« ФІЗИКА
ЛЮДИНИ »
Лише зрозумівши природу.
Людина зрозуміє саму себе.
Ф.Ідберг 
Фізика наука про природу, а людина найкращий
витвір природи. Пізнання світу неможливе без пізнання людини. Учням життєво
необхідні фізичні знання про живу природу і про себе. Багаторічні спостереження
показують, що пізнання людини як об’єкта фізики підсилюють мотивацію навчання,
розвиває інтерес до знань, сприяє глибокому засвоєнню фізичного матеріалу та
всебічному розвиткові особистості учнів.
Декілька
десятків років тому практично ніхто і не задумувався пов’язувати свою
працездатність, емоційний стан і самопочуття з активністю Сонця, з фазами
Місяця, з магнітними бурями й іншими явищами.
У будь –
якому явищі природи існує строга повторюваність процесів: день і ніч, припливи
і відпливи, зима і літо. Ритмічність спостерігається не тільки в русі Землі,
Сонця, Місяця і зірок , а є невід’ємною й універсальною властивістю живої
матерії, властивістю , яка проникає у всі життєві явища – від молекулярного
рівня до рівня усього людського організму.
Під час
історичного розвитку людина пристосувалася до певного ритму життя, обумовленого
ритмічними змінами в природному середовищі і енергетичною динамікою обмінних
процесів.
На сьогодні
відомо безліч ритмічних процесів в організмі людини. До них відносяться ритми
роботи серця, дихання, електричної активності мозку. Все людське життя – це
постійна зміна спокою і активної діяльності, сну і пильнування, стомлення від
напруженої праці і відпочинку.
В організмі
кожної людини, подібно морським припливам і відпливам, постійно панує великий
ритм, який є наслідком зв’язку життєвих явищ з ритмом Всесвіту і які свідчать
про єдність світу.
Центральне
місце серед усіх ритмічних процесів належить добовим ритмам, які мають
найбільше значення для організму. Виявилося, що вивчення змін у добових ритмах
людини дозволяє виявити виникнення деяких захворювань на початкових стадіях.
Клімат
також серйозно впливає на самопочуття людини через погоду. Погодні умови
зумовлені комплексом фізичних факторів: атмосферний тиск, вологість, рух
повітря, концентрація кисню, ступінь забрудненості магнітного поля Землі,
рівень забруднення атмосфери. При різкій зміні погоди знижуються фізична й
розумова працездатність, загострюються хвороби.
Більшість
фізичних чинників зовнішнього середовища, у взаємодії з якими еволюціонував
людський організм , має електромагнітну природу. Магнітне поле є в кожної
людини. Так, згинаючи й розгинаючи руки , людина створює на її поверхні
магнітне поле з індукцією в одну мільярдну частку тесли. У сучасних
поліклініках діагноз захворювання дозволяють встановити спеціальні прилади, що
фіксують електромагнітні поля різних органів людини. Електроаураграма серця, мозку та інших органів передається
електронній діагностичній машині, яка не лише дозволяє визначити захворювання ,
а й призначити лікування.
Будова
речовини.
На основі будови речовини доцільне пояснення
механізму смаку, нюху, елементів дихання і дихальної гімнастики, залежність швидкості руху атомів і молекул від
температури тіла, густини тіла людини. Дифузні процеси відіграють важливу роль
в обміні речовини між організмом і середовищем, між його різними частинами , в
живленні і диханні людини. У разі порушення роботи нирок, печінки в крові
людини накопичуються отруйні продукти обміну, що дуже небезпечно для здоров’я і
тому застосовують метод який ґрунтується на дифузії речовини через
напівпроникні перегородки і токсичні речовини виділяють із крові.
Саме завдяки дифузії надходять в організм
із навколишнього середовища поживні речовини, такі необхідні для його
нормальної діяльності. Для роботи головного мозку дуже потрібний кисень. Кисень
потрапляє в легені завдяки процесу дихання, що є дуже цікавим фізичним
процесом, який доцільно пояснити під час вивчення теми «Атмосферний тиск».
У головному мозку є дихальні центри, які
через одинакові інтервали часу
(приблизно 4 с) надсилають збудження (електричні імпульси) до м’язів
грудної клітки. Внаслідок цього ребра піднімаються і об’єм грудної клітки
збільшується, а отже, збільшується і об’єм легенів. При збільшенні легенів тиск
у середині них стає меншим від атмосферного і повітря втягується в легені –
відбувається вдих. Потім м’язи
розслаблюються, об’єм легенів зменшується , тиск усередині стає більшим за
атмосферний, і повітря виходить із легенів – відбувається видих.
Механічний
рух.
Вивчаючи механічний рух бажано повідомити
учнів про те, що найбільшу швидкість, яку може розвивати людина – 10,1 м/с, а
йде спокійним кроком зі швидкістю 1,5 м/с ( 5,5 км/год ). З різними швидкостями
рухається кров по венах, капілярах, артерії.
Найшвидший рух, який може зробити людина -
це мигання очей. Однак це цілком значний проміжок часу, що триває близько 0,4
с. За цей час пасажирський поїзд пройде відстань 5 м , літак – 80 м , земна куля пролетить по
орбіті 12 км ,
а комар зробить 200 змахів крильцями.
За хвилину
кров у тілі людини проходить відстань 500 м , за годину – 30 км , за добу 700км, за 60 років – 15 млн. км, тобто 377
обертів навколо екватора.
Взаємодія
тіл.
Якщо
порівнювати міцність людської волосини із дротами такого діаметра, то волосина
буде міцнішою від свинцевого, цинкового, алюмінієвого, платинового і мідного
дроту. Тільки залізо, бронза і сталь перевищують людську волосину за міцністю.
Жіноча коса здатна витримати вантаж до 20
тонн.
Робота.
Потужність. Енергія.
Серце
людини можна порівняти з насосом. Підраховано, що протягом життя людини серце
вспіває виконати роботу , якої вистачить щоб залізничний потяг підняти на
найвищу вершину Європи Монблан ( 4810
м ).
Механічні
коливання і хвилі.
Із змістом
розділу «Механічні коливання і хвилі» пов’язане питання подальшого формування в
учнів поняття про антропогенний фактор. Його розкриття на матеріалі даного
фізичного розділу передбачає ознайомлення учнів з вібраціями і шумом,
наслідками їх дії на організм людини.
У наш час
шум розглядається як одна з форм фізичного
забруднення навколишнього середовища, адаптація людини до нього
практично неможлива. Звуки – шуми певного діапазону ( 2 – 3 кГц) і потужності
шкідливі для людей. Постійний шум є побічною причиною розладу нервової системи людини, погіршення чи втрати зору.
Сильний неочікуваний шум може спричинити у дітей сліпоту чи заїкання, шум понад
150 Дб назавжди робить людину глухою, а шум понад – 192 Дб швидко вбиває
людину.
Вібрації
також належать до факторів, які негативно впливають на людину. Їх тривала дія
викликає біль у суглобах, нудоту, головний біль, загальну слабкість, помітне
зниження працездатності. Під впливом вібрації змінюються функції дихання,
серцево-судинної системи, травлення, опорно-рухового апарату.
Немає
такого органу або системи в організмі людини, які б тією чи іншою мірою не
реагували на вібраційні дії. Стійкі порушення нормальних фізіологічних функцій
людського організму під впливом механічних коливань у медицині називають
«вібраційною хворобою» . В деяких випадках вона супроводиться втратою працездатності, а інколи приводить до інвалідності. Впливу вібрації
зазнають люди різних спеціальностей: водії, моряки, космонавти, провідники
залізниць, працівники машинобудівної промисловості, трактористи.
Як відомо,
вібрації – це механічні коливання, які відбуваються з частотами від 1 Гц і
вище. На практиці вібрації – це складні коливальні рухи, які найчастіше
характеризуються різними параметрами. Найпростіша форма вібрацій – гармонічні
коливання. Ознайомлюючи учнів з амплітудою коливань як однією з характеристик
коливального процесу, можна звернути увагу на те, що від числового значення
амплітуди залежить результат дії коливань. Людський палець здатний відчувати
коливання з амплітудою 0,2 мкм,
тому амплітуди коливань 500 – 3 мкм, які характеризують вібрації, вважаються
великими.
Важливими
характеристиками коливального руху є період і частота. Від їх значень залежать
специфічні відчуття струсу тіла. На коливання різної частоти організм
відповідає різними реакціями, як за ступенем виразності , так і за характером.
Прийнято поділяти вібрації на низькочастотні (з частотами меншими 50 Гц) і
високочастотні ( з частотами понад 50 Гц). Низькочастотні вібрації спричиняють
розширення судин, а високочастотні – їх спазми. Низькочастотні вібрації є
специфічними подразнювачами вестибулярного апарату, які приводять при тривалому
впливі до порушень його функцій.
Кожен орган
людини має свою власну частоту коливань: внутрішнє вухо – це коливальна система
з частотами коливань від 3 до 4 Гц, щелепи мають власні частоти коливань 7 … 8
Гц, а грудна клітка і живіт мають спектр власних коливань від 4 до 10 Гц.
Хребет може вільно коливатись з частотою 14 Гц, а дихальне горло і бронхи –
12….16 Гц. Для голови частоти власних коливань становлять 20…30 Гц, очні яблука
вібрують з частотами 40….80 Гц.
Приступаючи
до вивчення звукових хвиль, можна зацікавити учнів матеріалом такого характеру:
ще за давніх часів люди помітили, що звуки, які супроводжують нас у житті,
мають велике значення на самопочуття людини. Музиці почали приписувати магічну
силу. Залежно від відчуттів , грецькі лікарі поділяли мелодії на 4 лади:
фригійський, лідійський, еолійський і дорійський. Згідно з цим поділом музикою
лікували деякі хвороби.
Для людей
дія звуків може мати і трагічні наслідки. Шумове забруднення великих міст за
даними учених скорочує життя мешканців на 8 – 12 років.
Інфразвукові
хвилі є поздовжніми, здатні поширюватись як у твердих, так і в рідких і
газоподібних середовищах. Проходячи через людський організм , вони приводять у
коливання всі його внутрішні органи. Враховуючи те, що наші внутрішні органи
мають власні частоти коливань, не виключена можливість виникнення резонансу.
Такий резонанс супроводиться неприємними відчуттями, порушенням зору, а при
частоті 7 Гц – смертю ( 7 Гц – частота власних коливань серця). Інфразвук – це
звук якого людське вухо не чує, але організм до нього не байдужий. Ще в 1929 р.
американський фізик Роберт Вуд помітив дивну властивість інфразвуку – викликати
у людей панічне відчуття жаху. Дуже небезпечний тривалий вплив інфразвуку.
Багато нервових захворювань у мешканців
міст викликані саме інфразвуками, які нечутно проникають крізь товсті стіни.
Вони є причиною головного болю,
підвищують стомлюваність, знижують працездатність.
На людину
впливає і ультразвук. Його
використовують у медицині для розпушування затверділих тканин, розсмоктування
рубців і сольових відкладень у суглобах, для з’єднання зламаних чи розсічених кісток, для
діагностики. Ультразвукова пилка – один із найсучасніших хірургічних
інструментів.
Але ті, хто потрапляли в зону сильного ультразвукового
опромінення, майже завжди скаржилися на погане самопочуття, головокружіння,
нудоту.
Теплові
явища.
Вивчаючи теплові явища і основи термодинаміки
корисно ознайомити учнів з дією зігрівальних компресів, грілок, кварцових ламп.
Внаслідок зігрівання тіла кровоносні судини розширюються, що спричиняє
енергійний кровообіг, а коли рушник змочений холодною водою, лід, прикладений
до тіла людини, викликає звуження судин і зменшення притоку крові .
Застосовуючи холод при кровотечі, її зупиняють чи значно зменшують.
Слід звернути увагу учнів, що різка зміна
температури не бажана для зубів. Вона викликає пошкодження зубів, оскільки
дентин і емаль мають різний коефіцієнт розширення. Крихка емаль при цьому
руйнується.
Вивчаючи температуру можна розглянути
питання про людське тіло і температуру. Різні частини людського тіла мають
різну температуру. Під пахвами вона дорівнює 36,8 С, у ротовій порожнині 37,2
С. Температура тіла 43 С є смертельною для людини. А як же людина витримує
температуру, що набагато перевищує це значення, наприклад у сауні? Спрацьовує
механізм захисту, відкриваються пори потових залоз, які починають активно
виробляти піт; випаровуючись, піт охолоджує тіло.
При місцевій анестезії
(знеболюванні) лікарі використовують явище зниження температури внаслідок
випаровування ефіру, хлороформу, при переході яких у газоподібний стан
досягається температура нижче 0 С. У хірургії стали застосовувати і дуже низькі
температури . Вперше кріохірургічну
операцію провів американський нейрохірург І.Купер за допомогою
спеціального зонда, на кінці якого створювалася температура -196 С. Такий зонд
дає змогу при захворюваннях нервової системи видалити окремі нервові ядра,
навіть якщо їх розмір не перевищує 10 мкм. Якщо зонд точно попав у хворе ядро,
то в людини швидко зникають больові відчуття. Низькі температури
використовуються і під час видалення кришталика ока , що помутнів.
Електродинаміка.
Завдяки розвитку сучасної фізики
в останні десятиріччя вивчені електричні процеси в організмі людини. Життя
будь-якої клітини супроводжується електричними явищами. Особливо це стосується
м’язів і нервової системи. Імпульси збудження, які передаються по нервах, мають
електричну природу.
Зовнішній електричний струм має
великий вплив на живий організм. Залежно від сили струму та його параметрів він
може вбити живий організм або оживити його чи лікувати. Коли в людини
зупиняється серце, то спеціальним електричним приладом передається на серце
короткочасний електричний струм ( імпульс), який змушує м’язи серця
скорочуватись і далі працювати.
Довкола нас більшість електромагнітних полів мають частоту 50 Гц ( довжину
хвиль
Світлові хвилі.
Одним із явищ, яке підтверджує хвильову природу світла, є дисперсія. На
простому досліді учні переконуються в тому, що після проходження білого світла
крізь призму на екрані утворюється райдужна смужка. Причина розкладання білого
світла криється в різниці довжин хвиль кольорових променів, які утворюють біле
світло. Світло - це
електромагнітна
хвиля, а про вплив електромагнітних хвиль на людський організм ми вже говорили
раніше.
Світлові хвилі не є винятком. Найточніші експерименти, проведені вченими, показали,
що люди далеко не байдужі до того, які кольори їх оточують. Особливо помітний
вплив світла в патологічних випадках. Часто бурхливі приступи у божевільних
легко знімалися, коли пацієнтів заводили в кімнату із синім освітленням. Вивчення
світлової гами дало змогу встановити, що за біологічною активністю кольори
розташовані в тому самому порядку, як і в спектрі. Ця активність найсильніше
виражена в червоній частині спектра і відповідно зменшується до протилежного кінця.
Червоний і голубий наче очолюють дві групи кольорів з протилежним
психофізіологічним впливом:
червоний колір має збуджуючий
вплив, викликає почуття тепла;
оранжевий – зігріваючий і
стимулюючий, викликає душевний підйом;
жовтий – сонячний колір хорошого
настрою і веселощів, заспокоює, використовується при лікуванні неврозів;
зелений заспокоює, створює відчуття
свіжості;
голубий асоціюється з небом і морем,
заспокоює; під його впливом спадає напруження м'язів; застосовується при
лікуванні нервових захворювань;
фіолетовий благотворно впливає на
серцево – судинну систему і органи дихання;
чорний пригнічує, проте дає приємний
ефект при контрастних сполученнях
Узагальнюючи сказане, вчені прийшли до висновку, що кольори першої групи
збільшують мускульну напругу, частоту серцевих скорочень, підвищують кров'яний
тиск, а також частоту ритму дихання. Ці кольори покращують настрій, збуджують
організм, і люди стають уважніші до зовнішнього світу. Друга група - голубі й
сині кольори – сприяє зниженню кров'яного тиску, уповільненню ритму серця і дихання,
веде до пасивності, інертності.
Враховуючи це, можна, мобілізуючи резерви нервової системи всього
організму, підвищити продуктивність праці до 10 й більше процентів без
шкідливого впливу на здоров'я. Цікавий експеримент провели спеціалісти з політехнічного
інституту в Будапешті. Вони ввели групу досліджуваних із зав'язаними очима в
кімнату, стіни якої були пофарбовані в яскраво-червоний колір. І пульс у всіх
учасників експерименту став частішим. Коли ж ця група потрапила в кімнату з
жовтими стінами, пульс нормалізувався; в синій кімнаті став менший від норми.
Висновок очевидний: на частоту пульсу людини впливає колір, причому незалежно
від того, бачить його людина чи ні. Залежність фізичного і психологічного стану
людей від кольору стін приміщення, в якому вони знаходяться, може знайти застосування
в медицині. Вже тепер зрозуміло, світло-сині тони благотворно діють на
пацієнтів з високою температурою, фіолетовий колір заспокоює вагітних жінок та
інше. Стіни кольору охри допомагають знизити кров'яний тиск у гіпертоніків,
стіни червоного кольору підвищують апетит хворих, отже, цей колір підходить для
фарбування стін їдалень. Наведену інформацію можна використати під час
пояснення нового матеріалу, при його закріпленні й перевірці.
Електромагнітні хвилі.
Важливо повідомити учнів про випромінювання хвиль людиною. Доведено, що у
людському тілі від 100 до 200 млрд. клітин, кожна з яких сама по собі –
унікальна за складністю організації система з мільярдів великих і малих
молекул.
Рух зарядів у цих молекулах, коливання частин молекул, організовані переміщення
груп молекул – все це супроводжується утворенням різноманітних сигналів
переважно хвильового характеру. Потужність випромінювання мала і може
фіксуватися спеціальними приладами.
Людина має кілька полів випромінювання. Як кожне нагріте тіло , людина
випромінює інфрачервоне випромінювання з довжиною хвилі 0,01 мм . Вивчення цього
поля дає інформацію про поверхневу температуру тіла , про капілярний кровообіг.
Теплове випромінювання коротких радіохвиль дозволяє визначити роботу і
ритми внутрішніх органів, мозку.
Акустичне й акустотеплове поля багато говорять про механічний рух частин й
органів нашого тіла, особливо серця й легенів.
Поле оптичного діапазону свідчить насамперед про насиченість поверхневих
тканин тіла людини та її стан.
Геометрична оптика.
Вивчаючи геометричну оптику звертаю увагу на око людини , як унікальний
оптичний пристрій який створила природа. Очне яблуко приблизно має форму кулі
діаметром близько 2,5 см .
Чутливість ока до світла зростає після перебування в темноті протягом 1 хв
– в 10 разів, 20 хв – у 6000 разів, 40 хв – в 25000 разів. У ночі людина може
бачити світло запаленої свічки на відстані 2 км .
Відстань , при якій око добре бачить і не дуже напружується ( відстань
найкращого зору ), дорівнює приблизно 25 см . На такій відстані найкраще розміщувати
книжки при читанні.
Рогівка, кристалик і скловидне тіло утворюють оптичну систему, через яку
світлові промені проходять в око, заломлюються і збираються на сітківці.
Показник заломлення рогової оболонки і склоподібного тіла дорівнює приблизно
1,336 , кришталика – 1,437 ( для порівняння: у води п = 1,33). Роговиця, кришталик і склоподібне
тіло разом мають оптичну силу 58,5 дптр,
а оптична
сила кришталика ( у молодої людини) – 19 – 33 дптр.
Око людини можна порівняти з фотоапаратом. Роль кришталика відіграє
об’єктив. Сітківка є аналогом фотоплівки. Як і в оці, на плівці утворюється
дійсне, перевернуте, зменшене зображення. У людей при зміні відстані від
кришталика до предмета змінюється кривизна сфери кришталика, внаслідок чого
змінюється його фокус. Це дає змогу кришталику залишатися на фіксованому місці,
а не змінювати своє положення відносно
сітківки.
Вражаючі рекорди ока:
- нормальне око розрізняє точки, між якими центральний кут 1';
- поле бачення 150° по горизонталі ,
120° - по вертикалі;
- зображення зберігається у мозку до
0,25 с, тому око весь час рухається, якщо його зафіксувати, ми б нічого не
бачили.
«Фізика» людини.
1. Середня густина тіла
людини – 1036 кг/м³.
2. Нормальний тиск в артерії
руки мм рт.ст.
-
нижній – 70
-
верхній – 120
3. Потужність, яку розвиває
людина, Вт
-
за звичайної ходи – 60-65
-
за швидкої ходи – 200
-
потужність штангістів у ривку може досягти 4000
-
у повсякденному житті середня потужність дорослої людини
70-100 Вт.
4. Серце людини протягом
життя виконує роботу, якої достатньо для підняття залізничного потяга на
найвищу вершину Європи – Монблан (4810 м ).
5. Крок людини еквівалентний
роботі в 60,44 Дж (для людини масою 60 кг ), горизонтальне переміщення тіла – 18,12
Дж, вертикальне переміщення тіла – 39,52 Дж.
6. Найбільша швидкість, яку
може розвивати людина 10,1 м/с.
7. Швидкість руху крові
-
по венах – 10-20 см/с
-
по капілярах – 0,05-0,1 см/с
-
по артерії – 20-50 см/с
8. Наше серце працює подібно
до насосу. Під час скорочення серцевого м’яза (у медицині цей момент
називається систола) кров під тиском виштовхується із серця в артерії
(спеціальні клапани не пускають її назад). Коли ж серцевий м’яз розслаблюється
(діастола), він заповнюється венозною кров’ю.
9. Людське тіло і
температура.
Різні
частини людського тіла мають різну температуру. Під пахвами вона дорівнює 36,8
С, у ротовій порожнині 37,2 С. Температура 43 С є смертельною для людини. А як
же людина витримує температуру, що набагато перевищує це значення, у сауні?
Спрацьовує механізм захисту: відкриваються пори потових залоз, які починають
активно виробляти піт; випаровуючись, піт охолоджує тіло.
10.
Усі теплокровні організми мають здатність тремтіти від
холоду. Виявляється, це непоганий спосіб, щоб зігрітися. Під час тремтіння
м’язи інтенсивно скорочуються, що супроводжується виділенням тепла, і тіло в
такий спосіб зігрівається.
11.
Внаслідок зігрівання тіла людини кровоносні судини
розширюються, що спричиняє енергійніший кровообіг. І навпаки, рушник змочений
холодною водою, посудина з льодом, прикладена до тіла людини, викликають звуження
судин і зменшення притоку крові.
12.
Міцність на розтяг великоберцової кістки людини майже
дорівнює міцності чавуну.
13.
Опір тіла людини від кінця одної руки до кінця іншої – 15
кОм.
14.
Сила струму через тіло людини, що вважається безпечною –
до 1 мА.
1. Проблемні питання.
1. Що відбувається в крові
хворого з погляду молекулярно-кінетичної теорії у разі підвищення температури?
2. Яка перевага інгаляції
перед іншими способами введення в органи людини лікувальних речовин?
3. На якому фізичному явищі
ґрунтується застосування в терапії мазей, йоду та інших зовнішніх лікувальних
сполук?
4. Які фізичні основи
проникнення поживних речовин крізь стінки кишечника в кров?
5. Яке явище пояснює
проникнення молекул кисню з органів у кровоносні судини?
6. У створенні
нормальних умов життя і праці людини важливу
роль відіграє вологість. Чому підвищена та знижена вологість погіршують умови
життя?
7. Людина лежить нерухомо на
воді на спині і робить глибокі вдих і видох. Як змінюється при цьому положення
тіла людини відносно поверхні води?
8. Чому ми сильно дмемо на
полум’я сірника , свічки, коли треба їх погасити?
2. Якісні задачі
Задачі-запитання
1. Чому в кінці стрибка
спортсмен опускається на зігнуті ноги?
2. Чи правильний вираз: “німий як риба”?Якщо ні – поясніть чому.
3. Чому, коли ви гризете
сухар, то вам здається, що ви створюєте значно більше шуму, ніж сусід, який
також гризе сухар?
4. Що ви знаєте про
атмосферний тиск у житті тварин і людини?
5. Чому високо в горах у
людей легко трапляються вивихи суглобів?
6. Які насоси є в організмі
людини?
7. Чому гумовий одяг утруднює
регулювання температури людського тіла, його теплообмін?
8. у якому випадку око дуже
втомлюється від тривалої роботи – при його максимальній оптичній силі чи при
мінімальній ?
9. Людина не відчуває
прохолоди на повітрі при температурі 20 °С, а у воді відчуває її при
температурі 25 °С. Чому?
3. Кількісні
задачі.
1. Щоб викликати одиничну
мутацію, треба до молекули ДНК підвести енергію приблизно 5∙10-19 Дж.
Обчислити, у скільки разів енергія теплового руху за температури тіла (37°С)
менше від тієї, яка здатна викликати зміну генетичної програми.
(Відповідь. ≈60 разів)
2. Скільки води можна нагріти від
37°С до кипіння, якщо використати всю теплоту, яка необхідна для випаровування
поту з тіла людини за день важкої фізичної роботи (10 л ). Питома теплота випаровування
становить 24,36∙105 Дж/кг.
(Відповідь. 92 кг )
3. Якщо розглядати передпліччя
руки як важіль, то плече цього важеля, на яке діє м’яз, значно коротше від
плеча, на яке діє вантаж, що знаходиться в руці, їх відношення становить
приблизно 1:12. Визначити силу м’яза, який утримує вантаж, якщо ця сила
прикладена під кутом 90° до поздовжньої осі передпліччя. Маса вантажу в руці
дорівнює 10 кг .
(Відповідь. 1176 Н)
4. Сухожилля завдовжки 0,12 м і площею поперечного
перерізу 2∙10-6 м² при навантаженні в 68,6 Н видовжилося на
2,9∙10-3 м² . Визначити для нього модуль Юнга.
(Відповідь. 1,42∙109 Н/м²)
5. Під час важкої фізичної роботи
серце людини скорочується до 150 разів за 1 хв. При скороченні воно виконує
роботу, яка дорівнює підніманню вантажу масою 0,5 кг на висоту 0,4 м . Визначити потужність,
яку розвиває серце в цьому випадку.
(Відповідь. 4,9 Вт)
6. Порогом подразнення
називається найменша густина струму, що викликає відчуття. Для людини ця
величина складає 0,5∙10-3 А на 1 см ² поверхні шкіри. Чи викличе подразнення
струмом між електродами площею 35∙10-4 м² , якщо напруга джерела дорівнює 50 В, а опір
тканини між ними – 10 000 Ом?
(Відповідь. 0,4∙10-3 А/см², не викличе)
7. При загальній гальванізації
хворого (лікування постійним струмом) протягом 1200 с підтримувалася сила
струму 5∙10-2 А. Яка кількість позитивних йонів утворилася в
електроліті, якщо всі йони одновалентні?
(Відповідь. N=37,5∙1019)
8. Електроємність тіла людини
складає приблизно 33,4∙10-12 Ф. Якого розміру ізольований
кулеподібний провідник має таку саму електричну ємність?
(Відповідь. R=30 см)
9. Під час лікування
електростатичним душем до електродів електричної машини прикладена різниця
потенціалів 100 000 В. Визначити, який заряд проходить між електродами
протягом однієї процедури, якщо відомо, що електричне поле виконує роботу 1800
Дж.
(Відповідь. 0,018 Кл)
10. Життєвий об’єм легенів
дорослої людини дорівнює 4 л .
Яка маса повітря, яке наповнює легені?
(Відповідь. 5,16∙10-3 кг )
10.
Далекозора людина добре бачить текст газети з відстані 50 см . Які окуляри їй потрібні
для читання з відстані 25 см ?
Сценарій
КВК «Людина з погляду фізики».
Вчитель: Сьогодні у нас
відбудеться змагання між командами КВК ,
але в дещо незвичайній формі , тому що будемо говорити про людину (фактично про
себе) ми знаємо все. Але є багато факторів і явищ , які не всім відомі. І на
сьогоднішньому вечері ми перевіримо , як учні знають фізику, чи навчились
оперувати знаннями ,здобувати на уроках при поясненні явищ природи. Встановимо,
хто швидше і краще орієнтується в потоці
величезної інформації, уміє знаходити правильні відповіді. Взяти участь в
конкурсі виявили бажання учні десятого і
одинадцятого класів.
Ведучий.
Зараз запрошуємо на сцену команди. Пропоную оголосити назву своєї команди і пояснити чому так назвали.
Капітан
команди « Сила». Сила – це сума наших
знань з фізики, об’єднання зусиль, що приносить перемогу, робить невідоме
відомим, перетворює незнання в знання.
Ми – сильніші за
усіх,
Маєм сили цілий
міх
Не боїмося
нікого
Навіть команди класу
одинадцятого.
Капітан
команди « Атом». Знання з фізики членів нашої команди як атом. Вони такі міцні,
що їх не здолає жоден супротивник.
Ми – команда
бойова
І розумна й
ділова
В нас талантів
водограй,
Яких хочеш
вибирай.
Ведучий. А
тепер перевіримо, які ж знання в цих надміцних команд. Послухаємо, як вони
виконали домашнє завдання і які відомості зібрали про людину.
Ведуча.
Немає, напевно, письменників, які б у своїх творах не згадували про людину.
Наведіть такі вислови.
М.Горький:
« Людина звучить гордо», Д.Дідро « Люди перестають мислити , коли перестають
читати».
Ведучий.
Дайте відповіді на такі запитання. (Команди по черзі дають відповіді на
запитання).
1. Яку силу розвиває серце ?
( 70 – 90 Н).
2. Який об’єм крові
переганяє серце за добу ? ( 6000
л ).
3. Якої речовини в людському
тілі найбільше і який її зміст? (Вода, 57 – 66 %).
4. Назвіть приклади важелів
у людини? ( Пальці рук і ніг, челюсті).
5. Маса якого органу людини
найбільша? ( Мязи, 43% ).
6. Якого хімічного елемента
в тілі людини найбільше ? (Кисню, 65%).
7. Яка середня густина тіла
людини? ( 1036 кг/м ).
8. Яка сила струму безпечна
для людини? ( до 1 мА).
9. Яка найбільша швидкість
руху людини? ( 10,1 м/с).
10.
Яка відстань найкращого зору ? ( 25 см ).
Ведуча. Напишіть на картках імена
видатних вчених – фізиків. ( Архімед, Ньютон, Паскаль, Кеплер, Уатт, Джоуль,
Капіца, Басов, Прохоров, Яблочков).
Ведучий. А як обійтись у фізиці без
приладів, дослідів, вимірювань. Фізика – наука експериментальна. Тут потрібні
неабиякі знання і вміння. Тому зараз до вас такі запитання.
1. Назвіть прилади, які
використовуються для вимірювання характеристик людини. Поясніть , що ними
вимірюють.
2.
Назвіть фізичні величини, якими характеризується людина.
Ведуча. Багато з вас у вільний
час захоплюється розгадуванням кросвордів. Не забули про це захоплення й ми.
Вам пропонується розгадати цей кросворд.
1. Чоло. ( лоб)
2. Складова крові ( глюкоза
).
3. Речовина, яка входить до
складу тіла людини. (вода).
4. Фізична величина, якою
характеризують можливості людини ( сила ).
5. Орган нюху ( ніс ).
6. Вид відчуття ( смак ).
1
|
||||||
2
|
||||||
3
|
||||||
4
|
||||||
5
|
||||||
6
|
||||||
Ведучий.
Запитання командам. Якби вам потрібно було всього одним словом охарактеризувати
людину та чим вона відрізняється від всього іншого живого, яке б слово ви
вибрали? ( Розумна ).
Ведуча. А
зараз згадаємо прислів’я і приказки про людину. ( Команди по черзі називають
прислів’я).
1. Дерево міцне корінням, а
людина – трудовим горінням.
2. Не молот кує, а коваль.
3. Праця чоловіка годує, а
лінь - марнує.
4. Ледачий два рази робить,
а скупий два рази платить.
5. Через дурну голову, ногам
спокою нема.
6. Нехай – поганий чоловік.
7. Свій розум май і в людей
питай.
8. Добру людину бджола не
жалить.
9. Що посієш, те й пожнеш.
10.
Добрі справи прикрашають людину.
Ведучий. Зараз розгадаємо
загадки:
1. Не годинник, а стукає.
2. Носити легко – рахувати
важко.
3. Брат з братом через
дорогу живуть, а один одного не бачать.
4. Завжди в роті, а не
проковтнеш.
5. В темному хліві білі
ягнята.
6. Не сіють, не садять –
самі виростають.
Ведуча. Настав вже час
провести конкурс капітанів. Прошу капітанів відповісти на такі запитання. (
капітани у письмовій формі дають відповіді, а тоді повідомляють.)
1. Яка вологість для людини
вважається оптимальною?
2. Який струм вважається
безпечним для людини?
3. Визначити на око розміри
і масу бруска, який лежить на столі ( перемагає той, хто дасть точнішу оцінку
).
4. Для чого людині два ока?
Ведучий. Я
покажу портрети вчених – фізиків, а ваше завдання назвати їх і який внесок у
фізику зробили.( Ньютон, Ейнштейн, Джоуль, Гюйгенс, Гук).
Ведуча. Вчені – фізики – це, перш за все,
люди і у вільний час вони займалися справами нефізичними. Пригадайте цікаві
історії з життя учених.
Можливі варіанти відповіді.
Ейнштейн грав на скрипці.
Мендєлєєв виготовляв чемодани.
Едісон. Видатному винахіднику Едісону
зробили зауваження , що у нього при вході дуже важко відкривається хвіртка,
хіба не можна щось придумати? Вчений відповів: « А я й придумав. Кожен, хто
входить, відкриваючи хвіртку, накачує в бак три літри води з колодязя».
Ведучий. Проведемо конкурс артистів.
Завдання однієї команди показати мімікою, жестами якийсь дослід, явище, а інша
команда повинна відгадати, що показує супротивник. ( Це завдання учні готували
на домашнє завдання ).
Ведуча. Ми зараз всюди бачимо рекламу на телебаченні,
на вулиці. Вам буде завдання закликаючи на допомогу фізику, прорекламувати
якийсь товар. ( Завдання дається заздалегідь).
Ведучий. Поки журі підіб’є бали і
визначить переможців, слово вчителю.
Учитель. Під час заходу всі були активні,
із виступів дізнались багато цікавого, незвичайного, а інколи й настільки всім
відомого, що й не звертали на це уваги. І якщо ви задумались над природою
оточуючих явищ, хочете зрозуміти і пояснити їх, значить ми досягли успіху.
Немає меж людському розуму, його можливостям, і те що ви тепер так багато
знаєте відкриває перед вами необмежені можливості. Вмійте тільки бачити і
дивуватись.
Додаток.
Список завдань, які потребують попередньої
підготовки і даються учням заздалегідь.
- Придумати назву команди, девіз і
виготовити емблему.
- Підготувати повідомлення про людський
організм з погляду фізики.
- Підготувати художній номер.
- Дібрати цікаві історії з життя вчених.
- Підготуватись до конкурсу реклами.
- Підготувати демонстрацію якогось закону,
явища, дії приладу.
