Проект по физике "Ах, каблучки!"

Ах, каблучки!!!

Объясните мне, ребята,

Кто сейчас сказать готов

Почему следы в асфальте

Лишь от женских каблучков?

Отвечайте же скорее,

Что девчонки тяжелее?

Вы когда-нибудь задумывались, почему летом следы на  асфальте остаются только от женских каблуков. Может, в самом деле, девчонки тяжелее мальчишек? Но ведь это не всегда так, а виноваты в этом женские каблуки.

Материал этой работы раскрывает секреты высоких каблуков, с точки зрения физики, и обуви, которая не всегда помогает сохранить наше здоровье.

Цель: расчет давления твердого тела на площадь опоры и определение вреда  каблуков для здоровья человека.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи: 

• Изучить и проанализировать материал по теме исследования.
• Провести анкетирование и анализ полученных данных.
• Объяснить с точки зрения физики возникновение заболеваний из-за длительного ношения обуви на высоких каблуках.
• Выяснить, почему так сложно ходить на высоких каблуках.
• Разработать правила, которые помогут сохранить наше здоровье;
•  Разработать материал, который можно использовать на родительских собраниях.

Предмет исследования -  высокие каблуки.

Объект исследования – влияние высоких каблуков на здоровье человека с точки зрения физики. 

Подумав о том, почему человек без лыж проваливаюсь в снег, а на лыжах нет, была выдвинута гипотеза: давление твердого тела зависит от площади опоры.

Тема работы очень актуальна потому, что полученную информацию можно использовать на уроках физики при прохождении тем: «Давление твердых тел», «Центр тяжести». А также в рамках внеклассной работы, как информацию для родителей и подростков.

История происхождения каблуков очень интересна. Вот некоторые факты: раньше вместо каблуков носили обувь на платформе. В основном ее использовали, чтобы увеличить свой рост и соответственно статус. Подошвы делались в основном из дерева или пробки. Около 200 лет до нашей эры появилась котурны – обувь на платформе, которую использовали римские и греческие актеры театра. Такая обувь делала их заметнее на сцене.

В Венеции, начиная с 15 века, женщины разных сословий надевали очень большие платформы  20 -30 сантиметров высотой, — цокколи (копытца).

В 16 веке в дамскую моду входит обувь не просто на высокой, а очень высокой платформе высотой от 14 до 70 сантиметров - “chopines”. Женщины в такой обуви могли ходить только с помощью палочки или прислуги.

Также известно, что в Древнем Египте примерно в 4000 году до нашей эры простые землепашцы, пользовались обувью на каблуках, так как она создавала необходимый упор, чтобы легче было передвигаться по мягкой земле.

На Руси первые каблуки появились в 14 веке. Их вырезали из цельных кусков дерева и вкладывали в сапог под подошву. Сверху всю конструкцию обшивали кожей. В XVI веке появился наборный каблук, состоящий из многих слоев кожи, скрепленных металлической скобкой и подбитых подковкой. Ходить в обуви на таких каблуках было крайне тяжело, потому, что еще не изобрели супинатор и детали, которые фиксировали стопу, например обувной язычок. Да и шили тогда без различия правой и левой ноги.

Считается, что современный каблук придумали мужчины, чтобы во время верховой езды нога лучше держалась в стремени.

Первой женщиной, которая появилась на публике в туфлях на каблуках, была Екатерина Медичи. В 1533 она привезла их из Флоренции на свою свадьбу с графом Орлеанским. Чтобы как-то отличаться, друг от друга, каждый владелец обуви желал оригинальной отделки своих туфель: это могли быть вышивка, ленты и даже драгоценные камни.

Таким образом, назначение каблука обуви менялось исторически в зависимости от государства, эпохи, времени. В настоящее время высокий каблук обуви является украшением и характерен в основном для женской обуви. С тех самых пор и до нашего времени  дамы сознательно портят ноги ради моды.

По результатам анкетирования, которое проводилось в нашей школе, было выяснено, что большинство учениц  нашей школы отдают предпочтение обуви без каблуков (балеткам, кедам и кроссовкам) и   43% девушек выбирают обувь на каблуках, а большая часть преподавателей, а это 70 %  – обувь на каблуках;

•  Большинство учителей считают, что каблуки надо начинать носить в возрасте 18 лет. А большая часть учениц начала носить обувь на каблуках в возрасте 12-15 лет,  что, по мнению врачей-ортопедов вредно для здоровья.
•   Высота каблука у наших учителей и девочек намного больше, чем физиологически рекомендуемая.
•  Время ношения каблуков в течение дня:   6-7 часов и более – это очень вредно для здоровья. Почти 80% опрошенных считают, что обувь на каблуках носят из-за того, что это модно и красиво.
•  Только двое считают, что каблуки носить совсем не вредно.

Начинать носить обувь на каблуках можно с 20-25 лет, когда позвоночник полностью сформируется.

Проведение анкетирования и анализ результатов показали что эта работа просто необходима, для того чтобы донести знания для тех, кто плохо понимает, что ожидает их в будущем. Стоя на каблуках, у человека смещается центр тяжести и его равновесие становится менее устойчивым.

  Вред высоких каблуков объясняется избыточной перегрузкой передней части стопы, потерей рессорной функции стопы, неправильным распределением веса тела,   изменением положения центра тяжести тела с уменьшением площади опоры.

Рассчитаем давление, которое оказывают  на твердую опору одной и двумя ногами в обуви на каблуках и без них.

Найдем площадь поверхности, на которую оказывают давление одной стопой по формуле: S1 = (В + С/2) · Sк.

• Для этого я с помощью карандаша обведём края подметки и каблука; посчитаем число полных (В) и неполных клеток (С), число неполных клеток разделим пополам и умножим на  площадь одной клетки 1/4 см2 (Sк);
• для определения давления, используем формулу: .

Анализируя результаты, делаем вывод: чем больше площадь опоры, тем меньше давление, производимое одной и той же силой на эту опору. Если учитель стоит на шпильке, то его давление на пол чуть больше 82 тысяч, в танкетках оно  чуть больше 5 тысяч, а в балетках чуть больше 3 тысяч. А если сравнить давление, которое оказывают девчонки и мальчишки, то девчонки, стоя на одной ноге оказывают давление приближенно 92,5 тысячи, а мальчишки только около 25 тыс.

Для сравнения: гусеничный трактор оказывает давление на почву равное от 27тысяч до 75 тысяч Па, а учителя и девчонки, стоя на шпильке, оказывают давление больше гусеничного трактора!!! Значит, давление зависит от площади опоры: гипотеза проекта подтвердилась.

Можно вычислить  идеальную и физиологическую высоту каблука  по следующим формулам

                                         ,      где

L -  Ваш рост (в см);

d -  длина ног, измеряемая от линии талии до пола (в см);

k - коэффициент идеального соотношения между ростом и длиной ног ( k = 1,61).

l – длина стопы (в см).

Согласно ортопедам, рассчитанное значение высоты каблука по этим формулам  помогают ступням при ходьбе и оберегают их от усталости.

Материалы работы  изложены   на информационных листах, которые были размещены в коридоре школы для девочек и в учительской для учителей. В них также можно   найти рекомендации и правила,  соблюдение которых,  помогут сохранить ваше  здоровье. Создан буклет, который могут использовать классные руководители на своих родительских собраниях.

В общем, обувь на высоком каблуке – это, конечно же, очень красиво, но если вы желаете как можно дольше сохранить свое здоровье, не стоит ей злоупотреблять. Обувайте такую обувь по торжественным случаям пару раз в месяц, а для ежедневного ношения используйте удобные и простые модели с каблуком не более 4  сантиметров, чтобы вес тела распределялся равномерно.

Литература

1. Обувь на высоком каблуке//investyar.ru.
2.   Высокие каблуки: за и против//www.takzdorovo.ru
3. Перышкин А.В. Физика. 7 кл.: учеб. для общеобразоват. Учреждений/9-е изд., – М.: Дрофа, 2014.