I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ФИЗИКА В ЖИЗНИ КОШКИ

• Авторы
• Файлы работы
• Наградные документы

Жукова А.В. 1

---

1МКОУ "Липецкая ОШ" Новодугинского района Смоленской области

Работа в формате PDF

272.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьника

Введение 2

Механика в жизни кошки 3

Тепловые явления в «кошкиной судьбе» 4

Как видит кошка 5

Существо с «шестым чувством» 5

Измерение физических характеристик 6

Заключение 9

Литература 10

Введение

Мир животных – это необыкновенно сказочная страна. Страна великих открытий и потрясений, страна любви и преданности. Кошка – самое удивительное, очень гордое и независимое животное.

У этих животных очень острое обоняние, тонкий слух и великолепное зрение. Кошка умеет различать интонации человеческого голоса, делить ощущения на приятные и неприятные, выражать удовольствие, радость и печаль, страх и надежду, отвращение и гнев.

Физика – наука о природе. Мы, как и «братья наши меньшие»- домашние животные, частицы этой природы, следовательно, все законы физики должны найти и в нас, и в них своё проявление.

Изучая физику, мы знакомимся со многими физическими величинами (массой, плотностью, скоростью, силой и др.), учимся их измерять. Но все опыты на уроках проводятся с неживыми объектами. Есть ли особенности в измерении этих же характеристик у живых существ? Какие они?

Объектом моего исследования стала домашняя кошка Рыжуха – возраст 1 год; подвижная, шаловливая, очень самостоятельная, строптивая и ласковая.

Цельюмоейработы является измерение известных нам физических характеристик домашней кошки, для чего была разработана методика экспериментов с учётом инстинктов, повадок и характера, а также проведены опыты, причинившие минимум неудобств моему любимому существу.

Задачами являются:

Обнаружить известные физические явления, объекты и закономерности в поведении кошки, и тем самым углубить, расширить и упрочить свои знания по физике.

Кошачья походка.

Кошка ходит на «цыпочках». Основания лап у нее круглые, и след она оставляет округлый. При беге кошка использует раскачивающуюся иноходь: она делает шаг попеременно, то обеими правыми, то обеими левыми лапами. Ходьбу и бег кошки можно рассматривать как колебательное движение, в процессе которого, то нарушается, то восстанавливается равновесие тела. Движения кошки удивительно быстры, легки, грациозны. Что позволяет ей достичь этого? Кошка движется, отталкиваясь от опоры. При этом внешние силы – сила тяжести, сила трения, сопротивления среды, вступают во «взаимодействие» с внутренними силами организма (напряжения мышц). Движение происходит благодаря совместной деятельности мышц и силе трения покоя. Кошка при беге может развивать скорость до 50 км/час.

Кошка в падении. Кошка обладает удивительными способностями: из какого бы положения не началось её падение – приземляется она на все четыре лапы. Падающая кошка корректирует положение тела с помощью хвоста. Хвост во время падения совершает вращение, заставляющее всё тело животного поворачиваться в обратном направлении; так продолжается до тех пор, пока органы равновесия кошки не отметят, что её голова заняла правильное положение относительно поля тяготения. Затем происходит выравнивание тела животного относительно продольной оси. Концом вращения кошки является сведение лап вместе, при этом она выгибает спину, хвост играет роль амортизатора.

Простые механизмы в анатомии кошки.

В скелете этого животного можно найти кости – рычаги: это череп, челюсть, лапы. Есть и такой простой механизм, как клин: это острые зубы, когти. Ещё один клин – бугорки на языке. Шершавый, с бугорками язык кошки действует, как щётка: поэтому кошка ловко чистит им шерсть, удаляя пыль, остатки грязи.

Что такое мурлыканье?

Так называемый «аппарат мурлыканья» располагается у кошек между основанием черепа и основанием языка и представляет собой тонко связанные подъязычные косточки. А сокращение мышц возле голосовых связок вызывает их вибрацию. Мурлыкающий звук кошка издаёт ртом и носом, а вибрация распространяется по всему телу.

Так чем же вызвано мурлыканье кошки, от чего запускается описанный механизм? Оказывается, удовлетворённость жизнью, сытость, счастье и многие другие положительные эмоции - причина мурлыканья кошек.

Температура тела кошки.

В нормальном состоянии она колеблется в пределах 38,0 – 39,5 С°, у котят – более высокая. Температура тела зависит от физической и психической активности кошки. Частота дыхания в среднем 20 – 30 дыхательных движений в минуту. При повышении температуры окружающей среды или сильном возбуждении, кошки начинают дышать с открытым ртом, что способствует увеличению теплообмена.

Теплообмен.

На теле кошки и ее голове потовых желез нет; природа сделала так потому, чтобы кошку не могли «заметить» по запаху. Но всё же ей тоже приходится потеть. Потеют у неё лапки, вернее концы лапок. Лапки прижимаются к земле, и добыча преждевременно не испугается подкрадывающейся кошки и не учует её запаха.

Большую роль в теплообмене играет шерсть кошки: её волосяной покров. Когда холодно, мышечным усилием шерсть «поднимается дыбом» - между волосинками воздух; так кошка пытается сохранить своё тепло, свою температуру. Помогает этому и подшерсток – мелкие короткие пушистые волоски, находящиеся между более длинных; они тоже задерживают воздух, создавая плотную воздушную оболочку вокруг туловища.

Устройство глаза кошкипохоже на строение глаза человека. Но зрачок у кошки не круглый, вертикально – овальный, вытянутый сверху вниз, щелевидный. Природа сделала его таким, чтобы кошка обладала острым зрением, была способна видеть в полумраке, и чтобы яркий свет не ослеплял животное. Величина зрачка также как и у человека, может меняться в зависимости от освещения. Глаз кошки, как и человеческий глаз, способен к аккомодации – приспособлению к ясному видению предметов, находящихся от него на различных расстояниях, путем изменении преломляющих свойств его оптической среды, сосредоточенным главным образом в хрусталике.

Глаза – важнейший «инструмент» кошки; ведь в своей жизни она полагается в основном на зрение. В связи с такой ответственной функцией зрения глаза кошки велики по сравнению с размерами ее черепа. Угол зрения каждого глаза кошки около 205°; это помогает ей точно оценивать расстояние, форму и взаимное расположение предметов в пространстве.

Глаза у кошки обладают удивительным свойством: они светятся в темноте. Поглощая внешний свет, глаза кошки испускают свет фотолюминесценции с длинами волн, соответствующими зеленому участку спектра; поэтому они светятся зеленым светом. Аналогическое оптическое устройство известно теперь каждому, кто видел придорожные транспортные знаки, светящиеся в темноте, когда на них падает свет.

Зрение кошки. Что можно сказать о нем? Кошка хорошо видит в темноте, однако не в абсолютной. Видит примерно в 6 раз лучше, чем человек, она узнает знакомых людей с расстояния более 100 м, обладает и цветовым зрением.

«Глазной слух». Долгое время люди не представляли себе, насколько сложна деятельность органов чувств кошки. Всем известно, например, их легендарная способность находить обратный путь, как бы далеко их ни увозили от дома. Эксперименты дали и вовсе неожиданный результат: кошка возвращается домой по более короткому пути, чем тот, по которому ее увезли от дома. Как она находит нужное направление? Это стало проясняться после того, как американский ученый Франк Морель исследовал электронными методами нервную систему кошки. Оказалось, что даже в полной темноте, когда глаза кошки не получали никакого светового сигнала, примерно половина нервных клеток её мозга, участвующих обычно в зрении, реагировала на ультразвуковые сигналы, имеющие частоты в диапазоне 20 – 50 кГц. Опыты доктора Мореля позволили сделать интересное заключение: кошка, по-видимому, обладает как бы вторым органом слуха, но этот слух обеспечивается «глазными» нервными клетками, то есть клетками, ответственными за зрение, поэтому его можно назвать «глазным слухом». Итак, кошка обладает повышенной акустической чувствительностью, при отыскании дороги домой она пользуется акустической картиной, на которой в ее мозгу, записаны звуки, характерные для данной местности. Вообще, кошка воспринимает звуковые сигналы в диапазоне от 10 до 80 000 Гц, причем свободно определяет направление звука, его силу, высоту.

Слухкошки поистине феноменальный. Кошки пробуждаются от самого глубокого сна, если где-то за каменной стеной, в 15 м от нее начинает скрестись мышь. Бодрствующая кошка слышит мышь за 20 метров от нее. Способность улавливать ультразвуки дает возможность кошке чувствовать приближение землетрясения, так как землетрясению предшествует слабое дрожание земной коры, порождающее ультразвуки, которые и слышит кошка уже за два, три дня до события и явно реагирует на них: беспокоится, уносит своих котят, убегает из дома, прижимает уши, взъерошивает шерсть, громко кричит.

1. Измерение скорости.

Среднюю скорость кошки измерили следующим образом:

• При помощи рулетки отметили расстояние 5 м.

• Секундомером засекли время движения.

• Провели расчёт скорости по формуле: Vср = S/t

Результаты измерений представлены в таблице 1.

Измерение средней скорости кошки Таблица 1

Сравнивая полученные данные со скоростью движения других животных можно сделать вывод, что скорость Рыжухи близка к скорости пешехода (V _ср = 1,3 м/с). Она смогла бы догнать только черепаху ( V _ср = 0,8км/ час), а волк (V _ср = 55 км/час) , лисица (V _ср = 36 км/час) , заяц (V _ср = 60 км/час) и даже муха (V _ср = 18 км/час), легко бы ушли от преследования.

2. Измерение массы.

Массу я находила при помощи пружинных весов. Через 1 неделю измерения повторили, причем в то же время суток после еды. Результаты опытов представлены в таблице 2.

Измерение массы кошки Таблица 2

Видно, что масса Рыжухи за неделю уменьшилась на 100 г. Скорее всего, это связано с тем, что с приходом тёплого времени года кошка стала подвижнее и большую часть дня проводила в движении.

3. Измерение плотности.

Плотность по определению – физическая величина, численно равная отношению массы тела к его объему, соответственно для ее вычисления требовалось измерить объем и массу тела животного. Объем, я определила по объему вытесненной воды. Из гуманных соображений я погружала кошку в воду только до половины, а затем замечала, на сколько поднялся уровень воды в аквариуме и проводила расчёты по формуле ρ = m / v , где m _к - масса кошки; v – объем поднявшейся воды; v = 2 л, m = 2,1 кг. 2л = ( 2: 1000) м ³ = 0,002 м³

ρ - ? ρ = m / v = 2,1 кг / 0,002 м³ = 1050 кг/ м³

Результаты исследования представлены в таблице 3.

Измерение плотности Таблица 3

Хотя объем оценивается приблизительно, можно сделать заключение, что средняя плотность близка к плотности воды.

4. Измерение давления на опору.

Давление кошки на опору рассчитывалась для трех положений (стоя, лежа и сидя) по формуле: P=mg/s, где m=2,1 кг – масса, полученная в предыдущих опытах, g=10 н/кг, s – площадь опоры кошки, которую вычислили по площади фигур, полученных очерчиванием соответствующих контуров на миллиметровой бумаге. Результаты представлены в таблице 4.

Измерение давления кошки на опору Таблица 4

Таким образом, в разных положениях кошка оказывает давление от 368 Па до 5250 Па.

5.Измерение температуры

Для измерения температуры тела я использовала электронный цифровой термометр, так как он более безопасный, точный и быстродействующий, чем ртутный.

На рисунке представлена зависимость температуры кошки от времени суток. Измерения проводились 4 раза в течение дня. Оказалось, что самая высокая температура соответствует дневному времени суток (15 ч.), когда активность Рыжухи наибольшая. На основании представленных данных можно сделать вывод, что температура кошки зависит от возраста (чем старше животное, тем ниже температура) и от активности (чем выше активность, тем выше температура).

В результате выполнения работы, я познакомилась с предметом физика, со многими физическими величинами. Я научилась определять эти величины. Но самое главное я познакомилась с удивительным миром животных. Я изучала предмет с помощью моего питомца. В результате выполнения работы, я пришла к выводу, что знания по физике полезны и нужны не только мне, но и любому цивилизованному человеку.

Вряд ли полученные результаты имеют большое научное значение. Но, на мой взгляд, они представляют интерес для многих людей, которые интересуются физикой, любят своих домашних животных и хотят знать о них больше.

Свои исследования я буду продолжать. Мне бы хотелось провести свои эксперименты на каком-нибудь ещё животном.

1.Гершун В.И. Домашние животные. М.: Педагогика. 1991 г.

2.Ехонович А.С. Справочные по физике и технике. М.: Просвещение.1989 г.

3.Куклачев Ю.О. О кошках./Наука и жизнь. Ж. №10, 1990 г.

4.Литинецкий И.В. Барометры природы. М.: Дет.лит. 1982 г.

5.Птицы и звери./Энциклопедия для детей. М.: Аванта, 2004 г.

6.Физика в школе. Ж. №3, 1997 г.