлаждаться меньше, чем на воздухе.

3. Почему утки и другие водоплавающие птицы могут долгое время находиться в холодной воде и при этом не переохлаждаются?

Ответ: Грудь и брюшко, т.е. части тела, которые бывают погружены в воду, одеты у утки густым пухом, который сверху плотно прикрыт перьями, защищающими пух от воды.

4. Как объяснить тот факт, что водоплавающие птицы мало погружаются в воду? Каким законом физики описывается это явление?

Ответ: Это проявление закона Архимеда. Выталкивающее действие жидкости (величина силы Архимеда) зависит от объема тела – чем больше объем тела, тем больше выталкивающая сила. У водоплавающих птиц имеется толстый, не пропускающий воды слой перьев и пуха, в котором содержится значительное количество воздуха. Благодаря этому своеобразному воздушному пузырю, окружающему всё тело птицы, её объем увеличивается, а средняя плотность оказывается очень малой.

5. Почему утки и гуси при плавании то распрямляют перепонки на лапках, то сдвигают пальцы?

Ответ: Утки и гуси используют перепонки на лапках как весла, т.е. они «знают» изменение сопротивления при движении в разных направлениях. При движении лапок назад утка распрямленной перепонкой загребает воду, а при движении вперед сдвигает пальцы – сопротивление уменьшается, в результате чего утка продвигается вперед.

3. Физика полета птиц

1. Почему перед дождем ласточки летают низко?  

Ответ: Перед дождем влажность воздуха увеличивается, в результате чего у мошек, мотыльков и других насекомых крылышки покрываются мелкими капельками влаги и тяжелеют. Поэтому насекомые опускаются вниз, а следом летят и птицы, питающиеся ими, например, ласточки.

2. Почему мы не воспринимаем как звук колебания воздуха, которые создаются крыльями пролетающей птицы?

Ответ: Частота колебания, создаваемая крыльями птицы, ниже нашего порога слышимости, поэтому полёт птицы как звук мы не воспринимаем.

3. В стихотворении А.С. Пушкина «Кавказ» есть такие слова: «Орел, с отдаленной поднявшись вершины, парит неподвижно со мной наравне». Объясните, почему орлы, ястребы, коршуны и другие крупные птицы, парящие высоко в небе, могут держаться на одной высоте, не взмахивая при этом крыльями.

Ответ: Нагретый у земли воздух поднимается на значительную высоту. Эти теплые потоки воздуха ударяются снизу в распростертые крылья птицы и поддерживают её. И орлы «знают» о явлении конвекции.

4. Объясните особенности движения альбатроса над морскими волнами.

Ответ: Альбатросы при движении используют энергию морских волн. Над гребнем морской волны возникает восходящий воздушный поток, который создает подъёмную силу и способствует движению птицы вверх. Достигнув максимальной высоты, птица начинает падать вниз, пока снова не будет подхвачена и поднята следующей волной. Таким образом, волнообразное движение альбатроса происходит в такт с движениями морских волн.

5. Как известно, некоторые птицы во время далеких перелетов размещаются цепочкой или косяком. В чем причина такого расположения? 

Ответ: Перелетные птицы «знают» зависимость сопротивления от формы тела и «умеют» пользоваться явлением резонанса. Наиболее сильная птица летит впереди. Воздух обтекает её тело так, как вода нос и киль корабля. Этим обтеканием объясняется острый угол косяка. В пределах данного угла птицы легко продвигаются вперед. Они инстинктивно угадывает минимум сопротивления и чувствуют, находится ли каждая из них в правильном положении относительно ведущей птицы. Расположение птиц цепочкой, кроме того, объясняется еще одной важной причиной. Взмахи крыльев передней птицы создают воздушную волну, которая переносит некоторую энергию и облегчает движение крыльев наиболее слабых птиц, летящих обычно сзади. Таким образом, птицы, летящие косяком или цепочкой, связаны между собой воздушной волной и работа их крыльев совершается в резонанс.

4. Задачи о птицах

1. Скорость ласточки 63 км/ч, а скорость скворца – 20,6 м/с. Чья скорость больше? 

Ответ: Скорость скворца больше, т.к. 20,6м/с=74км/ч

2. Сокол-сапсан, преследуя добычу, пикирует со скоростью 300км/ч. Какой путь пролетает он за 5с?

Ответ: S=vt; 1ч=3600с; 1км=1000м; пролетает примерно 417м.

3. Определите скорость движения в воде птицы чомги, которую охотники называют «нырком», так как она обладает изумительной способностью к нырянию, если известно, что она равномерно проплывает под водой за 3 мин примерно 500 м.

Ответ: v=S/t; v=500м/3мин=167м/мин

4. Расстояние между двумя орлами 315 м. Птицы полетели одновременно навстречу друг другу. Один орёл летел со скоростью 50 м/мин. С какой скоростью летел другой орёл, если они встретились через 3 мин?

Ответ: S=vt; 1 орел пролетел за 3 минуты S1= 50*3=150 м

S2= S- S1 = 315-150 = 165 м – путь второго орла

V2=S2/t; V2=165м/3мин=55 м/мин – скорость второго орла.

5. Скорость полета почтового голубя 1800 м/мин. Выразить эту скорость в км/ч. Какой путь пролетает голубь за 3ч полета? Можно ли догнать голубя на автомобиле, имеющем среднюю скорость 60 км/ч?

Ответ: 1800м/мин=1800*0,001км*60/ч=108км/ч

               S=108км/ч*3ч=324км.

               Догнать невозможно, так как скорость автомобиля меньше.