V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Биомеханический паспорт кошки

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Чистякова Е.С. 1

---

1МБОУ Одинцовский лицей №10

Чисткова И.В. 1

---

1МБОУ Одинцовский лицей №10

Работа в формате PDF

1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Паспорт проекта

1.Учебный предмет: физика

2.Учебные дисциплины, близкие к теме проекта: математика, биология.

3.Состав проектной группы:

Учитель физики МБОУ Одинцовского лицея №10

Чистякова Ирина Викторовна

Обучающаяся 5г класса:

Чистякова Екатерина

4.Заказчик проекта: МБОУ Одинцовский лицей №10 (в рамках проведения кружка).

5.Проблема проекта: недостаток навыков при практическом применении основных законов механики.

6.Цель проекта: создание биомеханической модели для изучения на практике раздела физики «Механика»

7.Задачи проекта:

- ознакомиться с различными физическими величинами, изучив литературу по данной теме, обозначив актуальность проекта;

- подобрать возможные физические характеристики для исследования;

- рассмотреть различные способы вычисления физических характеристик;

- создать биомеханический паспорт кошки;

- создать перечень и провести на практике мини - лабораторные работы по расчетам физических характеристик.

8.Продукт проекта. Биомеханический паспорт кошки.

9. Этапы реализации проекта:

10.Бюджет проекта:

Полная стоимость проекта: 0 р.

Введение

Физика - одна из наук, изучающих природу. Свое название физика получила от греческого слова «фюзис», что в переводе означает «природа». Поначалу физикой называли науку, которая рассматривала любые природные явления. Впоследствии же круг изучаемых физикой явлений был достаточно четко обозначен.¹ Частью природы являемся и мы с вами и все живое, что нас окружает. Дома у меня живет кошка Маруська, которая так же является частичкой нашей природы. Начав изучать физику, я стала задумываться, какие физические явления встречаются в моей жизни, какие физические величины я могу измерить, а какие рассчитать, что для этого мне нужно.

Целью моей работы является: создание биомеханической модели для изучения на практике раздела физики «Механика».

Задачи:

- ознакомиться с различными физическими величинами, изучив литературу по данной теме, обозначив актуальность проекта;

- подобрать возможные физические характеристики для исследования;

- рассмотреть различные способы вычисления физических характеристик;

- создать биомеханический паспорт кошки;

- создать перечень и провести на практике мини - лабораторные работы по расчетам физических характеристик.

В своей работе я изучила различные физические процессы и явления, которые можно рассмотреть на примере моей кошки. А так же измерила и рассчитала ее физические характеристики: массу, объем, плотность, силу тяжести, давление на поверхность, среднюю скорость движения. В результате проведения такой работы мной был создан «Биомеханический паспорт кошки».

Практическая значимость моего проекта заключается в том, что такие задания можно использовать в качестве лабораторных опытов в домашних условиях или на физических кружках.

1. Теоретическая часть 1.1Физические величины и их измерение.

Окружающий мир состоит из различных предметов, тел, которые имеют свою массу, форму и объем. Мы почти всегда знаем, из какого вещества сделаны эти предметы. Например, стул и парта сделаны из дерева, спицы для вязания из металла и так далее. Но сказать точный состав вещества, из которого сделаны живые организмы очень сложно. С точки зрения физики для всех тел мы можем измерить, рассчитать или найти табличные данные физических характеристик тела. Для этого мы используем различные физические приборы или формулы для расчета характеристик. Начав изучать физику в 5 классе, мне стало интересно попробовать измерить и рассчитать различные физические величины для моей кошки.

В своей работе я рассмотрела следующие физические величины:

1. Масса тела – это скалярная физическая величина, которая характеризует инертность тела. Для измерения массы используют весы. В своей работе я использовала ручные пружинные весы (безмен) (Приложение 1).

2. Объем тела – это количественная характеристика пространства, занимаемого телом. Для расчета объема тела можно использовать несколько способов. Но сложности при выполнении моего задания возникли в том, что кошка имеет форму неправильной фигуры. В физике есть способ определения объема тела неправильной формы по закону Архимеда. Необходимо наполнить сосуд водой, измерив предварительно объем, погрузить туда тело и измерить их общий объем. Разность этих двух объемов и будет объемом тела. Но возникли сложности с тем, что кошку необходимо погружать в воду целиком с головой, а моя кошка совсем не любит купаться. Тогда мы рассмотрели другой способ расчета объема. Я скрутила кошку калачиком так, что бы ее форма соответствовала окружности, а голова находилась внутри и представила ее в виде цилиндра. Обвела ее на клетчатой бумаге и измерила высоту (Приложение 2). С помощью веревки определила длину полученной окружности и рассчитала ее площадь по формуле S=l² /4π. Затемпо формулеV=Sh я нашла объем кошки.

V=Sh

S=l² /4πl=11см=0,11м

S=0,11м²

h=11cм=0,11м

V=0,11м²*0,11м=0,01м³

3. Плотность тела – это скалярная физическая величина, равная отношению масса тела к его объему. Для многих веществ плотность тела уже определена и является табличными постоянными величинами. Для кошки получить такое значение невозможно, так как она состоит из множества веществ разной плотности. Поэтому я рассчитала плотность кошки по формуле ρ=m/V.

ρ=m/V

ρ=3,2кг/0,01м³=320кг/м³

4. Сила тяжести – это векторная физическая величина, которая показывает, с какой силой тело притягивается к земле. Сила – это величина, которая имеет направление и точку приложения. Сила тяжести рассчитывается по формуле F=mg, где m – это масса тела, а g – ускорение свободного падания.

m=3кг 200г=3,2 кг

Fт=mg

Fт=3,2 кг*10Н/кг=32Н

5. Давление – это скалярная физическая величина, равна я отношению силы, действующей на тела к площади его поверхности. Так как давление зависит от площади тела, то в своих опытах я могла бы рассчитать его в разных случаях: когда кошка лежит, стоит на четырех лапах и двигается, в этом случае она оказывает давление на поверхность только двумя лапами. Я рассчитала давление на поверхность в положении стоя. Для этого я обвела ноги кошки на клетчатой бумаге и рассчитала площадь ее лап (Приложение 3). А потом по формуле p=F/S рассчитала давление.

p=F/S

S = 50 см² = 0,005 м²

р=32Н/ 0,005 м² = 6400Па

1.2 Механика и биомеханика.

Механика – это часть физики, изучающая механическое движение материальных тел и происходящие при этом взаимодействия между ними. Под механическим движением понимают изменение с течением времени взаимного положения тел или их частиц в пространстве. В природе – это движение небесных тел, воздушных и водных масс, в технике – движение механизмов.²

Биомеханика – это наука о движении человека и животных. Название включает в себя греческие слова bios — жизнь и mexane — механизм, рычаг. В отличие от механики, в которой с точки зрения физики рассматривается движение и взаимодействие предметов, биомеханика это наука, которая изучает и анализирует разносторонние движения живых существ.³ В своей работе я проводила механические исследования по расчету средней скорости движения кошки при беге. При этом я рассмотрела и изучила это движение без рассмотрения причин, которые это движение обуславливают. То есть без учета сил, которые действуют на тело (кошку). Для расчета средней скорости бега кошки я провела три опыта. Измерила расстояние, на которое она будет перемещаться (Приложение 4). Засекла время, за которое она преодолела это расстояние. Во всех трех случаях скорость отличалась незначительно. Затем я рассчитала среднюю скорость ее движения по формуле υ_ср=S₁+S₂+S₃/t₁+t₂+t_3.

S=3*3м=9м

t=2,5c+2,1с+2,3с=6,9с

V=S/t

V=9м/6,9с=1,3м/c

2. Проектное предложение

Биомеханический паспорт.

Лабораторная работа №1.

Тема: «Расчет плотности тела»

Цель: рассчитать плотность тела.

Приборы и материалы: весы, линейка, бумага в клетку, веревка.

Ход работы:

- с помощью весов измерьте массу кошки;

- сверните кошку клубочком на бумаге в клетку, обведите с помощью веревки измерьте длину окружности и рассчитайте ее площадь по формуле S=l² /4π;

- измерьте высоту с помощью линейки;

- зная площадь окружности и высоту, рассчитайте объем кошки по формуле: V=Sh;

- рассчитайте плотность кошки по формуле ρ=m/V.

Вывод: в результате проведения эксперимента:

- я научилась измерять массу тела, рассчитывать объем и плотность тела,

- у меня получилось, что плотность кошки равна: 320 кг/м³.

Лабораторная работа №2.

Тема: «Расчет средней скорости движения»

Цель: рассчитать среднюю скорость движения кошки.

Приборы и материалы: секундомер, рулетка.

Ход работы:

- измерить расстояние, которое должна пробежать кошки;

- измерить время, за которое кошка преодолевает это расстояние;

- рассчитать скорость движения по формуле υ=S/t;

- провести 3 опыта и результат записать в таблицу;

- рассчитать среднюю скорость движения кошки по формуле υ_ср=S₁+S₂+S₃/t₁+t₂+t₃.

Вывод: в результате проведения эксперимента:

- я научилась измерять расстояние и время движения, рассчитывать скорость и среднюю скорость движения,

- у меня получилось, что средняя скорость кошки равна: 1,3 м/с.

Заключение

Моя кошка Маруська выступила для меня как интереснейший объект физических исследований. Мне было очень интересно проводить опыты с ней. Я предлагаю своим одноклассником провести такие же лабораторные опыты с их животными. По моему мнению моя работа имеет практическую значимость. На основе измерений, которые я получила в ходе работы, я составила биомеханический паспорт своей кошки Муськи. Так же я прописала ход двух лабораторных работ, которые можно давать ученикам в качестве индивидуальных домашних заданий.

Данная работа была для меня очень интересна. Я узнала много нового о предмете и об окружающем меня мире. Я буду продолжать проводить исследования со своей кошкой по мере изучения новых физических величин. Особенно интересными для меня будут опыты по изучению оптических возможностей кошки, так как их зрение отличатся от человеческого. Слуховой аппарат кошки так же имеют отличия от человеческого, и это мы будем изучать в разделе «Звук». Очень интересно с помощью шерсти кошки рассматривать процесс электризации. Поэтому я считаю, что у моей работы есть еще много возможностей для продолжения.

Список литературы

1. Учебник Естествознание под ред. А.Е. Гуревичв, Д.А. Исаева Л.С. Понтак 5-6 класс, М., «Дрофа», 2014 г.

2. Физика – наука о природе [Электронный ресурс]//Портал искусственного интеллекта http://www.aiportal.ru/promote/10/physics-the-science-of-nature.html

3. Предмет механики. Основные понятия и определения. [Электронный ресурс]//СтудопедиЯвашашолопедия https://studopedia.ru/4_2_predmet-mehaniki-osnovnie-ponyatiya-i-opredeleniya.html

4. Биомеханика – наука о движении [Электронный ресурс]//Sryrace/cladaward 2018 https://www.skyrace.club/texts/18-biomexanika-nauka-o-dvizheniyax-cheloveka.html

Приложение 1

Измерение массы кошки.

Приложение 2

Измерение объема кошки.

Приложение 3

Расчет площади поверхности лап.

Приложение 4 Измерение расстояния. Приложение 5 Биомеханический паспорт кошки.

1^http://www.aiportal.ru/promote/10/physics-the-science-of-nature.html

2^https://studopedia.ru/4_2_predmet-mehaniki-osnovnie-ponyatiya-i-opredeleniya.html

3^https://www.skyrace.club/texts/18-biomexanika-nauka-o-dvizheniyax-cheloveka.html

18