Проект «Физические параметры человека» . Назначение данного проекта в том, чтобы создать условия для развития мыслительной деятельности, формирования самостоятельности и инициативы при изучении физики, как предмета через приобретение практических умений и навыков в ходе проведения опытов и наблюдений в домашних условиях. Проект по изучению собственных возможностей и анализ физических параметров человека даст возможность активизировать процесс обучения физике, будет способствовать формированию у детей системы базовых знаний.
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 60.86 КБ |
Муниципальное общеобразовательное учреждение «Аладьинская школа» МО – Чучковский район Рязанской области
Выполнил: ученик 9 класса
МОУ «Аладьинская школа»
Тулюков Владислав
Руководитель: Бортникова Т.А., учитель физики и математики 1 категории
с. Аладьино, 2019
Однажды мне попалась интересная статья о человеке. «Знаешь ли ты об особенностях нашего организма?» В ней была следующая информация:
«Человеческая ДНК содержит около 80 000 генов.
В Древнем Риме люди жили в среднем не более 23 лет, а в 19 веке в США средняя продолжительность жизни не превышала 40 лет.
Мужчины считаются карликами при росте ниже 13 см, женщины – ниже 120 см.
Тело человека состоит из 639 мышц.
При улыбке у человека «работают» 17 мускулов.
В позвоночнике человека 33 или 34 позвонка.
При рождении в теле ребенка порядка 300 костей, во взрослом возрасте их остается всего 206. Почти половина всех костей человека находятся в запястьях иступнях.
Ногти на пальцах руки растут примерно в 4 раза быстрее, чем на ногах.
Кости человека на 50% состоит из воды.
Каждый палец человека за время жизни сгибается примерно 25 миллионов раз.
В состав человеческого организма входит всего 4 минерала: апатит, арагонит, кальцит и кристобалит.
Дети рождаются без коленных чашечек. Они появляются только в возрасте 2-6 лет.
Человеческий глаз способен различать 10 000 000 цветовых оттенков.
Явление, при котором от сильного света человек теряет способность видеть, называется «снежная слепота».
В среднем ты выделяешь 5 миллилитров слёз – за год наберётся большая бутылка.
Моргая 20 раз в минуту, ты тем самым увлажняешь глаза. В год это составляет более 10 миллионов мускульных сокращений.
Чихнуть с открытыми глазами невозможно.
Женщины моргают примерно в 2 раза чаще, чем мужчины.
Мужчины примерно в 10 раз чаще женщин страдают дальтонизмом.
Люди с голубыми глазами более чувствительны к боли, чем все остальные.
Человек мигает в среднем каждые 6 секунд, это значит, что в течение жизни мы опускаем и поднимаем веки около 250 миллионов раз.
В среднем волосы человека растут со скоростью 12мм в месяц.
У блондинов борода растёт быстрее, чем у брюнетов.
Человеческий волос толще мыльной плёнки примерно в 5000 раз.
В спокойном состоянии ты вдыхаешь и выдыхаешь 16 раз в минуту, за это время через лёгкие проходит 8 литров воздуха. За год таким количеством воздуха можно было бы наполнить два воздушных шара.
Поверхность лёгких – порядка 100 квадратных метров.
Правое лёгкое человека вмещает в себя больше воздуха, чем левое.
Взрослый человек делает примерно 23 000 вдохов (и выдохов) в день.
Площадь поверхности человеческих лёгких примерно равна площади тенистого корта.
Самая сильная мышца в человеческом организме – язык.
В организме человека порядка 2000 вкусовых рецепторов.
Во рту человека около 40 000 бактерий. В среднем мозг человека весит около 1,3 кг.
Человеческий мозг генерирует за день больше электрических импульсов, чем все телефоны миры вместе взятые.
С момента рождения в мозгу человека уже существует 14 миллиардов клеток, и число это до самой смерти не увеличивается. Напротив, после 25 лет оно сокращается на 100 тысяч в день.
За минуту, потраченную вами на чтение страницы, умирает около 70 клеток.
После 40 лет деградация мозга резко ускоряется, а после 50 нейроны (нервные клетки) усыхают и сокращают объём мозга.
В головном мозге человека за одну секунду происходит 1 000 000 химических реакций.
Человек – единственный представитель животного мира, способный рисовать прямые линии.
Длина волос на голове, отращиваемых в среднем человеком в течение жизни – 725 километров.
Ударяясь головой об стену можно терять 150 калорий в час.
Мелкие кровяные сосуды-капилляры в 50 раз тоньше самого тонкого человеческого волоса..Средний диаметр капилляра составляет примерно 0,008мм.
В молодой коже содержится невероятное количество воды – 8 литров.
Ежедневно ты теряешь через кожу до 2 литров. Поскольку процесс отмирания кожных клеток занимает 120 дней, значит, за год ты трижды меняешь кожу.
За время жизни кожа человека сменяется примерно 1 000 раз.
Твоё сердце в состоянии покоя бьётся 80 раз в минуту, перекачивая 5 литров крови.
За год сердце производит 42 миллиона сокращений и перекачивает столько крови, что ею можно было бы наполнить несколько бассейнов.
36 800 000 – количество сердцебиений у человека за один год.
Размер сердца человека примерно равен величине его кулака.
Вес сердца взрослого человека составляет 220-260 грамм. Нервные импульсы в человеческом теле перемещаются со скоростью примерно 90 метров в секунду.
В теле взрослого человека около 75 километров (!) нервов.
Желудочный сок человека содержит 0,4% соляной кислоты (HC1).
У человека примерно 2 миллиона потовых желез. Средний взрослый человек с каждым литром пота теряет 540 калорий.
Мужчины потеют примерно на 40% больше, чем женщины.
Тонкая кишка человека при жизни имеет длину порядка 2,5 метров.
После его смерти, когда мускулатура стенки кишки расслабляется, её длина достигает 6 метров.
Общий вес бактерий, живущих в организме человека, составляет 2 килограмма.
Человек способен распознавать только пять запахов: цветочный, специфический (лимон, яблоко и т.д.), жжёный (кофе и т.д.), гнилой (тухлые яйца, сыр и т.д.) и эфирный (бензин, алкоголь).
Человек, оказывается, дрожит только для того, чтобы согреться.
Человек, который выкуривает пачку сигарет в день, выпивает полчашки смолы в год».
Вот уже третий год мы изучаем физику. Мне нравится этот предмет. Он интересный и познавательный. Возможно, он пригодится мне при выборе будущей профессии. Я люблю решать задачи, а особенно практические и выполнять лабораторные работы. Мне нравится собирать установки, наблюдать физические явления, выполнять измерения и производить расчеты, потому что это приводит к познанию окружающего мира на основе собственного опыта и собственных ощущений. Я все время хотел выполнять больше практических заданий. Тогда наш учитель предложила мне этот проект «Физические параметры человека». У меня появиласьцель, для достижения которой мне стало необходимо провести эксперименты дома или на улице. Мы разработали ряд экспериментов и опытов, которые может провести любой ученик самостоятельно в домашних условиях. Надеюсь, что моя работа будет моим сверстникам интересна.
Цель проекта: изучение физических параметров человека, исследование своего физического потенциала, отражающего физические параметры человека.
Задачи проекта:
Актуальность работы
Объект исследования – физические параметры, такие как масса, объем, плотность, сила тяжести и т.д.
Методы и приемы исследования - изучение, анализ, а в следствии практическое применение методической и тематической литературы.
Требования предъявляемые к домашним экспериментальным заданиям:
Теоретическая часть проекта
В первую очередь я изучил материал в Интернете и «Справочник по физике», где выяснил много интересного.
Электрические параметры тканей тела человека
Удельное сопротивление тканей тела:
…верхнего слоя сухой кожи - 330000 Омм
…крови - 1,8 Ом м
…мышцы – 1,5 Омм
…кость – 1000000 Ом.м
Диэлектрическая проницаемость:
…сухой кожи - от 40 до 50
…крови – 85
…кость – от 6 до 10
Сопротивление человека от конца одной руки до конца другой (при сухой коже):15000 Ом
Сила тока через тело человека:
…безопасная – меньше 0.001 А
…опасная – больше 0.05 А
Безопасное электрическое напряжение:
…сухое помещение – меньше 12 В
…сырое помещение – меньше 36 В
Теплоотдача организма человека
Потеря энергии от общего баланса:
…на дыхание и испарение воды – 13%
...на работу внутренних органов и систем – 1,87%
…на нагрев выдыхаемого воздуха – 1,55%
…на испарение воды с поверхности кожи – 20,7%
…на нагрев окружающего пространства – 30,2%
…на излучение – 43,8%
Температуры, являющиеся критическими для человеческого организма(при нормальном давлении и относительной влажности)
Нормальная температура для большинства людей – от 36,3 до 37С
Критическая температура, сопровождающаяся потерей сознания – выше 42С
Смертельная температура – выше 43С
Температура, приводящая к замедлению процессов мозга – ниже 34С
Критическая температура, сопровождающаяся потерей сознания – ниже 30С
Смертельная температура, возникает фибрилляция сердца, прекращается кровообращение – ниже 27С
Основные физические параметры крови.
Все параметры даны для температуры тела – 37С
Плотность – 1050 кг/куб м
Вязкость – 0,004 Пас
Вязкость плазмы крови – 0,0015 Па с
Коэффициент диффузии гемоглобина в воде – 0,00000000007 квм с
Поверхность натяжения 0,058 Н/м
Температура замерзания (плавления) – минус 0,56С
Удельная теплоемкость – 3000 Дж/кгК
Механические параметры человека
Средняя плотность человека – 1036 кг/куб.м
Средняя скорость движения крови:
…в артериях – от 0,2 до 0,5 м/с
…в венах – от 0,1 до 0,2 м/с
Скорость распространения раздражения по нервам – от 400 до 1000 м/с
Сила, развиваемая работающим сердцем:
…в начальной фазе сокращения – 90 Н
…в конечной фазе сокращения – 70 Н
Работа сердца за сутки – 86400 Дж
Масса крови, выбрасываемая сердцем за сутки – 5200 кг
Мощность, развиваемая при быстрой ходьбе – 200 Вт
Влияние высоты над уровнем моря на человека
Смертельная зона – более 8 км: человек может находиться на этой высоте без дыхательного аппарата лишь короткое время – 3 минуты, а на высоте 16 км – 9 секунд, после чего наступает смерть.
Критическая зона – от 6 до 8 км: серьезные функциональные расстройства жизнедеятельности организма.
Зона неполной компенсации – от 2 до 4 км: некоторые нарушения в деятельности сердца, органов чувств и др. систем благодаря мобилизации резервных сил организма быстро исчезают.
Безопасная зона – от 1,5 до 2 км: не наблюдается существенных сбоев в работе организма человека.
Оптические параметры человека
Длительность сохранения глазом зрительного ощущения – 0,14 с
Диаметр глазного яблока взрослого человека – 25 мм
Показатель преломления хрусталика – 1,4
Оптическая сила:
…хрусталика - от 19 до 33 диоптрий
…всего глаза – 60 диоптрий
Диаметр зрачка:
…при дневном освещении – 2 мм
…при ночном освещении – от 6 до 8 мм
Внутриглазное давление – 104 кПа (780 мм рт. ст.)
Число палочек в сетчатке глаза – 130 млн
Число колбочек в сетчатке глаза – 7 млн
Минимальный размер изображения на сетчатке, при котором две точки предмета воспринимаются раздельно – 0,002 мм
Длина волны света, к которой глаз наиболее чувствителен – 555 мм
Радиационные параметры человека
Допустимая доза излучения – до 0,25 Гр
Доза излучения, вызывающая лучевую болезнь _ от 1 до 6 Гр
Смертельная доза излучения – от 6 до 10 Гр
Экспериментальная часть проекта
Конечно, для получения таких характеристик тела человека нужна специальная аппаратура и измерительные приборы.
Мною было найдено несколько экспериментальных заданий по вычислению физических параметров, которые я решил примерить на себя используя лишь доступные мне средства измерения. Прилагаю инструкции и методические рекомендации к заданиям, которые помогли мне их выполнить.
К каждому эксперименту приводится отчет о проведенных мною измерениях и вычислениях.
Эксперимент № 1. Измерение собственного роста.
Инструкция по выполнению:
Отчет:
По моим измерениям мой рост в вечернее время составил:
L = 178 см = 1,78 м, а утром L = 179 см = 1,79 м.
Получается, что утром я выше, чем вечером. Из Интернет – источников я узнал, что из-за того, что днем в основном мы находимся в вертикальном положении (сидим, стоим или ходим), под действием силы тяжести позвоночник меняет свои изгибы, вследствие чего длина спины укорачивается. Во время ночного сна, когда мы лежим, происходит обратное. Позвоночник не испытывает такой нагрузки, он приобретает более прямое положение, за счет чего рост к утру увеличивается.
Эксперимент № 2. Измерение средней длины моего шага.
Инструкция по выполнению:
Отчет: Измерение средней длины моего шага:
, где S10 – путь равный десяти шагам, а L – ср длина шага.
L = 705см/10=70,5см=0,705 метра
Вывод: средняя длина моего шага 70,5 см.
Эксперимент № 3. Измерение пути от школы до дома.
Отчет: S = L*n, где n – число шагов
S = 70,5см * 807 = 0,705 м * 807 = 568,9 м
Вывод: мой путь от школы до дома составил: примерно570 метров.
Эксперимент № 4. Измерение времени при движении от школы до дома.
Инструкция по выполнению:
Отчет: по моим измерениям время движения от школы до дома
t = 547с = 9 минут
Эксперимент № 5. Определение средней скорости при движении от дома до школы.
Инструкция по выполнению:
Вычисления делать по формуле .
Отчет: В оде измерений я узнал, что скорость при движении от дома до школы:
Vср= 568,9 м/ 547 c=1,04 м/с.
Эксперимент № 6. Измерение массы тела на весах.
Инструкция по выполнению:
Отчет: Масса моего тела равна 69, 2 кг
Эксперимент № 7. Определение площади поверхности тела (ППТ).
Инструкция по выполнению:
Отчет: Площадь поверхности моего тела составила
= 1.85 м2
Известно что средняя ППТ для взрослого человека составляет – 1,73 м2, а для ребенка 12-13 лет – 1,33 м2. Значит, мои вычисления правильные и меня можно отнести к взрослому человеку.
Эксперимент № 8. Определение силы, с которой атмосфера действует на тело.
Инструкция по выполнению:
Отчет: С помощью барометра я выяснил, что в данный момент атмосферное давление:
p = 760 мм.рт.ст. = 760 · 133,3 Па = 101308 Па.
Сила, с которой атмосфера давит на поверхность моего тела, составила:
F = 1.85 м2 * 101308 Па = 187419,8 Н = 187 кН
Эксперимент № 9. Определение веса тела.
Инструкция по выполнению:
Отчет: По расчетам вес моего тела составил:
Р = mg = 69,2 кг · 9,8 Н/кг = 678,16 Н.
Эксперимент № 10. Определение силы тяжести.
Инструкция по выполнению:
Отчет: Согласно измерениям сила тяжести моего тела составила:
F = mg = 69,2 кг · 9,8 Н/кг = 678,16 Н.
Эксперимент № 11. Определение площади опоры одной и двух ног.
Отчет:
1. Взял бумагу в клетку и поставил на него свою ногу
2. Обвёл карандашом края ступни
3. Посчитал число полных клеток В = 723
4. Подсчитал число не полных клеток (Н) и разделите на 2: Н= 108/2=54
5. Определил площадь одной клетки Sк = 0.25м2
6. Площадь опоры одной ноги вычислил по формуле: S1 = (В + С) · Sк; S1 = (723+54) * 0.25м2 = 194.25 см2 = 0.0194м2
7. Площадь опоры двух ног: S2 = S1· 2 = 0.0194м2 * 2 = 0.0388м2
Вывод: площадь опоры одной моей ноги: S1 = 194.25 см2 = 0.0194м2,
двух ног: S2 = S1· 2 = 0.0194м2 * 2 = 0.0388м2
Эксперимент № 12. Определение давления на опору.
Инструкция по выполнению:
Отчет: По моим измерениям давление на опору, стоя на одной ноге:
p=678,16H / 0,0194 м2=34956,7 Па=35 кПа
а на двух ногах: p=678,16H / 2*0,0194 м2=17478,4Па=17,5 кПа
Эксперимент № 13. Определение работы при подъеме на чердак.
Инструкция по выполнению:
Отчет:
A=Fтяжs , где s – путь тяж, F – моя сила тяжести
A = 692Н * 3,6м = 2491.2 Дж=2,5 кДж
Эксперимент № 14. Определение мощности.
Инструкция по выполнению:
Отчет: мощность, развиваемая при равномерном подъеме на чердак, составила:
N= 2491.2 Дж / 7 c =355,89 Вт
Эксперимент № 15. Определение потенциальной энергии.
Инструкция по выполнению:
Отчет: по расчетам потенциальная энергия, при подъеме на конек крыши дома:
EП = m· g · h = 69,2 кг · 9,8 Н/кг · 6,5 м = 4408,04 Дж=4,4 кДж
Эксперимент № 16. Определение кинетической энергии.
Инструкция по выполнению:
Отчет: Вычислил среднюю скорость на дистанции 10 м спокойным шагом, проведя эксперимент 3 раза:
Vср= , где Vср1, Vср2, Vср3 – средние скорости в каждом из опытов:
Vср= (1.05 м/с + 1.01 м/с + 1.07 м/с) : 3 = 1.04 м/с
Следовательно, моя кинетическая энергия, которую я развиваю при движении от дома до школы, составила:
E= =
= 37.42 Дж
Теперь я понял, что кинетическая энергия зависит от скорости тела. С увеличением скорости, увеличивается и кинетическая энергия.
Примечательно, что если человек разгонится и будет бежать со скоростью 4 м/с ,то его кинетическая энергия будет примерно равна кинетической энергии 3.42 граммовой пули калибром 5.45*39 мм, попадающей в цель с 300 метров.
Одни из моих кумиров в спорте является Усэ́йн Сент-Лео Болт. (Усэ́йнСент-Лео Болт (родился 21 августа1986 года, Шервуд-Контент, округ Трелони, Ямайка) — ямайский легкоатлет, специализировался в беге на короткие дистанции, восьмикратный[5] олимпийский чемпион и 11-кратный чемпион мира (рекорд в истории этих соревнований среди мужчин). За время выступлений установил восемь мировых рекордов. На текущий момент — обладатель мировых рекордов в беге на 100 — 9,58 с; и 200 метров — 19,19 с, а также в эстафете 4×100 метров в составе сборной Ямайки — 36,84 с.
Является единственным спортсменом, которому удалось выиграть спринтерские дистанции 100 и 200 метров на трёх Олимпиадах подряд (Пекин 2008, Лондон 2012 и Рио-де-Жанейро 2016). Обладатель наибольшего количества золотых олимпийских наград в истории спорта Ямайки )
Я решил рассчитать кинетическую энергию Усейна Болта, и получим следующие результаты:
Eк = (94кг * (12.25м/с)2) : 2 = 7053 Дж!!!
Что примерно в 3 раза больше кинетической энергии пули массой 7.45 г и калибра 6.8*43 мм, только вылетевшей из дула оружия.
Выводы:
Я изучил 16 физических параметров человека на себе. Их может каждый легко измерить и вычислить в домашних условиях.
Используя инструкции, я проводил эксперименты, наблюдения, при этом использовал свой багаж знаний на практике при выполнении их с помощью измерительных средств, использующихся в быту. Углубил и расширил свой кругозор. Особенное удовольствие получил от самостоятельного творческого труда.
Уверен, что мою работу обязательно кто-нибудь из сверстников повторит. И тогда ему физика станет понятной и интересной наукой. А я в свою очередь постараюсь продолжить свои опыты. Ведь опыт – это основа науки!
Список литературы.
Рисуем ветку берёзы сухой пастелью
Человек несгибаем. В.А. Сухомлинский
Есть в осени первоначальной...
Хризантема и Луковица
Как зима кончилась