Programul cursului opțional de fizică

Experimente în fizică

"Cunoaste-te".

Compilator de programe: Avakyan Lyudmila Gennadievna

Notă explicativă.

Programul este conceput pentru 8 ore.

Fizica este o știință experimentală, iar implementarea lucrărilor practice ar trebui să ocupe o parte semnificativă a cursului de fizică.

Omul este o parte a naturii, iar corpul său se supune acelorași legi ale fizicii. Socraticul „Cunoaște-te pe tine însuți” este înțeles de noi, inclusiv cum să-ți cunoști corpul și legile fizice pe care le respectă. Lucrările practice privind studiul propriului corp prezintă un interes real pentru studenți.

Obiectivele cursului:

Crearea condițiilor pentru formarea și dezvoltarea elevilor:

abilități intelectuale și practice în domeniul experimentului fizic, care vă permite să explorați fenomenele naturii și legile fizice pe care le respectă corpul uman;

interes pentru studiul fizicii și realizarea unui experiment fizic;

capacitatea de a dobândi și aplica în mod independent cunoștințe;

abilități de comunicare care contribuie la dezvoltarea capacității de a lucra în grup, de a conduce o discuție, de a-și apăra punctul de vedere.

În timpul procesului de învățare, elevii dobândesc următoarele abilități specifice:

observarea și studierea fenomenelor;

descrie rezultatele;

calcula erori de măsurători directe și indirecte;

a trage concluzii;

discutați rezultatele experimentului, participați la discuție.

Abilitățile enumerate sunt formate pe baza cunoștințelor despre:

ciclul cunoașterii în științele naturii;

rolul experimentului în cogniție;

reguli de utilizare a instrumentelor de măsură;

originea erorii de măsurare și tipurile acesteia;

reguli de înregistrare a rezultatului măsurătorilor directe, ținând cont de eroare;

Conținutul programului.

1. Gorev L.A. Experiențe distractiveîn fizică. M.: Iluminismul, 1985.-175p.

2. Goulridze G.Sh. Lucrări practice și de laborator în fizică. Clasele 7-11 / editat de N.A. Parsrentieva.- M.: Stil clasic, 2002. - 96 p.

3. Raeva A.F. Experiment fizic la școală. M.: Iluminismul, 1973.- 239p.

4. V. A. Burov, Atelier de fizică. Ajutor pentru studenți. M.: Iluminismul, 1972. - 70 p.

5. Dick Yu. I., Kabardin OF, et al. Lucrări practice fizice pentru clase cu studiu aprofundat al fizicii. M.: Iluminismul, 1993. -208 p.

6. Kachinsky A. M., Kimbar B. A. Teme pentru lucrul de laborator al atelierului de fizică. Minsk: Narodnaya Asveta, 1976. -189 p.

7. Khutorskoy A.V., Khutorskaya L.N. - Fizica fascinantă: O colecție de sarcini și experimente pentru școlari și solicitanți cu răspunsuri. –M.: ARKTI, 2001

Partea teoretică

Parametrii fizici ai corpului uman.

Corpul uman și acțiunile sale sunt la fel de interesante pentru fizică ca orice alte fenomene naturale și obiecte din jurul nostru. Luați în considerare întrebările legate de proprietăți fiziceși caracteristicile umane. Ele pot fi folosite pentru a explica diverse situații de viață, atunci când se discută o serie de probleme despre corpul uman.

Cunoaște-te pe tine, corpul tău, al tău corpul fizic in materie de fizica!

Mai jos sunt informații neobișnuite: cifre care caracterizează parametrii mecanici, termici, electrici, optici ai unei persoane. Aceste numere au propriul lor limbaj, pot vorbi despre diverse caracteristici corpul uman. Scopul lor este de a ajuta la o mai bună asimilare, concretizare și extindere a cunoștințelor de fizică. Aceștia pot deveni asistenți în rezolvarea diverselor probleme practice și sarcini care pot apărea în clasă și acasă, pot fi utili în pregătirea mesajelor sau eseurilor, seriilor.

Parametrii mecanici ai unei persoane.

1) Densitatea medie a corpului uman este de 1036 kg / m 3.

2) Densitatea sângelui - 1050-1064 kg / m 3.

3) Viteza medie de mișcare a sângelui în vase: în artere 0,2 - 0,5 m / s; în vene 0,10 - 0,20 m/s; în capilare 0,0005-0,0020 m/s.

4) Excesul normal de presiune în artera unui adult este măsurat de la zero condiționat, care este luat ca presiune atmosferică. Prin urmare, o tensiune arterială de, de exemplu, 9,3 kPa (70 mm Hg) înseamnă că este cu = 9,3 kPa (70 mm Hg) mai mare decât presiunea atmosferică.

Presiune normală inferioară (adică în faza inițială a contracției inimii) = 9,3 kPa (70 mm Hg). Presiunea superioară normală (adică, în faza finală a contracției inimii) este de 16,0 kPa (120 mm Hg).

5) Forța dezvoltată de inima care bate:

in faza initiala de contractie » 90 N;

în faza finală a contracției » 70 N.

6) Masa de sânge ejectată de inimă în 1 minut este de aproximativ 3,6 kg. Într-o contracție, inima ejectează aproximativ 60 cm 3 de sânge, în 1 minut - 3,6 litri (la 60 contracții pe minut), în 1 oră - 216 litri, iar într-o zi >> 5200 litri de sânge. În timpul muncii grele a corpului (de exemplu, la schi), inima umană „pompează” până la 25-35 de litri de sânge într-un minut (la 165-196 contracții pe minut). Pentru comparație: consumul de apă al unui robinet complet deschis în 1 minut este de aproximativ 20 de litri.

Lucrarea inimii cu o singură contracție este de 1 J.

Puterea dezvoltată de un adult:

în timpul mersului normal pe un drum plat cu vânt slab de 60-65 W;

la mers rapid (7 km/h) pe un drum plat cu vânt slab - 200 W;

atunci când pedalați cu o viteză de 10 km/h pe vreme calmă - 40 W;

atunci când pedalați cu o viteză de 20 km/h pe vreme calmă - 320 wați.

Parametrii sunetului uman

șoaptă liniștită ≈ 10 -9 W;

vorbire cu volum normal ≈ 7 * 10 -6 W;

volum maxim ≈2 * 10 -3 W;

Frecvențele la care urechea are cea mai mare sensibilitate sunt 1500 - 4000 Hz;

Interval de frecvență în timpul conversației normale:

la bărbați - 85-200 Hz;

la femei - 160-340 Hz;

bas - 80-350 Hz;

bariton - 110-400 Hz;

tenor - 130-520 Hz;

soprană - 260-1050 Hz;

soprana coloratura - 330-1400 Hz.

bas ≈2,5 cm;

tenor ≈ 1,7-2 cm;

soprană ≈1,5 cm.

Viteza sunetului în țesuturile corpului este de 1590-1600 m/s.

Înălțimea de înregistrare a unei voci feminine (când cântă) este de 2,35 kHz.

8) Gama de intensitate a sunetelor percepute de urechea umană este neobișnuit de mare: cele mai puternice sunete percepute de ureche (la pragul durerii)

10-100 W/m 2 , diferă de 10 13 -10 14 ori de cele mai slabe sunete încă percepute (la pragul de auz ≈ 10 -12 W/m 2).

Parametrii termici umani

Temperatura normală a corpului este de 36,7°C.

Temperatura părților individuale ale corpului:

frunte - 33,4°C;

palmele mâinilor - 32,8°C;

tălpile picioarelor - 30,2 0 C.

Temperatura de îngheț (topire) a sângelui este de la -0,56 ° C la -0,58 ° C.

Capacitatea termică specifică a sângelui:

3,9 kJ/(kgkK);

0,93 cal/(gc°C).

Masa de apă care se evaporă de la suprafața pielii și a plămânilor pe zi este de 0,8-2,0 kg.

Cea mai favorabilă umiditate relativă pentru viața umană este de 40-60%.

Tensiunea superficială a sângelui - 60 mN/m.

Parametrii electrici ai unei persoane

1) Rezistivitatea țesuturilor corpului:

mușchi - 1,5 μm;

sânge - 1,8 μm;

stratul superior al pielii (uscat) - 3,3k10 5 Omkm;

os (fără periost) - 2k10 6 ohmi.

2). Constanta dielectrica:

sânge - 85,5;

piele uscată - 40-50;

os - 6-10.

3) Rezistența electrică a corpului uman este determinată în principal de rezistența stratului superficial al pielii (epidermă).

Rezistența corpului uman de la capătul unei mâini până la capătul celeilalte cu pielea uscată, intactă a mâinilor = 15 kOhm.

Curentul prin corpul uman, care este considerat sigur, este de până la 1 mA.

Puterea curentului prin corpul uman, ceea ce duce la deteriorarea gravă a corpului,

≈100 mA.

Tensiune electrică sigură într-o cameră umedă -12 V.

Tensiune electrică sigură într-o cameră uscată -36 V.

Parametrii optici ai unei persoane

Durata de conservare a senzației vizuale rezultate de către ochi este de 0,14 s.

Diametrul globului ocular al unui adult este de 24-25 mm.

Distanța dintre pupilele ochilor („baza ochilor”) la un adult este de 55-72 mm.

Grosimea sclerei este de 0,4-1,0 mm.

Grosimea coroidei este de până la 0,35 mm.

Grosimea retinei este de 0,1-0,4 mm.

Diametrul lentilei este de 8-10 mm.

Cea mai mare grosime a lentilei este de 3,7-4,0 mm.

Indicele de refracție al lentilei este ≈1,4.

Distanța focală a obiectivului este ≈70 mm.

Puterea optică a lentilei la tineri este de la 19 la ≈ 33 dioptrii.

Indicele de refracție al umidității apoase și gelatinoase este -1,34.

Presiunea lichidului limpede care umple ochiul este presiunea intraoculară ≈104 kPa (= 780 mm Hg).

diametrul pupilei:

la iluminare mare de zi - 2-3 mm;

la iluminare scăzută (0,01 lux) - 6-8 mm.

Dimensiunile punctului mort (forma ovală) - 1,5x2,0.

Numărul de bastonașe din retină este de ≈130 milioane.

Numărul de conuri din retină este de aproximativ 7 milioane.

Lungimea de undă a luminii la care ochiul este cel mai sensibil este de 555 nm (raze galben-verde).

Puterea optică a întregului ochi este ≈ 60 dioptrii.

Câmpul vizual al ochiului fix:

orizontal - aproximativ 160 °;

vertical - aproximativ 130 °.

Dimensiunea minimă a unei imagini a unui obiect de pe retină, la care două puncte ale obiectului sunt percepute separat, este de 0,002 mm.

Dimensiuni proprii

Este util să cunoașteți mărimea înălțimii și a pasului dvs. Cel mai simplu mod de a măsura, de exemplu, distanța parcursă, trebuie să numărați numărul de pași, dar pentru aceasta trebuie să cunoașteți dimensiunea pasului.

Dimensiunea pasului se determină după cum urmează: după ce au măsurat o linie dreaptă pe sol, să zicem 30 m, o trec cu pasul normal, numărând pașii. Împărțind 30 la numărul rezultat de pași, aflați lungimea medie a unui pas. Să presupunem că 50 de trepte încap pe o lungime de 30 m. Împărțind 30 la 50, obținem:

30: 50 \u003d 0,6 m \u003d 60 cm.

Aceasta este lățimea pasului mediu. Pentru a converti distanța măsurată prin pași în metri, este necesar să înmulțiți numărul de pași cu lățimea unui pas exprimată în metri. De exemplu, sunt 630 de pași de acasă până la magazin. Lungimea pasului este de 0,6 m. Distanța în metri este de 630 0,6 \u003d 378 m.

Întinderea brațelor unei persoane este de obicei egală cu înălțimea sa. Cel mai adesea, aceste valori coincid, dar abaterile sunt posibile, desigur. Prin urmare, este, de asemenea, util să verificați corespondența dintre distanța brațului dumneavoastră și creșterea prin măsurare.

Pentru o măsurare aproximativă a cantităților mici, este util să vă amintiți lungimea articulației mijlocii a degetului arătător. (Fig. 1), dimensiunea „sfertului” său - distanța dintre capetele degetului mare și ale degetului mic ale degetului răspândit cinci (Fig. 2). Desigur, toate aceste metode sunt foarte inexacte, dar pentru o măsurare aproximativă rapidă în situatii de viata destul de potrivit.

Desenați un segment egal cu 0,0001 km, iar lângă el un segment egal cu 0,1 din pasul dvs. obișnuit. Aproximativ câți pași trebuie să faci pentru a merge 1 km?

Orez. unu

Fig.2

Sarcini calitative pe tema: „Fizica umană”

1.Pe canapea.

De ce este mai ușor pentru o persoană să se întindă pe o canapea decât pe o tablă?

2. Puterea umană.

a) Care este puterea unei persoane care cântărește 75 kg la o viteză normală de mers de 5 km/h; cu o viteză de marș de 7 km/h?

B) Care este puterea consumată când mergeți cu bicicleta (la viteze de 9 km/h și

18 km/h)?

c) Ce putere dezvoltă o persoană cu o greutate de 75 kg, care a alergat pe scări până la o înălțime de 4 m în 2 secunde?

3. Cum să pornești un scaun care se învârte?

Stai pe un scaun pivotant cu picioarele de pe podea. Trebuie să-l porniți în jur de 360 ​​°. Cum o vei face? Explicați răspunsul.

4. Evaporarea apei în corpul uman.

Corpul uman este format din 65% apă. Se evaporă? Cum? De ce depinde procesul de evaporare? Ce afectează?

5. Omul pe fundul oceanului aerian.

Omul trăiește în fundul oceanului aerian. De ce o persoană nu simte de obicei presiunea atmosferică?

6. Cum respiră o persoană?

Care este semnificația presiunii atmosferice în mecanismul respirației pulmonare umane? Ce se întâmplă când inspiri și expiri aer?

7. Despre culorile negru, alb și gri.

a) Care este diferența dintre alb, negru și gri?

(b) Cum recunoaște o persoană aceste culori?

Fă următorul experiment cu prietenii tăi și trage o concluzie. Într-o cameră bine întunecată, proiectați un punct rotund de la o lanternă pe un mic ecran alb. Stinse felinarul, neobservat de public. În loc de ecran alb, pune unul negru și proiectează același loc pe el, mărind de mai multe ori intensitatea luminii lanternei. Privitorul nu va observa schimbarea ecranului și va crede că vede același loc pe același ecran. Când lumina din cameră este aprinsă, privitorul își marchează greșeala și pata de pe ecran îi apare nu mai albă, ci doar lumină.

De ce?

8. Împământare.

Conexiunea electrică a unui obiect la pământ se numește împământare. Sarcinile formate pe corpuri sunt izolate de pământ, atunci când sunt conectate cu acesta, merg în pământ, deoarece datorită dimensiunii sale mari, în comparație cu orice corp, Pământul are și o capacitate mult mai mare. Este posibil să vorbim despre împământarea unei persoane?

9. Biocâmp uman.

Există biocurenți și biopotențiale în corpul uman. Ce este? Pot fi descoperite?

10. Umiditatea relativă sau absolută a aerului?

Ce este mai important pentru o persoană: umiditatea relativă sau absolută?

11. Curent electric periculos.

Toată lumea știe cum se întâmplă, curentul electric este periculos pentru o persoană. Pentru el, un curent cu o putere deja de 0,1 A este fatal. Curentul din cablajul camerei este de câteva ori mai puternic decât 0,1 A.

De ce nu lovește întotdeauna o persoană?

12. Stai jos - ridică-te.

Kolya făcea exerciții de dimineață. În apropiere erau cântare de podea. A decis să facă genuflexiuni stând pe cântar. Spre surprinderea lui, în momentul ghemuirii, cântarul arăta o greutate mai mică decât atunci când stătea calm pe ei. Kolya se ridică repede. Cântarul, dimpotrivă, a arătat o creștere a greutății sale. Kolya a repetat aceste mișcări de mai multe ori. Totul s-a întâmplat din nou.

De ce?

Raspunsuri:

1 . Zona de contact a corpului cu canapeaua este mai mare decât cu placa.

2 . a) Aproximativ 60 W, sau cai putere. Odată cu creșterea vitezei, puterea crește rapid - 200 de wați.

b) Când mergeți pe bicicletă, poziția centrului de greutate al corpului se schimbă mult mai puțin decât la mers, iar accelerația picioarelor este, de asemenea, mai mică. Prin urmare, puterea consumată atunci când mergeți pe bicicletă este mult mai mică: 30 W; 120 W.

c) 2 cai putere.

3. Trebuie să folosiți mișcarea mâinii. Întorcând brațele întinse într-un anumit unghi în plan orizontal, persoana însăși se întoarce în direcția opusă. Când mâinile se opresc, persoana se oprește și ea. Pentru a vă întoarce din nou în aceeași direcție, trebuie să vă întoarceți mâinile în poziția inițială. Este imposibil să faceți acest lucru prin mișcarea mâinilor în direcția opusă, deoarece persoana va reveni și ea la poziția inițială. Puteți, totuși, să ridicați mâinile într-un plan vertical, apoi să le coborâți într-un alt plan vertical, astfel încât să fie în raport cu persoana care stă pe scaun în poziția inițială. O persoană se poate roti în jurul unei axe verticale de un număr nedefinit de ori.

4. În timpul zilei, o persoană, în funcție de tipul de muncă, se evaporă de la suprafața pielii și a plămânilor de la 800 la 2000 g sau mai mult de apă. Viteza proceselor de evaporare și, în același timp, bunăstarea unei persoane depind în mod semnificativ de umiditatea aerului din jur. Expunerea prelungită la aer cald, saturat abundent cu vapori de apă, împiedică procesele de evaporare și în același timp perturbă schimbul normal de căldură în organism. O persoană se simte letargică, iar capacitatea sa de a lucra scade.

5. Majoritatea organelor și țesuturilor din organism conțin lichide și gaze sub presiune aproximativ egală cu presiunea atmosferică. Excepție în acest sens este spațiul interpleural al toracelui, sistemul cardiovascular, cavitățile umplute cu lichid cefalorahidian, precum și cavitățile articulare. Comunicarea acestor cavități cu aerul exterior perturbă activitatea normală a organismului.

6. La inhalare, din cauza contractiei muschilor corespunzatori (intercostali si diafragm), are loc expansiunea volumetrica a toracelui. În același timp, presiunea aerului din plămâni devine mai mică decât presiunea atmosferică, iar sub influența acesteia din urmă, un anumit volum de aer exterior intră (este aspirat) în plămâni. Apoi mușchii se relaxează, volumul pieptului scade, presiunea aerului din plămâni devine mai mare decât presiunea atmosferică și o parte din aerul din plămâni este forțat să iasă. Există o respirație. Cutia toracică se poate extinde simultan în trei direcții reciproc perpendiculare: verticală, transversală și anteroposterior.

7. a) Suprafețele multor corpuri împrăștie în aceeași măsură razele tuturor regiunilor spectrului vizibil. Aceia dintre ele care împrăștie o mare parte din lumina care cade asupra lor se numesc albe. alb hârtie sau creta disipă până la 90% din energia care cade asupra lor. Acele suprafețe care împrăștie razele foarte slab sunt numite negre. Hârtia fotografică neagră împrăștie doar aproximativ 5% din lumina care cade pe ea. Suprafețele cu grade intermediare de dispersie ne apar ca gri. Astfel, diferența dintre alb, gri și negru nu este calitativă, ci doar cantitativă, b) Culorile sunt recunoscute doar în comparație cu fundalul iluminat din jur.

8 Corpul uman în ansamblu este un dirijor, așa că o persoană care stă pe pământ va conduce sarcini electrice cu care poate intra în contact. Contactul uman cu solul în aceste condiții se mai numește împământare. Dacă o persoană trec sarcini electrice semnificative (sau un curent electric semnificativ), acest lucru poate avea consecințe periculoase pentru sănătatea sa.

9 . Excitarea oricărui organ al corpului uman este însoțită de apariția curenților de acțiune. Un loc excitat al unui organ este întotdeauna electronegativ în raport cu locurile care sunt în repaus. O anumită diferență de potențial apare între zona excitată și cea neexcitată, iar curenții curg. Aceste diferențe de potențial sunt mici, iar rezistența țesuturilor corpului este mare. Prin urmare, biocurenții sunt foarte slabi - aproximativ 10 -6 A și mai puțin. Detectarea lor este posibilă cu ajutorul galvanometrelor sensibile. Biopotențialele apar în celule, țesuturi, organe din cauza distribuției neuniforme a ionilor K + ,Na + , C ++ , Mg ++ , precum și CL - - în protoplasma celulelor și în lichidul din jurul celulei. Acest lucru se datorează proceselor metabolice care au loc în celulele vii. Biopotențialele reflectă starea funcțională a organelor și țesuturilor în condiții normale și patologice, care este utilizată în diagnosticul bolilor. Metode comune de înregistrare a potențialelor inimii - electrocardiografie, creier - electroencefalografie, trunchiuri nervoase periferice și mușchi - electromiografie.

10 . În diferite cazuri, atât umiditatea absolută, cât și umiditatea relativă pot fi importante. De exemplu, evaporarea apei de la suprafața pielii depinde de umiditatea relativă, deci cu cât diferența dintre umiditatea absolută și cea maximă este mai mare (cantitatea de abur în g care saturează 1 m 3 de aer la o anumită temperatură), cu atât este mai rapidă. are loc evaporarea. Având în vedere evaporarea apei de către plămâni, ar trebui să se țină cont de umiditatea absolută a aerului, deoarece aerul este expirat din plămâni, aproape complet saturat cu abur, la o temperatură de aproximativ 30 ° C. Cantitatea de vapori cu care este saturat aerul in plamani depinde evident de umiditatea absoluta a aerului inhalat. O atmosferă cu o umiditate relativă de 40 până la 60% este considerată normală pentru viața umană.

11. Puterea curentului în rețeaua de iluminat ajunge la 0,5 A, dar numai până când corpul uman este inclus în circuit. Includerea acestuia din urmă reduce semnificativ puterea curentului, deoarece rezistența corpului nostru este foarte mare: variază de la 100 la câteva zeci de mii de ohmi. Introducerea unei astfel de rezistențe semnificative în circuit scade în mod natural puterea curentului în acesta, iar curentul devine aproape inofensiv pentru organism. Uneori, chiar și 5000 V nu dăunează unei persoane - uneori rezistența corpului uman este atât de mare. Dar fluctuează în funcție de multe motive, care sunt imposibil de prevăzut: de la umiditate, dimensiunea corpului, chiar și starea noastră de spirit, prin urmare inofensivă, astăzi, tensiunea de la rețea poate fi mortală mâine.

12. Corpul Kolya a experimentat parțial fenomenul de imponderabilitate (cu o ghemuire rapidă) și suprasolicitare (cu o creștere rapidă, corpul apasă mai tare pe suport).

EVALUARE EROARE

LA MĂSURARE FIZICĂ

VALORI

A măsura o mărime fizică înseamnă a o compara cu ajutorul unor instrumente de măsură cu o mărime omogenă luată ca unitate și a aprecia gradul de aproximare a acesteia la valoarea adevărată.

În prezent este general acceptat Sistemul internațional(SI), care este construit pe șapte unități de bază:

lungime - metru (m);

masa - kilogram (kg);

timp - secundă (s);

curent electric- amper (A);

temperatura - kelvin (K);

intensitate luminoasă - candela (cd);

cantitatea de substanță - mol.

Pentru a asigura unitatea măsurătorilor fizice, au fost create standarde internaționale pentru fiecare dintre principalele unități SI.

Dacă folosesc valori care sunt multipli ale unităților de bază, utilizați prefixele adecvate preluate din limba greacă veche; dacă se folosesc valori submultiple la unitățile de bază, se folosesc prefixele corespunzătoare preluate din limba latină.

Măsurătorile sunt împărțite în directe și indirecte. O măsurătoare directă este o măsurătoare în care rezultatul este găsit la citirea de pe scara instrumentului. O măsurătoare indirectă este o măsurătoare în care rezultatul se bazează pe calcule.

valoare adevarata valoarea măsurată nu poate fi determinată din multe motive și, mai ales, pentru că reproducerea standardului este limitată. Valoare DAR este considerată măsurată dacă nu este indicată doar valoarea în sine DAR ism , dar și limita erorii sale absolute ∆А

A = DAR ism , ± ∆A

Calitatea măsurătorilor este determinată de eroarea relativă ε:

ε = *100%.

Eroare măsurare directă∆A este suma erorii instrumentului de măsură ∆A inc și a erorii de citire ∆A ref:

∆DAR = ∆A inc + ∆A citit

Eroarea de citire este egală cu, sau mai degrabă nu mai mult de jumătate din valoarea diviziunii scalei:

∆ A adj =

Unde A- împărțirea prețurilor a scalei.

Când se efectuează măsurători repetate ale unei mărimi fizice, se obțin rezultate oarecum diferite. În acest caz, media aritmetică a rezultatelor măsurătorilor individuale trebuie luată ca rezultat al măsurării:

partea experimentală

Laboratorul #1

DETERMINAREA VOLULUI ȘI DENSIȚII CORPULUI DVS.

Obiectiv:învață să determine densitatea și volumul corpului tău.

Progres:

1. Măsurați lungimea medie ℓ (m) și lățimeab (m) căzi în apartamentul dumneavoastră.

2. Turnați apă caldă în cadă și marcați nivelul cu un creion.

3. Scufundați-vă în apă și marcați noul nivel. Măsurați înălțimea de ridicare

apă ∆ h (m).

4. Aflați volumul de apă deplasat și, prin urmare, volumul corpuluiV t(excluzând

mărimea capului): V t =ℓ * b * ∆ h.

Forma băii poate diferi semnificativ de cea a unui paralelipiped, astfel încât volumul apei deplasate poate fi determinat mai precis experimental, adăugând apă cu o găleată (o sticlă de sifon sau alt recipient cu un volum cunoscut) la semnul pe care l-ați făcut.

5. Pentru a ține cont de volumul capului, măsurați diametrul capuluid(m)și, considerând-o o minge, calculați volumul:

V G = π d 3

6. Calculați volumul total al corpului dvs. (m 3): V uzual = V t + V G

7. Măsurați-vă greutatea corporală m(kg) folosind cântare.

8. Află densitatea ρ (kg / m 3) a corpului tău: =

Sarcină suplimentară:

Comparați densitatea corpului dvs. cu densitatea apei și răspundeți la întrebările:

De ce poate o persoană să rămână la suprafață fără să se miște?

De ce este mai ușor să înoți în apa de mare?

Laboratorul #2

DETERMINAREA LUNGIMII MEDII PASI.

Obiectiv:învață să stabilești lungimea medie a pasului tău.

Laboratorul #3

DETERMINAREA FORȚEI DE PRESIUNE A ATMOSFEREI PE CORPUL DVS

Obiectiv:Învață să determine forța presiunii atmosferice asupra corpului tău.

Echipament: barometru, cântar de podea, stadiometru.

F atm = p atm * S.

Completați tabelul:

r atm, Pa

Laboratorul #4

„Determinarea puterii mâinilor atunci când efectuați un exercițiu pe bara transversală”.

Pentru o vreme, agățați-vă de bara din sala de sport pe un braț, simțiți tensiunea în mușchii brațului.

Măsurați-vă greutatea pe cântar tși calculați forța gravitației F T (H) care acționează asupra acesteia.

Pentru a determina volumul corpului tău V utilizare generală rezultatul muncii deja efectuate.

Aflați forța de plutire F a (H), care acționează asupra corpului tău din aer:

unde ρ \u003d 1,3 kg / m 3 este densitatea aerului și arată că forța de flotabilitate a aerului este puțin mai mare de 0,1% din forța gravitațională care acționează asupra ta și, prin urmare, F A , de regulă, este neglijat.

5. Găsiți forța F p cu care mâna dumneavoastră acționează asupra barei transversale:

F p \u003d F t -F și F t

Completați tabelul:

t, kg

Laboratorul #5

„Măsurarea puterii dezvoltate la urcarea scărilor”.

Echipamente: greutate pe cordon, cronometru, cântar pe podea, bandă de măsurare.

După ce ați coborât o greutate pe un cordon puternic în scara, faceți un semn pe ea când greutatea ajunge la podeaua primului etaj. Măsurați înălțimea scării h(m).

Determinați ora cu un cronometru t(c) petrecut de tine pentru a urca scările.

Măsurați-vă greutatea corporală m(kg).

Calculați puterea N(W) dezvoltat la ridicare:

Completați tabelul:

h(m)

Apărarea și discutarea rezultatelor cercetării.

Elevii trebuie să prezinte rezultatele studiilor parametrilor fizici ai corpului lor. Analizați rezultatele. Pregătiți unul dintre munca de laborator apărarea părții teoretice a lucrării.

Investigarea mișcărilor umane, măsurați:

1.indicatori cantitativi ai stării mecanice a corpului

2.funcția motorie a corpului

3. natura mișcărilor în sine.

Se înregistrează caracteristicile biomecanice ale corpului: dimensiuni, proporții, distribuția maselor, mobilitate în articulații etc., mișcări ale întregului corp și ale părților sale (legături).

Caracteristici biomecanice - acestea sunt măsuri ale stării mecanice a biosistemului și ale modificării (comportamentului) acestuia.

Caracteristici cantitative măsurat sau calculat; au o valoare numerică și exprimă relația dintre o măsură și alta (viteza este un exemplu de relație dintre distanța parcursă și timpul petrecut pe ea). Studiind caracteristicile cantitative, ei dau o definiție (ce este) și stabilesc o metodă de măsurare (ce se măsoară).

Caracteristici calitative sunt de obicei descrise verbal, fără o măsură cantitativă exactă (de exemplu, încordat, liber, lin, sacadat).

CARACTERISTICI CINEMATICE

Cinematica mișcărilor umane determină geometria (forma spațială) a mișcărilor și modificările lor în timp (caracter) fără a lua în considerare masele și forțele care acționează. Oferă, în ansamblu, doar o imagine exterioară a mișcărilor. Motivele apariției și schimbării mișcărilor (mecanismul lor) sunt deja relevate de dinamică.

Caracteristicile cinematice ale corpului uman și mișcările acestuia- acestea sunt măsuri ale poziției și mișcării unei persoane în spațiu și timp: spațială, temporală și spațio-temporală.

Caracteristicile cinematice fac posibilă compararea dimensiunilor corpului și a legăturilor sale, precum și a caracteristicilor cinematice ale mișcărilor la diferiți sportivi. Individualizarea tehnicii sportivilor, căutarea caracteristicilor optime ale mișcărilor pentru aceștia, depinde în mare măsură de luarea în considerare a acestor caracteristici.

Sisteme de referință ale distanței și timpului

Mișcările unei persoane și ale echipamentului sportiv pot fi măsurate doar prin compararea pozițiilor acestora cu poziția corpului selectat pentru comparație (corp de referință), adică toate mișcările sunt considerate relative.

Sistem de referință (distanțele ) - un corp solid selectat condiționat, în raport cu care poziția altor corpuri este determinată în momente diferite în timp.

Nu există corpuri absolut nemișcate în lume, toate corpurile se mișcă. Dar unii dintre ei se mișcă în așa fel încât modificările vitezei (accelerației) lor sunt nesemnificative pentru rezolvarea acestei probleme și pot fi neglijate - acestea sunt cadre de referință inerțiale. Astfel de corpuri sunt Pământul și corpurile legate de acesta nemișcat (pistă, pistă de schi, aparate de gimnastică). Într-un astfel de sistem, corpurile în repaus nu experimentează acțiunea forțelor; aceasta înseamnă că nicio mișcare nu începe în ea fără acțiunea unei forțe.

Alte corpuri se deplasează cu accelerații care afectează în mod semnificativ soluția acestei probleme - acestea sunt cadre de referință non-inerțiale (schi de alunecare, inele de balansare) 1 . În astfel de cazuri, metodele de calcul și explicare a caracteristicilor mișcărilor sunt deja diferite, ceea ce trebuie luat în considerare.

Corpul de referință este asociat cu începutul și direcția măsurării distanței, iar unitățile de referință sunt setate. Pentru a determina cu exactitate rezultatul sportiv, regulamentul competiției prevede care punct (punctul de referință) este numărat (după nivelul legăturilor de schi, după punctul proeminent al pieptului sprinterului, după marginea de fugă a pistei săritorului de aterizare etc. .).

Un corp în mișcare este considerat fie un punct material, a cărui poziție este determinată, fie puncte de referință sunt distinse pe el (un anumit punct pe corpul uman). În cazul mișcării de rotație, este selectată o linie de referință. Pentru descriere (sarcină)

mișcările folosesc metode naturale, vectoriale și coordonate.

Cu metoda naturală, poziția punctului - coordonata arcului l - este numărată de la originea 0, selectată pe o traiectorie cunoscută anterior (Fig. eu, A). Cu metoda vectorială, poziția punctului este determinată de vectorul rază G(Fig. 1, b) trasate de la centrul 0 al sistemului de coordonate dat până la punctul de interes (DAR).

Orez. unu.

Sistem de referință la distanță:

A - naturala,6 - vector, înși G- coordonate dreptunghiulare: în - pe plan, G- In spatiu

Cu metoda coordonatelor dreptunghiulare (în plan și în spațiu), punctul de intersecție a axelor de coordonate reciproc perpendiculare O (originea coordonatelor) este luat ca origine (Fig. 1, c, d). Pentru a determina poziția unui punct DAR(punctul de referință) relativ la origine, găsiți proiecțiile acesteia (А„, A la , DAR 7 ) pe axa de coordonate. Distanțele de la origine la proiecțiile acestor puncte pe axele de coordonate (coordonate în spațiu: OA La - abscisa, O / 4 Y - ordonata si OA 7 -aplica) determina pozitia punctului DARîn acest cadru de referinţă 0 х7 . Când punct DAR se mișcă în spațiu, apoi se schimbă valorile numerice ale coordonatelor.

Setați unitățile de distanță - liniare și unghiulare. În sistemul internațional de unități (SI), cel principal este adoptat.

o unitate liniară este un metru (m), un multiplu al acesteia este un kilometru (1 km = 1000 m), unitățile longitudinale sunt un centimetru (1 cm = 0,01 m), un milimetru (1 mm = 0,001 m) etc. 1. Dintre unitățile unghiulare se folosesc următoarele: a) grad, minut, secundă - la măsurarea unghiurilor (cerc = 360 °, grad = 60 ", minut = 60"); b) viraj - cu un calcul aproximativ al rotațiilor în jurul axei (întorsătură = 360 °, jumătate de rotație = 180 ° etc.); c) radian (pentru calcule folosind formule) - unghiul dintre două raze ale unui cerc, tăind un arc pe un cerc egal cu lungimea razei (radian \u003d 57 ° 17 44 "8"; 1 ° \u003d 0,01745 rad. ).

Sisteme de cronometrare

Sistemul de referință al timpului include un anumit început și unități de referință.

Se iau ca început de numărătoarea inversă următoarele: a) miezul nopții - în toate instituțiile, întreprinderile de transport, comunicații etc.; b) miezul nopții și prânzul - în condiții normale de zi cu zi și c) ora arbitrului („cronometre la zero”) - în condiții de competiție. În biomecanică, referința temporală este de obicei considerată fie momentul începerii întregii mișcări sau a unei părți a acesteia, fie momentul începerii observării mișcării. În timpul unei observații, este utilizat un singur sistem de referință de timp.

O secundă este luată ca unitate de referință de timp (s; 60s = 1 min; 60 min = 1 oră), precum și fracțiuni de secundă - zecime, sutime, miime (milisecundă). Direcția fluxului timpului în realitate este din trecut spre viitor. Cercetând mișcarea, se poate număra timpul în sens opus - față de trecut (0,02 s înainte de impact; 0,05 s înainte ca piciorul să părăsească suportul etc.).

Caracteristici spațiale

Caracteristicile spațiale vă permit să determinați poziția, de exemplu, inițiala pentru mișcare și cea finală (prin coordonate) și mișcarea (pe traiectorii).

Mișcările umane pot fi studiate considerând corpul său (în funcție de sarcinile stabilite) ca un punct material, ca un corp solid sau ca un sistem de corpuri.

Corpul uman este considerat un punct material atunci când deplasarea corpului este mult mai mare decât dimensiunile acestuia (dacă nu sunt examinate mișcările părților corpului și rotația acestuia).

Corpul uman este echivalat cu un corp solid atunci când este posibil să nu se țină seama de mișcările reciproce ale legăturilor sale și de deformările tisulare, când este important să se țină seama doar de dimensiunea, amplasarea în spațiu și orientarea acestuia (în special atunci când studierea condițiilor de echilibru, rotație a corpului într-o poziție constantă).

Corpul uman este studiat ca un sistem de corpuri, atunci când este mai important

și caracteristici ale mișcărilor legăturilor corpului, influențând performanța acțiunii motorii.

Prin urmare, atunci când se determină principalele caracteristici spațiale ale mișcărilor umane (coordonate și traiectorii), ele precizează în prealabil cărui obiect material (punct, corp, sistem de corpuri) este echivalat corpul uman în acest caz.

Coordonatele unui punct, corpurilor și sistemelor de corpuri

Coordonatele punctului- este o măsură spațială a locației unui punct în raport cu un cadru de referință. Locația unui punct este determinată prin măsurarea, de exemplu, a coordonatelor sale liniareuh, l-y, g 2; formula de dimensiune ": [l] \u003d b.

Coordonatele determină locul în care se află punctul studiat (de exemplu, punctul de referință pe corpul uman) față de origine. După cum știți, poziția unui punct pe o dreaptă este determinată de o coordonată, pe un plan - de două, în spațiu - de trei coordonate. Poziţie corp solidîn spațiu poate fi determinată de coordonatele celor trei puncte ale sale (nu situate pe o singură linie dreaptă). De asemenea, puteți determina locația unuia dintre punctele corpului (prin coordonatele sale liniare) și orientarea corpului față de sistemul de referință (prin coordonatele unghiulare).

Poziția unui sistem de corpuri (legături ale corpului uman), care își poate schimba configurația (aranjarea reciprocă a legăturilor), este determinată de poziția fiecărei legături în spațiu (Fig. 2a). Este convenabil să folosiți în acest caz coordonatele unghiulare (Fig. 2.6), de exemplu, unghiurile articulare, și folosindu-le, setați postura corpului ca reciprocă, locația legăturilor sale. Aproape adesea ele combină: 1) determinarea locației unui punct (de exemplu, centrul de masă comun al corpului sau punctul de sprijin); 2) determinarea posturii (poziția relativă a legăturilor), 3) determinarea orientarea corpului (de-a lungul liniei de referință ținute în corp).

La studierea mișcării este necesar să se determine: 1) poziția de plecare de la care începe mișcarea 2 ; 2) poziția finală în care se încheie mișcarea; 3) o serie de poziții intermediare instantanee (în continuă schimbare) pe care corpul le asumă în timpul mișcării.

Capturile de film ale oricărui exercițiu arată exact astfel de poziții. În mecanică, descrieți mișcarea (găsiți legea mișcării) - mijloace determina poziția oricărui punct din sistem în orice moment. Cu alte cuvinte, să determine în orice moment coordonatele punctelor sau liniilor de referință marcate pe corp, prin care se studiază mișcarea acestuia în spațiu.

Traiectoria punctului

Traiectoria punctului- aceasta este o caracteristică spațială a mișcării: locul pozițiilor punctului în mișcare în cadrul de referință luat în considerare. Pe traiectorie se determină lungimea, curbura și orientarea acesteia în spațiu, precum și deplasarea punctului.

O traiectorie este o linie continuă, o urmă imaginară a unui punct în mișcare 1: oferă un model spațial al mișcării unui punct (Fig. 3). Distanța de-a lungul căii arată care este calea punctului 2: = b-

În mișcarea rectilinie (direcția sa nu se schimbă) (Fig. 4), traseul unui punct atunci când se deplasează într-o direcție este egală cu distanța de la poziția inițială la cea finală. În mișcarea curbilinie (direcția sa se schimbă), traseul unui punct este egal cu distanța de-a lungul traiectoriei în direcția mișcării de la poziția inițială la cea finală.

Curbura traiectoriei (k) arată care este forma de mișcare a unui punct în spațiu. Pentru a determina curbura traiectoriei, măsurați raza de curbură (LA). Curbura este inversul razei:

Dacă traiectoria este un arc de cerc, atunci raza sa de curbură este constantă. Odată cu creșterea curburii, raza acesteia scade și invers, cu o scădere, crește.

Orientarea traiectoriei în spațiu cu aceeași formă poate fi diferită. Orientarea pentru o traiectorie rectilinie este determinată de coordonatele punctelor pozițiilor inițiale și finale; pentru o traiectorie curbilinie - de-a lungul coordonatelor acestor două puncte și a celui de-al treilea punct, care nu se află cu ele pe aceeași linie dreaptă.

Deplasarea unui punct arată în ce direcție și la ce distanță s-a deplasat punctul. Deplasarea (liniară) se găsește prin diferența dintre coordonatele punctului în momentele începutului și sfârșitului mișcării (în același cadru de referință al distanței):

Mișcarea determină domeniul și direcția mișcării. În cazul în care, ca urmare a mișcării, punctul a revenit la poziția inițială,

deplasarea este, desigur, zero. Mișcarea nu este mișcarea în sine, ci doar rezultatul ei final, distanța de-a lungul unei linii drepte și direcția ei de la poziția inițială la poziția finală.

Luați în considerare mișcarea (mișcarea) elementară (e) a unui punct - de la o poziție dată la o poziție infinit apropiată de acesta. Suma geometrică a deplasărilor elementare este egală cu deplasarea finală de la poziția inițială la cea finală. Pe o traiectorie curbilinie, deplasarea elementară este considerată egală cu traseul.

Mișcarea unui corp în timpul mișcării de translație și rotație este măsurată diferit. Deplasarea liniară a unui corp (în mișcarea sa de translație) poate fi determinată de deplasarea liniară a oricăruia dintre punctele sale. Într-adevăr, în mișcarea de translație, o linie dreaptă care leagă oricare două puncte ale corpului, în mișcare (rectilin sau curbilinie), rămâne paralelă cu poziția sa inițială. Toate punctele corpului se mișcă în același mod: pe traiectorii similare, cu aceleași viteze și accelerații. Este suficient să scădem coordonatele corespunzătoare a poziției sale inițiale din coordonatele poziției finale a oricărui punct al corpului pentru a determina deplasarea întregului corp.

Deplasarea unghiulară a corpului (în mișcarea sa de rotație) este determinată de unghiul de rotație. În timpul mișcării de rotație a corpului, există o linie în el, toate punctele care rămân nemișcate pe toată durata mișcării (se află pe axă). Punctele rămase ale corpului se deplasează de-a lungul arcurilor de cerc, ale căror centre se află pe această linie fixă ​​- axa de rotație (Fig. 4, c). Se ia în considerare și deplasarea unghiulară elementară (s/f) a corpului de la o poziție unghiulară dată la o poziție infinit apropiată de aceasta.

Orice mișcare a unui corp în spațiu poate fi reprezentată ca o sumă geometrică a mișcărilor sale de translație și rotație (față de orice pol, în special centrul său de masă).

Mișcarea unui sistem corporal (sistem biomecanic) care își schimbă configurația este mult mai dificil de determinat. În cele mai simplificate cazuri, mișcarea sa este considerată ca mișcarea unui punct material - de obicei un centru comun de masă (MCM). Apoi, este posibil să urmăriți mișcarea întregului corp uman „ca întreg”, pentru a evalua într-o anumită măsură rezultatul general al activității sale motorii. Dar va rămâne necunoscut în urma căror mișcări a fost realizată deplasarea GCM. Uneori, mișcarea corpului uman este reprezentată ca mișcarea unei linii asociate condiționat cu acesta (linia de referință).

Studiul mișcărilor legăturilor corpului uman ne permite să luăm în considerare mai detaliat mișcarea corpului său. În unele cazuri, mai multe părți în mișcare (de exemplu, toate oasele piciorului, mâinii sau antebrațului, chiar și trunchiul) sunt considerate ca o singură verigă - atunci este deja posibil să surprindeți caracteristicile mișcărilor în termeni generali, deși reciproc deplasarea multor legături nu este luată în considerare și deformațiile acestora sunt neglijate. Cu toate acestea, este încă imposibil să obțineți o imagine completă a mișcărilor tuturor elementelor principale ale corpului (inclusiv atât organele interne, cât și țesuturile lichide) folosind metodele de cercetare existente. În orice studiu științific, trebuie să recurgem la o simplificare mai mult sau mai puțin semnificativă.

În mașinile caracterizate prin mișcări definite, există o lege a mișcărilor destul de definită. În sistemele biomecanice, caracterizate prin incertitudinea mișcărilor în articulații, ele încearcă să atingă certitudinea necesară, dar posibilitățile de a găsi legea mișcării tuturor părților corpului în ansamblu sunt foarte mici. Ele sunt ceva mai mari în sporturile în care priceperea tehnică se manifestă (și în mare măsură) tocmai în reproducerea exactă a mișcărilor predeterminate, detaliate (de exemplu, în gimnastică, patinaj artistic).

Sincronizare

Caracteristicile temporale dezvăluie mișcarea în timp: când a început și s-a terminat (punct în timp), cât a durat (durata mișcării), cât de des a fost executată mișcarea (tempo), cum au fost construite în timp (ritm). Împreună cu caracteristicile spațio-temporale, ele determină natura mișcărilor umane.

Pentru a stabili unde se afla un punct în spațiu, este necesar să se determine când a fost acolo.

Moment de timp

Un moment de timp este o măsură temporară a poziției unui punct al unui corp și al unui sistem. Momentul de timp (r) este determinat de intervalul de timp înainte de acesta de la începutul referinței.

Momentul de timp este determinat nu numai pentru începutul și sfârșitul mișcării, ci și pentru alte poziții instantanee importante. În primul rând, acestea sunt momente de schimbare semnificativă a mișcării: o parte (fază) de mișcare se termină și următoarea începe (de exemplu, separarea piciorului de sprijinul în alergare este momentul în care se încheie faza de repulsie și începe faza de zbor). Durata mișcării este determinată de momentele de timp.

Durata mișcării

Durata mișcării- aceasta este măsura sa de timp, care este măsurată prin diferența dintre punctele de timp ale sfârșitului și începutului mișcării:

Durata unei mișcări este intervalul de timp dintre două momente limită de timp. Momentele în sine (ca granițe între două perioade de timp adiacente) nu au durată. Este clar că atunci când se măsoară durata, se folosește unul și același sistem de referință. Cunoscând distanța parcursă de un punct și durata mișcării acestuia, puteți determina viteza acestuia. Cunoscând durata mișcărilor, ele determină și ritmul și ritmul acestora.

Ritmul mișcărilor

În mișcările repetate de aceeași durată, tempo-ul caracterizează curgerea lor în timp.

Ritmul mișcărilor" - aceasta este o măsură temporară a repetării lor. Se măsoară prin numărul de mișcări repetate pe unitatea de timp (frecvența mișcărilor):

Ritmul este reciproca duratei mișcărilor. Cu cât durata fiecărei mișcări este mai lungă, cu atât ritmul este mai mic și invers. În mișcările repetitive (ciclice), tempo-ul poate servi ca un indicator al perfecțiunii tehnicii. De exemplu, frecvența mișcărilor în rândul schiorilor, înotătorilor, canoșilor cu înaltă calificare (la o viteză mai mare de mișcare) este mai mare decât în ​​rândul celor mai puțin antrenați. Se știe că odată cu oboseala, ritmul mișcărilor se modifică: poate crește (de exemplu, la scurtarea pașilor în alergare) sau scădea (de exemplu, dacă nu reușiți să îl mențineți la schi).

Ritmul mișcărilor

Ritmul mișcărilor (temporal) este o măsură temporară a raportului părților mișcărilor. Este determinat de raportul dintre durata părților mișcării:

Ritmul mișcărilor caracterizează, de exemplu, raportul dintre timpul de sprijin și timpul de zbor în alergare sau timpul de depreciere (flexia genunchiului) și timpul de repulsie (îndreptarea piciorului) în timpul sprijinului. Un exemplu de raport dintre durata și părțile mișcării este ritmul pasului de alunecare pe schiuri (raportul dintre durata celor cinci faze ale pasului). Odată cu schimbarea ritmului pașilor, se schimbă și ritmul acestora (Fig. 5). Pe lângă indicatorii temporali, spațiali ai ritmului pot fi, de asemenea, determinați (de exemplu, raportul dintre lungimea unei lungi într-un pas pe schiuri și lungimea unei alunecări).

Pentru a determina ritmul (temporar), se disting faze, care diferă în sarcina mișcării, în direcția, viteza, accelerația și alte caracteristici. Ritmul reflectă eforturile aplicate, depinde de mărimea acestora, timpul de aplicare și alte caracteristici ale mișcărilor. Prin urmare, în funcție de ritmul mișcărilor, se poate judeca într-o anumită măsură perfecțiunea acestora. În ritm, accentele sunt deosebit de importante - eforturi mari și accelerații - plasarea lor în timp. Când stăpâniți exercițiile, uneori este mai bine să setați mai întâi ritmul decât să descrieți în detaliu detaliile mișcărilor; aceasta ajută la înțelegerea rapidă a trăsăturilor exercițiului studiat, construcția lui în timp.

Fiecare mișcare are părți diferite, cum ar fi mișcările pregătitoare și executive (de bază), accelerarea și decelerația. Aceasta înseamnă că ritmul poate fi determinat în fiecare exercițiu. Așa-numitele mișcări „non-ritmice” nu sunt cu totul lipsite de ritm.

mișcarea ma, și mișcări cu abateri de la un ritm rațional dat. Cu alte cuvinte, mișcările non-ritmice sunt mișcări fără un anumit ritm constant sau cu un ritm incorect, irațional.

Caracteristici spatio-temporale

În funcție de caracteristicile spațio-temporale, se determină modul în care pozițiile și mișcările unei persoane se schimbă în timp, cât de repede își schimbă o persoană pozițiile (viteza) și mișcările (accelerația).

Punct și viteza corpului

Viteza punctului- aceasta este o măsură spațiu-timp a mișcării unui punct (rata de schimbare a poziției acestuia). Viteza este egală cu prima derivată temporală a distanței din cadrul de referință luat în considerare:

Viteza unui punct este determinată de modificarea coordonatelor acestuia în timp. Viteza este o mărime vectorială, ea caracterizează viteza de mișcare și direcția acesteia. Deoarece viteza mișcărilor umane nu este de cele mai multe ori constantă, ci variabilă (mișcarea este neuniformă și curbilinie), vitezele instantanee sunt determinate pentru a analiza exercițiile.

Viteza instantanee este viteza într-un punct dat în timp sau într-un punct dat al traiectoriei, așa cum ar fi, viteza mișcării uniforme într-o secțiune foarte mică a traiectoriei în apropierea unui punct dat al traiectoriei. Viteza instantanee poate fi imaginată ca fiind cea pe care corpul ar reține-o din momentul în care toate forțele au încetat să acționeze asupra ei. Viteza medie este viteza cu care un punct în mișcare uniformă ar acoperi întregul traseu luat în considerare în același timp. Viteza medie vă permite să comparați mișcările inegale.

Viteza unui punct (liniar) în mișcare rectilinie este direcționată de-a lungul traiectoriei, în mișcare curbilinie - de-a lungul tangentei la traiectorie în fiecare dintre punctele sale considerate.

Viteza unui corp este determinată de viteza punctelor sale. În mișcarea de translație a unui corp, vitezele liniare ale tuturor punctelor sale sunt aceleași ca mărime și direcție. În timpul mișcării de rotație, viteza unghiulară a unui corp este determinată ca o măsură a ratei de schimbare a poziției sale unghiulare. Este egală ca mărime cu prima derivată temporală a deplasării unghiulare:

Cu cât distanța de la punctul corpului până la axa de rotație este mai mare (adică, mai multa raza), cu atât viteza liniară a punctului este mai mare. Viteza de rotație a unui corp rigid (în radiani) este egală cu raportul dintre viteza liniară a fiecărui punct și raza acestuia (cu o axă de rotație constantă). Viteza unghiulară (co) pentru toate punctele corpului, cu excepția celor situate pe axă, este aceeași:

Aceasta înseamnă că viteza liniară a oricărui punct al unui corp rotativ care nu se află pe axă este egală cu viteza sa unghiulară înmulțită cu raza de rotație a acestui punct (distanța de la acesta la axa de rotație). Vitezele unei mișcări complexe a unui corp rigid pot fi determinate din viteza liniară a oricărui pol și viteza unghiulară de rotație a corpului față de acest pol (de exemplu, în jurul unei axe care trece prin centrul de masă - CM).

Viteza unui sistem de corpuri care își schimbă configurația nu poate fi determinată în același mod ca viteza unghiulară a unui corp rigid. În acest caz, se determină viteza liniară a CCM-ului sistemului. Vitezele liniare ale punctelor legăturilor corpului (proiecțiile axelor articulațiilor pe suprafața corpului) sunt adesea determinate. În plus, odată cu schimbările de postură, se determină vitezele unghiulare ale legăturilor corpului față de axele articulare; aceste viteze se schimbă de obicei pe parcurs. Pentru fundamentarea biomecanică a tehnicii, este necesar în fiecare caz să se aleagă ce viteze a căror legături și puncte ar trebui determinate.

1 Ar trebui să indicați întotdeauna viteza cu care obiectul este determinat (de exemplu, viteza unui alergător), și nu „viteza de mișcare”.

Accelerația punctului și a corpului

accelerație punctuală- este o măsură spațiu-timp a schimbării mișcării unui punct (rata de schimbare a mișcării- magnitudinea și direcția vitezei). Accelerația unui punct este egală cu prima derivată temporală a vitezei acestui punct din cadrul de referință luat în considerare:

Accelerația unui punct este determinată de modificarea vitezei acestuia în timp. Accelerația este o mărime vectorială care caracterizează viteza de schimbare a vitezei în termeni de mărime și direcție la un moment dat (accelerație instantanee) 1 .

Accelerația tangențială va fi pozitivă când viteza punctului este în creștere și negativă când este în scădere. Dacă accelerația tangențială este zero, atunci viteza este constantă ca mărime. Dacă accelerația normală este zero, atunci direcția vitezei este constantă.

Accelerația unghiulară a unui corp este definită ca o măsură a ratei de schimbare a vitezei sale unghiulare. Este egală cu derivata primară a vitezei unghiulare a corpului:

Distingeți între accelerația liniară a corpului (în mișcare de translație) și unghiulară (în mișcare de rotație). Raportul dintre accelerația liniară a fiecărui punct al unui corp în rotație și raza acestuia este egal cu accelerația unghiulară (e) în radiani pe secundă pătrat. Aceasta înseamnă că accelerația liniară a oricărui punct al unui corp în rotație este egală ca mărime cu accelerația sa unghiulară înmulțită cu raza de rotație a acestui punct:

Accelerarea sistemului ate * schimbarea configurației sale este chiar mai greu de determinat decât viteza. Accelerația este un bun indicator al calității efortului aplicat (Fig. 6).

„Accelerația medie în timpul mișcării, mai ales în acele cazuri când își schimbă semnul, de obicei nu este determinată, deoarece nu caracterizează suficient detaliile (detaliile) mișcării.

CARACTERISTICI DINAMICE

Toate mișcările unei persoane și corpurile mișcate de aceasta sub acțiunea forțelor se schimbă în magnitudine și direcția vitezei. Pentru a dezvălui mecanismul mișcărilor (motivele apariției lor și cursul modificărilor lor), sunt examinate caracteristicile dinamice. Acestea includ caracteristici inerțiale (trăsăturile corpului uman și ale corpurilor mișcate de acesta), puterea (caracteristicile interacțiunii părților corpului și altor corpuri) și energie (stări și modificări ale performanței bio). sisteme mecanice).

Caracteristici inerțiale

Proprietatea de inerție a corpurilor este dezvăluită în prima lege a lui Newton: „Fiecare corp își păstrează starea de repaus sau mișcarea uniformă și rectilinie până când forțele externe aplicate schimbă această stare”. Cu alte cuvinte, orice corp își menține viteza până când este schimbat de forțe.

Conceptul de inerție

Orice corp păstrează viteza neschimbată în absența influențelor externe în același mod. Această proprietate, care nu are măsură, se propune a fi numită inerție 1 . Corpuri diferite își schimbă viteza sub acțiunea forțelor în moduri diferite. Această proprietate a lor are, deci, o măsură: se numește inerție. Este inerția care prezintă interes atunci când este necesar să se evalueze modul în care se modifică viteza.

inerţie- proprietatea corpurilor fizice, manifestată printr-o schimbare treptată a vitezei în timp sub acțiunea forțelor.

Menținerea vitezei neschimbate (mișcarea ca prin inerție) în condiții reale este posibilă numai atunci când toate forțele externe aplicate corpului sunt echilibrate reciproc. În alte cazuri, forțele externe dezechilibrate modifică viteza corpului în funcție de măsura inerției sale.

Masa corpului

Masa corpului- este o măsură a inerției corpului în timpul mișcării de translație. Se măsoară prin raportul dintre mărimea forței aplicate și accelerația pe care o provoacă.:

Măsurarea masei corporale aici se bazează pe a doua lege a lui Newton: „Modificarea mișcării este direct proporțională cu forța care acționează din exterior și are loc în direcția în care se aplică această forță”.

Masa unui corp depinde de cantitatea de substanță a corpului și îi caracterizează proprietatea - cum exact forța aplicată își poate schimba mișcarea. Aceeași forță va determina o accelerație mai mare pentru un corp cu masă mai mică decât pentru un corp cu masă mai mare 1 .

Când se studiază mișcările, este adesea necesar să se ia în considerare nu numai mărimea masei, ci și, după cum se spune, distribuția acesteia în corp 2 . Locația centrului de masă al corpului indică distribuția punctelor materiale din corp.

Într-un corp absolut rigid există trei puncte ale căror poziții coincid: centrul de masă, centrul de inerție și centrul de greutate. Cu toate acestea, acestea sunt concepte complet diferite. În CM, direcțiile forțelor se intersectează, oricare dintre ele provoacă mișcarea de translație a corpului. Punctele materiale cu mase sunt situate uniform în raport cu linia de acțiune a unor astfel de forțe și, prin urmare, nu există mișcare de rotație. Trebuie avut în vedere că dacă puncte materiale corpurile cu mase se îndepărtează de această linie în direcții opuse la distanțe egale, atunci poziția centrului de masă nu se va schimba de la aceasta. În consecință, conceptul de „centru de masă” nu reflectă pe deplin distribuția punctelor materiale din corp. Conceptele de centru de inerție (ca punct de aplicare al rezultantei tuturor forțelor de inerție fictive) și centru de greutate (ca punct de aplicare al rezultantei tuturor forțelor gravitaționale) vor fi luate în considerare mai târziu.

momentul de inerție al corpului

momentul de inerție al corpului- este o măsură a inerției corpului în timpul mișcării de rotație. Momentul de inerție al corpului față de axă este egal cu suma produselor maselor tuturor punctelor materiale ale corpului și a pătratelor distanțelor acestora.

Într-un sistem de corpuri deformant, atunci când părțile sale se îndepărtează de axa de rotație, momentul de inerție al sistemului crește. Rezistența inerțială crește odată cu distanța părților corpului față de axa de rotație proporțional cu pătratul distanței. Deoarece punctele materiale din corp sunt situate la distanțe diferite de axa de rotație, pentru o serie de probleme este convenabil să se introducă conceptul de „rază de rotație”.

Raza de rotație a corpului- este o măsură comparativă a inerției unui corp dat față de diferitele sale axe. Se măsoară prin rădăcina pătrată a raportului dintre momentul de inerție (față de o axă dată) și masa corpului:

„O masă măsurată în acest fel se numește inertă, măsurată prin cântărire – grea. Sunt egale cantitativ între ele și diferă doar în modurile în care sunt determinate.

2 Întrucât masa unui corp nu este substanța în sine, ci proprietatea sa, atunci, strict vorbind, el nu se mișcă și nu este distribuit; corpurile care au masă se mișcă; particulele (punctele de material) ale unui corp care au masă sunt distribuite.

După ce am găsit empiric momentul de inerție al corpului, este posibil să se calculeze raza de inerție, a cărei valoare caracterizează distribuția punctelor materiale din corp în raport cu o axă dată. Dacă plasezi mental toate punctele materiale ale corpului la distanțe egale de axă, obții un cilindru gol. Raza unui astfel de cilindru, al cărui moment de inerție este egal cu momentul de inerție al corpului studiat, este egală cu raza de inerție. Vă permite să comparați diferite distribuții ale maselor corporale în raport cu diferite axe de rotație. Acest lucru este convenabil atunci când se ia în considerare inerția unui corp față de diferite axe.

Cunoașterea momentului de inerție este foarte importantă pentru înțelegerea mișcării, deși determinarea cantitativă exactă a acestei cantități în cazuri specifice este adesea dificilă.

Caracteristicile puterii

Se știe că mișcarea unui corp se poate produce atât sub acțiunea unei forțe motrice aplicate acestuia, cât și fără o forță motrice (prin inerție), când se aplică doar o forță de frânare. Forțele motrice nu sunt aplicate întotdeauna; fără forțe de frânare, nu există mișcare.

Bugetul municipal instituție educațională

„Școala Gimnazială Nr.4 numită după. V.V.Bianchi»

orașul Biysk Teritoriul Altai

Program

curs opțional de fizică

"Fizică. Uman. Sănătate"

pentru elevii clasei a IX-a

profesor de fizică, MBOU „Școala Gimnazială Nr.4 numită după. V.V.Bianchi»

Biysk, Teritoriul Altai

Biysk

2012-2013

Notă explicativă

la programul cursului opțional de fizică

"Fizică. Uman. Sănătate"

Curs opțional „Fizică. Uman. Sănătate"

prevede aprofundarea și extinderea temelor program de bază la fizică și este destinat elevilor de clasa a IX-a care aleg un profil suplimentar de științe naturale de învățământ și își construiesc propria traiectorie de educație ulterioară în domeniul științelor politehnice.

Cursul opțional face parte din curriculum-ul MBOU „Secundar școală gimnazială Nr.4 numit după V.V. Bianchi” și reflectă metodologia de implementare a programelor cursuri de pregatireși discipline, ținând cont de:

cerințele componentelor federale ale standardelor educaționale de stat;

conținutul minim obligatoriu al programelor educaționale;

volum maxim material educativ pentru studenti;

cerințe pentru nivelul de pregătire al absolvenților;

volumul de ore de studiu determinat de programa școlară.

Cursul este conceput pentru 35 de ore (1 lecție pe săptămână).

Relevanță și noutate

În cursul de fizică studiat în scoala moderna, aproape deloc atenție se acordă parametrilor fizici care caracterizează o persoană. Cu toate acestea, în legătură cu modelarea proceselor care au loc în organismele vii, în tehnologie, dezvoltarea acestora stiinta moderna ca bionică, studenții manifestă din ce în ce mai mult un interes sporit pentru studiul fizicii umane.

Pe de altă parte, chiar și într-o clinică obișnuită de oraș, fiecare persoană se confruntă cu un număr mare de metode fizice de examinare a corpului său. De exemplu, se măsoară tensiunea arterială, se înregistrează biopotențialele inimii, se efectuează tratamentul fizioterapeutic al bolilor folosind diverse echipamente care produc o gamă largă de radiații electromagnetice.

În multe familii, au apărut dispozitive medicale care le permit să efectueze în mod independent mici studii de diagnosticare ale propriului corp (determinarea presiunii, zahărul în sângele unei persoane etc.).

Programul acestui curs opțional va permite studenților să-și extindă semnificativ cunoștințele în domeniul fizicii umane prin studierea proceselor individuale care au loc în organismele vii pe baza legilor fizice. Va ajuta la stabilirea relațiilor cauză-efect care există în natura animată și neînsuflețită, formând un interes nu numai pentru fizică, ci și pentru alte științe, în special, biologie.

Cursul opțional se concentrează și pe studenții pe crearea unui spațiu de sănătate al studentului, care este o expresie a interacțiunii armonioase a tuturor organelor și sistemelor sale, echilibrând dinamic cu mediu inconjurator si se manifesta intr-o stare de bine. Va permite dezvăluirea unor metode de procese de salvare a sănătății care pot susține organismul și își pot asuma responsabilitatea pentru propria sănătate, folosesc resursele personale.

Programul este conceput astfel încât, pe parcursul studierii acestui curs, studenții nu numai că își vor satisface nevoile educaționale, ci și vor dobândi abilități. activitati de cercetare, faceți cunoștință cu date succinte despre echipamentele medicale și biologice, extindeți competențele în materie de autodeterminare profesională, formați motivație educațională pentru un studiu mai semnificativ al fizicii în viitor.

Acest lucru va permite fiecărui elev să-și extindă competențele de bază ale unei persoane moderne: informaționale (capacitatea de a căuta, analiza, transforma, aplica informații pentru a rezolva probleme); comunicativ (capacitate de a coopera cu alte persoane); auto-organizare (capacitatea de a stabili obiective, planifica, trata sănătatea în mod responsabil); autoeducație (dorința de a-și proiecta și implementa propria traiectorie educațională de-a lungul vieții).

La studierea acestui curs opțional, devine posibilă implementarea tendinței moderne în educație, care constă în faptul că asimilarea conținutului materiei din scopul educației se transformă într-un mijloc de astfel de dezvoltare emoțională, socială și intelectuală a elevului, care asigură trecerea de la învăţare la autoeducare.

Sistemul și forma orelor sunt selectate în așa fel încât să ajute la rezolvarea problemei cu care se confruntă profesorul în stadiul actual: să învețe copilul astfel de tehnologii. activitate cognitivă, capacitatea de a stăpâni cunoștințe noi sub orice formă și tip, astfel încât să poată procesa rapid, și cel mai important, informațiile pe care le primește cu o calitate înaltă. Apoi aplicați-l în practică atunci când rezolvați diferite tipuri de probleme (și sarcini), simțiți responsabilitatea personală și implicarea în procesul de învățare, pregătiți-vă pentru activități practice ulterioare și educație continuă.

Cursul opțional se concentrează, de asemenea, pe asigurarea dreptului fiecărui student de a alege autodeterminarea profesională și a drumului lor educațional și profesional.

La desfășurarea orelor, subiectele cursului pot fi combinate cu subiectele de biologie și anatomie umană, dar domeniul principal este fizica.

Scopurile și obiectivele cursului opțional. Rezultate asteptate.

Obiectivele principale ale cursului:

Crearea unei baze orientative și motivaționale pentru o alegere conștientă a unui profil de științe naturale, astfel încât studentul să se stabilească în alegerea sa de studii ulterioare sau să o refuze;

Cunoașterea principalelor metode de aplicare a legilor fizice în medicină, dezvoltarea unui interes cognitiv pentru tehnologia medicală modernă;

Arătați elevilor unitatea legilor naturii, aplicabilitatea legilor fizicii la un organism viu, dezvoltarea promițătoare a științei și tehnologiei și, de asemenea, arătați în ce domenii activitate profesională vor beneficia de cunoștințele dobândite;

Dezvolta activitate cognitivăși independența, dorința de auto-dezvoltare și auto-îmbunătățire;

Considerați traiectorii individuale ale aspectelor valeologice ale menținerii propriei sănătăți ca una dintre condițiile pentru îmbunătățirea calității educației.

Acest curs opțional rezolvă următoarele sarcini:

aprofundarea cunoștințelor despre lumea materială și metodele de cunoaștere științifică a naturii, o parte integrantă din care este omul însuși;

dezvoltarea intereselor cognitive, intelectuale şi creativitate studenții în procesul de aplicare practică a cunoștințelor, deprinderilor și abilităților în fizică, autodobândirea cunoștințelor folosind diverse surse de informare;

prin dezvoltarea interesului pentru subiect, influențează alegerea studenților asupra sferei de activitate profesională, contribuie la formarea motivației interne pentru implementarea alegerii în studiile ulterioare;

crearea condițiilor pentru formarea și dezvoltarea abilităților creative ale elevilor, capacitatea de a lucra în grup, a conduce o discuție, a-și apăra punctul de vedere, interesul pentru studiul fizicii și efectuarea unui experiment fizic.

Rezultatele așteptate ale acestui curs opțional sunt:

obținerea unei idei despre o gamă largă de fenomene și legi fizice, datorită cărora un organism uman sănătos funcționează normal;

promovarea unei culturi de menținere a propriei sănătăți, promovarea unui stil de viață sănătos;

familiarizarea cu unele dispozitive medicale care sunt utilizate pentru diagnosticarea și tratarea diferitelor boli;

dezvoltarea intereselor cognitive, a abilităților intelectuale și creative, a calităților comunicative;

autodeterminarea conștientă a elevului cu privire la profilul de studii ulterioare.

La sfârșitul cursului, studenții ar trebui să cunoască:

legi fizice, care poate fi folosit pentru a explica procesele care au loc în interiorul corpului uman;

Caracteristicile corpului tău în ceea ce privește legile fizicii;

Dispozitive medicale necesare unei persoane pentru a determina starea de sănătate și pentru a oferi asistență independentă propriului său corp.

La finalizarea cursului, studenții ar trebui să fie capabili să:

Lucrați cu diverse dispozitive, surse, căutați și dobândiți în mod independent noi cunoștințe, analizați și evaluați informații noi;

Simulați fenomene, selectați instrumentele necesare, efectuați măsurători cu ajutorul acestora, lucrați în conformitate cu instrucțiunile;

Prezentați informațiile sub formă de tabele, grafice, mici proiecte;

Discutați rezultatele activităților, trageți concluzii, participați la discuții;

Fii responsabil pentru propria sănătate și învață abilitățile pentru a o întări și menține.

Planificare educațională și tematică.

Cursul se bazează pe cunoștințele, abilitățile și abilitățile în fizică dobândite de elevii din școala primară, experiența practică cu elemente de învățare avansată. Dar conținutul cursului este calitativ diferit de cursul de fizică de bază. În lecții, legile fizicii sunt luate în considerare în principal asupra obiectelor neînsuflețite. Cu toate acestea, este foarte important ca elevii să dezvolte treptat convingerea că relația cauzală a fenomenelor este universală și că toate fenomenele care au loc în lumea din jurul nostru, precum și în interiorul corpului uman, sunt interconectate.

Subiect

Cant

ore

Prelegeri

Practică

Seminarii

Introducere

Antropometrie și fizică.

Determinarea parametrilor corpului uman

3-4.

Viziune. Ochiul ca sistem optic.

Deficiențe de vedere și eliminarea lor.

6-7.

Pârghii în corpul uman.

Mecanisme simple în ortopedie.

Echilibrul uman.

Tensiunea arterială și dispozitivele pentru măsurarea acesteia.

Fluxul de sânge și limfa prin vase.

Bazele fizice în cardiologie

13-14

Unde sonore și auz uman.

Fundamentele fizice ale vorbirii și auzului uman.

Termoregularea unui organism viu

Rolul umidității și reglarea acesteia în mediile industriale și casnice

Munca și puterea omului. Ergometrie

Valoarea energetică (conținutul de calorii) a produselor.

20-21.

Raze X și aplicarea lor în medicină.

22-23.

Fenomene electrice și magnetice și sănătate.

Influența magneților asupra vieții umane.

Utilizarea magneților pentru sănătatea umană.

Excursie la sala de kinetoterapie a policlinicii.

27-30.

imagine sănătoasă viaţă.

Câmpul electromagnetic și sănătatea umană.

Comunicațiile celulare și sănătatea umană

Computer personal și sănătatea umană

Aparate electrocasnice și sănătatea umană.

Metoda izotopilor radioactivi în diagnosticul bolilor

Tomografia computerizată este o realizare modernă a fizicienilor și a medicilor.

33-34.

Conferinta finala.

Rezumând.

Total

Programul cursului

Introducere

O prelegere de ansamblu care ilustrează întreaga lățime a spectrului de fenomene fizice care pot fi discutate în legătură cu sănătatea umană sau cu funcționarea corpului uman: fenomene optice, mecanice, termice, electrice, magnetice și alte fenomene.

Parametrii optici ai unei persoane

Propagarea rectilinie a luminii. Legile reflexiei și refracției. Lentile. Construirea unei imagini în lentile. Ochiul uman este un sistem optic complex. Ochii diverșilor reprezentanți ai lumii animale. Principalele defecte vizuale: miopie, hipermetropie, astigmatism, daltonism. Ochelari. Cum să mențineți o vedere bună: condiții de iluminare, distanță și unghi optim de vedere, modul corect de lucru și odihnă.

Demonstrații: banc optic, lentile, oglinzi, prisma de refractie.

Munca practica: determinarea distanței focale și a puterii optice a lentilelor în diverse ochelari; determinarea acuității vizuale, observarea diferitelor tipuri de imagini în lentile.

: parametri optici umani.

Parametrii mecanici ai unei persoane

Densitatea lichidelor și a țesuturilor solide care alcătuiesc o persoană. Mecanisme simple în organismele vii și scopul lor. " regula de aur» mecanica. Sistemul musculo-scheletic uman și legile mecanicii. De ce are o persoană nevoie de articulații? Structura oaselor în ceea ce privește posibilitatea celei mai mari deformari. Munca și puterea dezvoltate de o persoană în diferite activități.

Demonstrații: blocuri, poartă, pană, șurub, pârghie, plan înclinat și altele.

Munca practica: determinarea forței musculare a mâinii umane cu ajutorul unui contor de putere; calculul câștigului de forță în sistemul „antebraț-umăr”; determinarea densitatii osoase medii.

Căutare independentă de informații: parametrii mecanici uman

Presiunea și dispozitivele pentru măsurarea acesteia

Rolul presiunii atmosferice în viața organismelor vii. Cum se creează presiunea în interiorul unei persoane. Presiunea atmosferică și bunăstarea umană. Presiune înaltă și joasă.

Munca practica: studierea dispozitivului, principiul de funcționare și regulile de utilizare a unui tonometru medical conform instrucțiunilor acestuia, măsurarea tensiunii arteriale cu ajutorul unui tonometru și a unui fonendoscop.

Tur virtual: Zbor într-un balon cu aer cald.

Căutare independentă de informații: cum tolerează o persoană diferite înălțimi deasupra nivelului mării?

Termoregularea unui organism viu. Fluxul de sânge prin vase.

Procese de difuzie în natura vie. fenomene capilare. umectare. Totul despre piele - cel mai bun „material de acoperiș”. Legile mișcării fluidului prin țevi cu secțiune transversală variabilă. ecuația lui Bernoulli. Un sistem complex de vase de sânge și limfatice din corpul uman.

Demonstrații: banc optic, model tub cu sectiune variabila.

Munca practica: definiția unui test de sânge. Efectuarea lucrărilor practice este planificată la invitația unui lucrător medical care efectuează prelevarea și analiza de sânge. Măsurarea temperaturii pielii cu un termometru cu semiconductor.

Globulele roșii de sânge de sânge uman sunt discuri cu un diametru de aproximativ 7*10 -6 m și o grosime de 10 -6 m. Fiecare milimetru cub de sânge conține aproximativ 5*10 6 din aceste discuri.

a) dacă există 5 litri de sânge în corpul unui adult, atunci câte globule roșii sunt conținute în acesta?

b) masa unei molecule de hemoglobină este de aproximativ 6,8 * 10 4 a.m.u. Câte molecule de hemoglobină ar trebui să fie conținute într-un globul de sânge roșu dacă densitatea hemoglobinei este de 1 kg/m 3 și dacă presupunem că globulele de sânge constau în întregime din hemoglobină?

2. Cum se explică rezistența la apă a unui acoperiș de paie, fân în stive?

3. Sângele este mai vâscos decât apa. Când se deplasează prin sistemul vascular, experimentează rezistență din cauza frecării interne. Cu cât vasele sunt mai subțiri, cu atât frecarea este mai mare și tensiunea arterială scade mai mult. Într-un minut, inima ejectează aproximativ 4 litri de sânge în aortă. Viteza de mișcare a sângelui în aortă este de 0,5 m / s, iar prin capilare - 0,5 mm / s. De câte ori este forța de rezistență atunci când sângele se mișcă prin aortă mai mare decât forța de rezistență a sângelui care se deplasează prin capilare, dacă coeficientul de rezistență la mișcarea sângelui este considerat același pentru ambele cazuri?

4. Continuați să căutați informații despre parametrii corpului uman și să completați un pașaport fizic personal.

Unde sonore și auz uman

Vibrații în natură. Sunetul și caracteristicile sale. proprietățile sunetului. Aparatul vocal uman. Voci în lumea animalelor. Aparatură auditivă umană. Infrasunete și ultrasunete. Bioacustica peștilor. Efectul sunetelor de diferite frecvențe asupra sănătății umane.

Demonstrații: metronoame, cutii rezonatoare, instrumente muzicale cu coarde, gama unde mecanice. Reproducerea unei înregistrări a activității inimii, înregistrarea grafică a sunetelor cardiace (fonocardiografie).

Munca practica: determinarea sensibilității maxime a aparatului auditiv uman, determinarea pulsului uman înainte de activitatea fizică și după creșterea sarcinii cu ajutorul fonendoscopului. Dacă este posibil, aranjați o vizită la cabinetul medical pentru fonocardiografie.

1. Sarcini de tip: Membrana timpanică umană are o suprafață de aproximativ 0,65 cm 2 . La un volum de sunet de 20 dB, amplitudinea presiunii sonore este de 20 mN/m 2 - acesta este fundalul sonor într-o cameră foarte liniștită. Pragul durerii pentru ureche apare la un volum de 140 dB și o amplitudine a presiunii sonore de 200 N/m 2 , iar deteriorarea mecanică a timpanului are loc la un volum de 160 dB și o amplitudine a presiunii sonore de 2 kN/m 2 . Cu ce ​​forță acționează sunetul asupra timpanului în aceste cazuri?

2. Cunoașterea gamei de frecvență a vocilor cântăreților:

Gama de frecvente, Hz

Barbati: bas

80 - 350

bariton

100 - 400

tenor

130 -500

Femei: contralto

170 - 780

mezzo-soprană

200 - 900

soprană

250 - 1000

soprana coloratura

13000

Temă pentru acasă: vocile „de aur” ale Rusiei, care este gama lor de frecvență?

radiatie electromagneticași utilizarea lor în medicină

Radiații ultraviolete, infraroșii și cu raze X. V. Roentgen, date biografice. Descoperirea razelor X. Proprietățile radiațiilor X. Aplicație în medicină pentru diagnostic și tratament. De ce este necesar să faci fluorografie în mod regulat?

Demonstrații: imagini cu raze X.

Teme pentru acasă: dacă este posibil, găsiți diverse dispozitive ale principiului electric și magnetic de funcționare („Vitafon”, „MAG” și altele) cu instrucțiuni, aduceți-le la școală.

Fenomenele electrice și magnetice și sănătatea umană

Proprietățile electrice ale țesuturilor corpului. Omul în lumea câmpurilor electromagnetice și a impulsurilor. Biocurenți, impulsuri cerebrale. De ce poți să revii cu o descărcare electrică? Utilizarea vibrațiilor de înaltă frecvență în scopuri terapeutice.

Lecție practică: determinarea rezistenței pielii umane; studiul dispozitivului, principiul de funcționare și regulile de utilizare a dispozitivelor din seria „Home Doctor” conform instrucțiunilor acestora.

Textile

Conductivitate electrică specifică,

Ohm -1 *m -1

fluid cerebrospinal

Ser

Sânge

Muşchi

Organe interne

(2-3)*10 -1

Creierul și țesutul nervos

0,07

Țesut adipos

0,03

Piele uscata

10 -9

Excursie la sala de kinetoterapie a policlinicii

Familiarizarea cu tipuri variate echipamente de fizioterapie, scopul lor, principii de acțiune, tipuri de boli în tratamentul cărora sunt utilizate și multe altele. Măsuri de siguranță atunci când lucrați cu echipamente.

Teme pentru acasă:înregistrarea informațiilor studiate în cadrul cursurilor sub formă de mesaj, poster, prezentare sau sub orice altă formă vizuală.

Exemplu informativ:

Oamenii de știință ai Institutului Comun de Fizică a Pământului. O. Yu. Schmidt de la Academia Rusă de Științe a studiat influența câmpurilor fizice natură diferită(în principal electromagnetice) privind răspunsurile comportamentale ale organismelor vii, inclusiv ale oamenilor. Neurastenia este adesea însoțită de dureri de cap (migrene) și pierderea somnului.Cum să ameliorăm durerile de cap?

Răspuns: Acest lucru poate fi realizat prin expunerea creierului la impulsuri de curent electric prin electrozi aplicați pe piele. Metoda vă permite să reduceți și, uneori, să eliminați complet utilizarea analgezicelor chimice, salvați pacientul de efectele secundare. De exemplu, în aparatul Skat, impulsurile de curent alternativ sunt furnizate alternativ de la trei perechi de electrozi montați pe capul pacientului. Din acest motiv, aproape toate structurile creierului responsabile de blocarea stimulării durerii sunt afectate. Frecvența pulsului variază în intervalul 400 - 1500 Hz, iar amplitudinea curentului ajunge la 300 mA.

O persoană își petrece aproximativ o treime din viață într-un vis. Oamenii suportă lipsa completă de somn mult mai greu decât foamea și mor în curând. În procesul de somn, celulele creierului își restabilesc eficiența, absorb activ nutrienții și acumulează energie. Somnul restabilește activitatea mentală, creează o senzație de prospețime, vivacitate, provoacă un val de energie. Prin urmare, pentru tratamentul bolilor centrale sistem nervos utilizați electrosleep. Este folosit pentru scăderea performanței, oboseală crescută, dureri de cap și insomnie.

Stil de viata sanatos

Mancare sanatoasa. Modele adecvate de somn și trezire. Exercițiu rezonabil. Sport. De ce este utilă o baie? Reguli de igienă personală. Este posibil să lupți împotriva obiceiurilor proaste? Ce obiceiuri sunt considerate dăunătoare?

Munca practica: definirea parametrilor persoana sanatoasa(puls, frecvență respiratorie, presiune, greutate), determinarea rezistenței și fitnessului corpului după activitate fizică (10 genuflexiuni), înregistrarea unui pașaport fizic personal.

Teme pentru acasă: amintiți-vă cea mai interesantă lecție a cursului în opinia dvs., pregătiți un scurt raport (2-3 minute) pe această temă; răspunde la întrebarea - ce noutate în fizică am învățat în timpul lucrărilor acestui curs opțional de fizică? Un medic sau asistent medical bun trebuie să cunoască acest subiect? S-a schimbat decizia dvs. în alegerea unui traseu educațional suplimentar? Ce ați recomanda să schimbați sau să adăugați la programul de curs opțional?

Conferinta finala

Discursuri - reflecțiile studenților asupra rezultatelor cursului opțional. Vizualizați proiecte individuale pregătite de studenți.

Rezumând rezultatele completării unui pașaport fizic personal, discutând probleme legate de cultura menținerii propriei sănătăți.

Bibliografie

Alekseeva M.N. Fizica - tineri. - M.: Iluminismul, 1980.

Agadzhanyan N.A. Ritmul vieții și al sănătății. - M.: Cunoașterea, 1975.

Butyrsky G.A. Probleme experimentale la fizică clasa 10-11. - M.: Iluminismul, 2000.

Katz Ts.B. Biofizica la lectiile de fizica. - M.: Iluminismul, 1987.

Myakishev G.Ya., Buhovtsev B.B. Manual de fizica. Clasa 10. - M.: Iluminismul, 2001.

Perelman Ya I. Fizica distractivă.- D .: „VAP”, 1994.

Peryshkin A.V. Manual de fizica. clasa a 7-a. - M.: Dropia, 2001.

Peryshkin A.V. Manual de fizica. clasa a 8-a. - M.: Dropia, 2001.

Peryshkin A.V., Gutnik E.M. Manual de fizica. Clasa a 9-a - M.: Dropia, 2001.

Lucrarea mecanică pe care o persoană este capabilă să o facă în timpul zilei depinde de mulți factori, așa că este dificil de indicat vreo valoare limită. Această observație se aplică și puterii. Deci, cu eforturi pe termen scurt, o persoană poate dezvolta o putere de ordinul mai multor kilowați. Dacă un sportiv care cântărește 70 kg sare dintr-un loc astfel încât centrul său de masă se ridică cu 1 m în raport cu poziția normală, iar faza de repulsie durează 0,2 s, atunci el dezvoltă o putere de aproximativ 1 m.

Când merge, o persoană lucrează, deoarece în acest caz energia este cheltuită pentru ridicarea periodică a corpului și pentru accelerarea și decelerarea membrelor, în principal a picioarelor.

O persoană care cântărește 75 kg în timp ce merge cu o viteză de 5 km/h dezvoltă o putere de aproximativ 60 de wați. Odată cu creșterea vitezei, această putere crește rapid, ajungând la 200 W la o viteză de 7 km/h. Când mergeți pe bicicletă, poziția centrului de masă al unei persoane se schimbă mult mai puțin decât atunci când mergeți, iar accelerația picioarelor este, de asemenea, mai mică. Prin urmare, puterea consumată atunci când mergeți pe bicicletă este mult mai mică: 30 W la o viteză de 9 km/h, 120 W la 18 km/h.

Munca ajunge la zero dacă nu există mișcare. Prin urmare, atunci când sarcina este pe un suport sau suport, sau suspendată de un fir, nu se lucrează gravitațional. Cu toate acestea, fiecare dintre noi este familiarizat cu oboseala mușchilor brațului și umărului, dacă țineți o greutate sau o gantere nemișcată pe un braț întins. În același mod, mușchii spatelui și ai regiunii lombare obosesc dacă o greutate este pusă pe spatele unei persoane așezate. În ambele cazuri, sarcina este staționară și nu există lucru. Oboseala indică faptul că mușchii lucrează. O astfel de muncă se numește munca musculara statica.

De fapt, nu există statică (imobilitate) așa cum este înțeleasă în mecanică. Au loc contracții și relaxări foarte mici și dese, insesizabile pentru ochi și, în același timp, se lucrează împotriva forțelor gravitației. Astfel, munca statică a unei persoane este de fapt munca dinamică obișnuită.

Instrumentele folosite pentru măsurarea performanței umane sunt numite ergometre. Secțiunea corespunzătoare a tehnologiei de măsurare se numește ergometrie.

Un exemplu de ergometru este o bicicletă cu frână (ergometru pentru bicicletă; Fig. 4.1). O bandă de oțel este aruncată peste marginea unei roți care se învârte 2. Forța de frecare dintre bandă și janta roții se măsoară cu un dinamometru 3. Toată munca subiectului este cheltuită pentru depășirea forței de frecare (neglijăm alte tipuri de muncă). Înmulțind circumferința roții cu forța de frecare, aflăm munca efectuată la fiecare rotație, iar cunoscând numărul de rotații și timpul de încercare, determinăm lucrul total și puterea medie.

Pentru calculele practice și studiile teoretice ale sistemelor de protecție împotriva vibrațiilor operatorului, se folosesc modele dinamice ale corpului uman sub formă de relații analitice (de exemplu, caracteristici de frecvență) sau sub formă de sisteme mecanice echivalente (de obicei cu mai multe grade de libertate).

La studii experimentaleși testarea sistemelor om-mașină în condiții extreme imitatori speciali (manechine antropomorfe) sunt folosiți pentru a înlocui persoana testată în condiții periculoase.

Modelele dinamice de calcul, precum și manechinele antropomorfe, trebuie să fie echivalente cu corpul uman în ceea ce privește următorii indicatori principali: a) dimensiunile și formele geometrice, b) distribuția maselor părților corpului (în special, după localizarea centrelor de masă ale părți ale corpului, valori ale acestor mase și momente de inerție), c) tipuri de conexiuni ale legăturilor individuale, d) proprietăți elastice și de amortizare

Pe fig. 1, a prezintă o diagramă de proiectare aproximativă a unui manechin tipic, iar în fig. 1b - datele antropometrice medii ale corpului uman.

Caracteristicile inerțiale medii ale părților (segmentelor) individuale ale corpului uman sunt prezentate în fig. 2, Valorile masei sunt date ca procent din greutate totală persoană; valorile momentelor de inerție în jurul axelor care trec prin centrul de masă al segmentului, locația centrului de masă este indicată ca procent din lungimea segmentului.

Poziția centrului comun de masă depinde de postura luată de persoană (Fig. 3).

Legăturile dintre legăturile individuale ale corpului uman (sau manechinul echivalent) sunt perechi cinematice cu diferite grade de mobilitate (în limitat), Diagramele de conexiune idealizate ale legăturilor corporale sunt prezentate în Tabelul 1.

(vezi scanare)

(click pentru a vizualiza scanarea)

(vezi scanare)

(vezi scanare)

(vezi scanare)

(vezi scanare)

(vezi scanare)

(vezi scanare)

(vezi scanare)

Cele mai mari valori ale unghiurilor de rotație ale unor părți ale corpului, datorită mobilității articulațiilor corespunzătoare, sunt date în tabel. 2.

Parametrii fizico-mecanici de bază necesari pentru construirea de modele ale corpului uman, care caracterizează proprietățile de amortizare elastică ale țesuturilor umane, sunt enumerați în Tabelul 3 (valori medii).

Orez. 3. Poziția centrului de masă al corpului unei persoane așezate

(vezi scanare)

Dependența tensiunilor de tulpini relative pentru țesuturile biologice sunt neliniare; în tabel. Figura 4 prezintă aceste dependențe obținute pentru mostre de țesuturi moi și osoase umane.

Caracteristicile rigidității la torsiune a elementelor scheletului uman sunt date în Tabel. 5 sub forma unui cuplu aplicat secțiunilor de capăt ale elementului, în funcție de unghiul de rotație reciprocă al secțiunilor.