XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Определение скорости домашнего хомяка и сопоставление с представлениями людей об этом
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
На протяжении тысячелетий животные живут бок о бок с человеком, играя важную роль в его жизни. Домашние питомцы оказывают положительное влияние на психическое здоровье людей, снижая уровень стресса и тревожности [1].
Однако, несмотря на длительную историю совместного существования, знания людей о повседневной жизни и поведении своих питомцев остаются ограниченными. Одним из примеров такого недостатка знаний является представление о физической активности домашних животных. Многие владельцы не задумываются о том, сколько их питомцы двигаются, с какой скоростью и как на их активность влияют внешние факторы, такие как погодные условия. Это особенно актуально для мелких грызунов, например, хомяков, которые ведут преимущественно ночной образ жизни [2].
В рамках данного исследования мы решили численно оценить физическую активность домашних хомяков, для чего определить скорость и расстояние, которые хомяки преодолевают в своем беговом колесе. Также решили выяснить, как погодные условия влияют на их активность. А еще оценить представления людей о физической активности хомяков и сопоставить с измеренными величинами.
В ходе выполнения данной работы мы более подробно изучили жизнь домашних хомяков, изучили вопросы измерения скорости, задумались сами и показали одноклассникам, насколько могут отличаться наши представления о жизни домашних питомцев от реальности. Это важно для критического осмысления информации, лучшей заботы о домашних питомцах, умения исследовать окружающий мир, когда вокруг много разной, не всегда качественной и достоверной информации.
1Цели, задачи и гипотеза
Цель: измерить скорость и путь хомяков за ночь в домашних условиях и как она связана с погодными условиями, изучить, как люди представляют скорость и путь хомяков, сопоставить с измерениями и сделать выводы о точности представлений.
Задачи исследования:
-
Разработать метод измерения скорости бегущего в колесе хомяка.
-
Построить и настроить установку для проведения измерений.
-
Провести эксперименты, собрать и обработать данные.
-
Составить анкету и опросить людей, чтобы выяснить их представления о скорости и пути хомяков.
-
Сопоставить результаты измерений, опроса, сделать выводы.
Гипотеза проекта:
В колесе хомяки пробегают гораздо больше, чем просто пробегали бы в клетке, и, чем хуже погода, тем меньше пробегает хомяк.
Люди неправильно представляют скорость и расстояние, которое пробегает хомяк.
2Выбор объекта исследования
Хомяки были выбраны в качестве объекта исследования, так как они являются популярными домашними питомцами, а их активность в беговом колесе хорошо поддается измерению. Кроме того, существует мнение, что животные могут чувствовать изменения погоды, и было интересно проверить, как погода влияет на активность хомяков.
Краткая характеристика объекта исследования: Сирийский хомяк — это грызун, обитающий в пустынных регионах. Длина его тела составляет 13-15 см, масса — до 100-300 граммов. Хомяки покрыты мягким густым мехом, живут до 2-3 лет. Они всеядны, питаются семенами, орехами, плодами, травами и насекомыми. Хомяки ведут одиночный образ жизни и не испытывают потребности в общении [3].
3Измерение скорости бега животных
Измерение скорости животных – важный метод изучения их поведения. В природе скорость животных определяется с помощью фото- и видеосъёмки, датчиков движения и GPS-трекеров. Например, учёные измеряют скорость гепарда с помощью камер с высокой частотой кадров и специальных меток на его теле.
Измерение скорости животных является важным аспектом изучения их поведения и физиологии. Существуют различные методы, применяемые в естественных условиях.
Методы измерения скорости животных:
1. Фото- и видеосъёмка: использование высокоскоростных камер позволяет фиксировать быстрые движения животных с высокой точностью. Например, при изучении полёта птиц применяются камеры с высокой частотой кадров, что позволяет детально анализировать их движения.
2. GPS-трекеры: современные технологии позволяют использовать GPS-ошейники для отслеживания перемещений животных. Такие устройства фиксируют координаты, скорость и направление движения, что особенно полезно при изучении крупных млекопитающих, таких как гепарды.
3. Датчики движения: устройства, которые позволяют измерять ускорение и углы наклона тела животного, что помогает в анализе его передвижений.
Скорости различных животных изменяются в широких пределах.
Гепард известен как самое быстрое наземное животное, способное развивать скорость до 120 км/ч. Для изучения его скорости и маневренности учёные разработали специальные ошейники, оснащенные GPS-модулями и набором датчиков. Эти устройства позволяют фиксировать скорость, ускорение и траекторию движения гепарда в естественной среде обитания [4].
Изучение скоростей различных животных помогает лучше понять их адаптацию к окружающей среде и стратегии выживания. Ниже представлены примеры животных с разными скоростными характеристиками [5]:
Быстрые животные:
• Львы могут достигать скорости до 80 км/ч на коротких дистанциях, что помогает им в охоте [6].
• Антилопа гну – эти животные способны развивать скорость до 75 км/ч, что помогает им спасаться от хищников.
Средние по скорости животные:
• Несмотря на свои размеры, слоны могут разгоняться до 40 км/ч.
• Жирафы способны бегать со скоростью до 55 км/ч на коротких дистанциях.
Медленные животные:
• Слоновые черепахи передвигаются со скоростью около 0,3 км/ч.
• Скорость передвижения садовой улитки составляет примерно 0,04 км/ч.
4Измерительная установка с использованием велокомпьютера
Для небольших домашних животных, таких как хомяки, методика измерений должна быть удобной и безопасной. Здесь сложно использовать датчики на теле животного, так как оно имеет малые размеры. Кроме того, перемещение происходит в небольшом пространстве клетки, что требует высокой точности определения местоположения, не доступной в домашних условиях. Так как большую часть движения хомяк выполняет в беговом колесе, решили измерить его путь и скорость именно в колесе. Колесо не требует наличия датчиков на теле животного – достаточно датчика оборотов колеса и счетчика. В качестве механизма измерения можно использовать велокомпьютер[7], который фиксирует обороты бегового колеса и переводит их в пройденное расстояние.
При проведении эксперимента был учтен фактор погоды, так как существует гипотеза, что животные способны ощущать погодные явления и менять от этого свое поведение [8]. В качестве показателя погоды была выбрана температура воздуха, измеряемая уличным термометром за окном.
Для измерения скорости и расстояния, которое пробегает хомяк в колесе, была построена специальная измерительная установка (рис.1). Она состояла из:
• Клетки для хомяков,
• Бегового колеса с наклеенным магнитом,
• Велокомпьютера,
• Датчика.
Рисунок 1: Схема измерительной установки
Велокомпьютер использовался для измерения пройденного пути и скорости хомяка. Датчик фиксировал каждый оборот колеса, когда мимо него проходил магнит.
Подставка и проволочная петля обеспечивали защиту провода велокомпьютера от перегрызания хомяком.
Для настройки велокомпьютера был измерен (рис.2) диаметр колеса (143 мм) и рассчитана длина его окружности по формуле: L=3,14*D.
Наши значения:
D = 143 мм;
L = 449 мм.
Полученное значение было введено в велокомпьютер. Таким образом, каждый оборот колеса соответствовал расстоянию в 45 см.
Рисунок 2: Измерение диаметра бегового колеса
Размещение измерительной установки в клетке с хомяком показано на рис.3.
Рисунок 3: Размещение измерительной установки в клетке
Результаты проведенных измерений приведены в следующей таблице.
Таблица 1. Результаты измерений скорости и пути хомяка
|
День |
Понедельник |
Вторник |
Среда |
Четверг |
Пятница |
|
Средняя скорость, км/ч |
2,1 |
2 |
1,8 |
1,7 |
1,7 |
|
Максимальная скорость, км/ч |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
Путь, км |
9 |
8 |
5 |
6 |
5 |
|
Погода |
|||||
|
Температуравоздуха, С |
+7 |
+6 |
+2 |
+3 |
+3 |
Ниже приведен график, иллюстрирующий полученные значения (рис.4).
Рисунок 4: График измерений скорости и расстояния
5Оценка, насколько люди точно представляют скорость хомяка
Для выяснения представлений людей о скорости и пути хомяков за ночь было проведено анкетирование среди учеников начальной и средней школы.
Анкетирование – это метод исследования, который помогает узнать мнение людей путем сбора их ответов на заранее подготовленные исследователем вопросы. Сейчас анкетирование часто проводят в мессенджерах, так как это позволяет быстро получить достаточный объем ответов. Анкеты часто не дают точные результаты, но широко используются из-за простоты и скорости метода.
В данном исследовании анкета помогла узнать, как люди представляют себе скорость и расстояния, которые преодолевают хомяки.
Были опрошены ученики начальной и средней школы. Для размещения были выбраны неофициальные чаты классов. Анкета была сделана небольшой, чтобы наибольшее количество учеников могли быстро на нее ответить.
Вопросы анкеты касались средней и максимальной скорости хомяков, а также расстояния, которое они могут пробежать за ночь.
Анкета включала три вопроса:
Вопрос 1: как вы думаете, с какой средней скоростью бегает в колесе домашний хомяк?
Вопрос 2: как вы думаете, до какой максимально скорости может разогнаться в колесе домашний хомяк?
Вопрос 3: как вы думаете, сколько км за ночь пробегает в колесе домашний хомяк?
Результаты опроса показаны на рис.5.
Рисунок 5: Результаты анкетирования
Результаты анкетирования показали, что большинство людей не знают реальных значений скорости и расстояний, которые преодолевают хомяки. Многие участники опроса недооценивали как среднюю, так и максимальную скорость хомяков.
Заключение
Проведенные исследования подтверждают гипотезы проекта:
• Хомяки за ночь пробегают 5 и более километров, что значительно превышает размеры их клетки.
• Люди неверно представляют скорость и расстояния, которые преодолевают хомяки.
• При похолодании хомяки бегают медленнее и пробегают меньшее расстояние.
Все поставленные задачи были решены.
Эксперимент показал, что хомяки – очень активные животные, которые могут разгоняться до 10 км/ч, но быстро хомяки бегают недолго – их средняя скорость 2 км/ч. Также показано, что их активность зависит от внешних условий, таких как погода.
Результаты исследования позволили ознакомиться с методами измерения скорости животных, выбрать один из них и провести измерения, изучить, что представления людей об активности домашних животных могут заметно отличаться от реальности. Проект позволил также лучше понять потребности своих домашних питомцев.
Список литературы
1. Роль домашних животных в улучшении психического здоровья. Психическое здоровье. 08 Июн, 2024 [Электронный ресурс]. URL: https://poc.care/blog/article/137/ . (Дата обращения 09.02.2025)
2. Что нужно знать о поведении хомячков? 17 января 2020 22:31 [Электронный ресурс]. URL: https://xn--80aaiodgxnca.xn--p1ai/blog/sovety-pokupatelyam/chto-nuzhno-znat-o-povedenii-khomyachkov/ . (Дата обращения 09.02.2025)
3. Нестерова Дарья. "Хомяки". Издательский дом «Вече», 2007.
4. Газета.ру. Гепард убивает ускорением. Ученые впервые измерили скорость гепарда на воле. Павел Котляр [Электронный ресурс]. URL: https://www.gazeta.ru/science/2013/06/13_a_5378389.shtml . (Дата обращения 09.02.2025)
5. Максимальная скорость бега животных [Электронный ресурс]. URL: https://animalspeed.ru/ . (Дата обращения 09.02.2025)
6. Самые быстрые животные: ТОП-10 [Электронный ресурс]. URL: https://www.tourister.ru/publications/1757 . (Дата обращения 09.02.2025)
7. Пинчук А.В. "Велокомпьютер с сенсорным управлением". Бакалаврская работа. Тольятти, 2018. [Электронный ресурс]. URL: https://dspace.tltsu.ru/bitstream/123456789/7678/1/Пинчук_А.В._ЭЛз-1331.pdf . (Дата обращения: 08.11.2024)
8. Приметы, связанные с кошками. [Электронный ресурс]. URL: https://www.purinaone.ru/cat/articles/parenting/primety-svyazannye-s-koshkami (дата обращения: 08.11.2024).