«ЗАКОНЫ ФИЗИКИ В РАБОТЕ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА»

«ЗАКОНЫ ФИЗИКИ В РАБОТЕ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА» Рубаев Георгий 11 «Б» класс МБОУ «СОШ с. Михайловское»

ВВЕДЕНИЕ   Тело человека — очень  сложная система, которую изучают уже не одну сотню лет. По определению: «Человеческое тело — физический механизм».

Гипотеза Если  физики в человеческом организме достаточно, и она играет положительную роль для человека, то этот факт  должен способствовать возникновению интереса к более глубокому изучению дисциплин естественно-математического цикла.

Цель Расширить общие знания о строении организма человека и доказать, что работа  систем внутренних органов подчиняется законам физики. выявить наличие законов и процессов, связанных с физикой в человеческом организме;  показать роль физики для функционирования  человеческого организма.

Задачи исследования ·        Собрать, изучить и проанализировать собранный материал в литературе и Интернет - ресурсах; ·        Составить анкету, провести социальный опрос среди учащихся и провести анализ результатов опроса; ·        Провести экскурсию по человеческому организму с точки зрения физики. ·        Сделать выводы.

Актуальность За последнее время упал престиж изучения дисциплин естественно-математического цикла и от одноклассников можно услышать слова: «Зачем мне учить естествознание, физику, ведь это мне не понадобится в жизни».

Объект исследования  Физика человеческого организма.

Предмет исследования  Человеческий организм

Методы исследования ·        Теоретический: сбор, изучение и анализ собранного материала в различных источниках (литература, Интернет – ресурс); ·        Эмпирический: анализ социального опроса учащихся по анкете. ·        Математический: статистика и расчёты, визуальные данные: диаграммы, таблицы.

Опорно-двигательная система и закон механики В организме человека многие кости выполняют функцию рычага. Когда человек поднимает одной рукой предмет, бицепс сокращается, а трицепс удлиняется. Когда человек опускает предмет, происходит противоположное, в чем нетрудно убедиться на опыте: F1 – сила, действующая со стороны плеча и суставов; F2 – сила, действующая со стороны бицепса на локтевой сустав;  Таким образом, чтобы удержать груз некоторой массы, необходимо усилие мышцы, почти в 10 раз превышающее силу   тяжести, действующую на груз.

Сердечно-сосудистая система Основной причиной движения крови является работа сердца,  благодаря которому в артериях создается давление. За счет разности давления крови в сосудах, она устремляется в область более низкого давления, т.е. течет от артерий к венам. Скорость движения крови в сосудах обратно пропорциональна общей площади их поперечного сечения. В капиллярной сети кровь встречает сопротивление в несколько тысяч раз больше, чем в аорте. Поэтому большая часть давления и тратится на то, чтобы преодолеть это сопротивление в капиллярах. Такая разность в скорости движения крови обеспечивает более качественный обмен веществ между клетками тканей и кровью.

Наше сердце – это насос, устройство которого можно сравнить с работой поршневого жидкостного насоса. Аналогично насосу происходит работа сердца. Сердце располагается в грудной полости. Размеры сердца – примерно с кулак.  Сердце находится в грудной клетке почти посередине, немного сдвинуто влево. В минуту у взрослого человека происходит около 70 сокращений мышц сердца, а за жизнь сердце делает их 2,5 миллионов. Сердце образовано особой мышечной тканью, которая способна ритмично сокращаться. Сердце состоит из четырёх камер – двух предсердий и двух желудочков Правая и левая части сердца разделены сплошной перегородкой.  Предсердия и желудочки каждой половины сердца сообщаются между собой. На границе перед ними имеются створчатые клапаны. Они устроены так, что пропускают кровь только в сторону желудочков, препятствуя обратному кровотоку. Благодаря этому кровь может двигаться только в одном направлении – из предсердий в желудочки. Между предсердиями и артериями находятся полулунные клапаны. Они также обеспечивают ток крови только в одном направлении – из желудочков в артерии. Сердце прокачивает кровь по сосудам тела. Делает оно это с помощью сокращений - как насос "проталкивая" порции крови по кровеносным сосудам.

Выступающий человеческий нос призван улучшить «кондиционирование» вдыхаемого воздуха . Вверху носовой полости находятся специальные волоски, покрытые отростками, как бахрома. С их помощью человек чувствует запах. От этих волосков идут нервные окончания, которые посылают сигналы о запахах в мозг. Зимой в носовой полости воздух нагревается, ведь вы наверняка замечали, как воздух, выдыхаемый зимой, превращается в пар. Это нужно для того, чтоб организм не простудился. Полость носа перегородкой делится на две половины: правую и левую, в перегородке различают костную и хрящевую части. Они работают как сообщающиеся сосуды. Нос выполняет разнообразные функции: дыхательную, защитную, резонаторную и обонятельную. Обонятельная функция осуществляется благодаря наличию специфических обонятельных рецепторов в полости носа.. На обоняние большое влияние оказывают влажность воздуха, его температура, атмосферное давление, общее состояние человека. НОС ЧЕЛОВЕКА И ФИЗИКА

ЯЗЫК ЧЕЛОВЕКА И ФИЗИКА Вся система языка работает точно и быстро. Стоит положить кусочек чего-либо в рот, и почти в то же время знаешь: съедобное – несъедобное, соленое – сладкое, мягкое – твердое…Происходит это благодаря диффузии: частицы пищи смешиваются со слюной. Обычно диффузия определяется тепловым движением частиц, этот процесс может происходить под воздействием разности температур(термодиффузия), электрического поля (электродиффузия). И  тотчас же наступает ответная реакция организма. Когда, например, вещество несъедобное и на вкус отвратительное, оно рефлекторно удаляется, то есть попросту выплевывается. Если же съедобное и вкусное, органы пищеварительного тракта, и прежде всего желудок, настраивается на соответствующий режим работы. Интересно, что деятельность желудочных желез значительно активизируются, если  в рот попадает мясо. Менее выражена реакция на хлеб и еще более слабая – на жиры.

Газообмен в легких, тканях и парциальное давление Терморегуляция организма человека основана на законах термодинамики. У человека существует четыре механизма теплоотдачи: ·       теплопередача – передача тепла между телами при их соприкосновении; ·       теплоизлучение -  отдача телом тепла в виде инфракрасного излучения; ·       конвекция – передача тепла от организма окружающей среде через воздух; ·       испарение влаги с кожи и со слизистых оболочек в дыхательных путях. Но во всех случаях скорость отдачи тепла зависит от разности температур между внутренними областями тела и его поверхностью, и между кожей и окружающей средой.

Орган слуха и законы механики Воронковидная ушная раковина способна улавливать и концентрировать звуковые волны. С физической точки зрения это объясняется резонансными свойствами прохода. Звуковые волны вызывают колебания барабанной перепонки. Чтобы провести звук дальше, природа создала цепочку из трех косточек, которые находятся в среднем ухе. Это механизм, где молоточек  и наковальня  – рычаги, а стремя – своеобразный поршень. Звуковая волна, проходя систему среднего уха, многократно усиливается за счет двух законов механики – закона разницы площадей и закона рычага.

Орган зрения – физический прибор Глаз человека представляет собой сложную оптическую систему, которая по своему действию аналогична оптической системе фотоаппарата. Лучи света от предмета, преломляясь на границе воздух – роговица, проходят далее через хрусталик (линзу с изменяющейся оптической силой) и создают изображение на сетчатке. Основная особенность глаза как оптического инструмента состоит в способности рефлекторно изменять оптическую силу глазной оптики в зависимости от положения предмета. Такое приспособление глаза к изменению положения наблюдаемого предмета называется аккомодацией. Именно изучив свойства хрусталика, человек начал производить линзы.

Голосовой аппарат Голос возникает в результате механических колебаний двух эластичных складок – голосовых связок. Когда мы начинаем говорить, особые мышцы сближают голосовые связки и щель становится уже. Движение воздуха натыкается на препятствие, при его выдыхании складки начинают колебаться, и возникает звук, то есть колебания голосовых связок создает при движении воздуха через голосовые связки. Иногда голосом можно разбить стакан, то есть произойдёт звуковой резонанс (частота голоса совпадет с частотой вибрации стекла стакана), приведший к разрушению стакана.

С точки зрения физики человек представляет собой некий колебательный контур, основу которого составляют жидкие кристаллы. Внутри этого контура соблюдается баланс энергии. Балансировка организма, как правило, происходит во время сна, в это время в работу включаются определённые участки коры головного мозга, компенсируя на уровне клетки недостаток или избыток энергии. Колебательным контуром — "человек", пробуждает инстинкты или разумное начало. Настройка контура на резонансную частоту зависит от его фильтра, представляющего субстанцию Совести, которая формируется в ходе развития человека, в процессе его воспитания и обучения на основе веры, традиций и обычаев своего народа. Совесть выполняет роль теста, что такое хорошо и что такое плохо, и когда полевые вибрации резонируют с частотной характеристикой этого фильтра. Колебательный контур — "человек" — система самоорганизующаяся, которая должна идти по пути самосовершенствования в направлении духовного роста с учетом соблюдения этических и нравственных норм. Природа наделяет людей от рождения различным уровнем энергетики, способной вводить в резонанс общество. Играя роль элемента возмущения для системы, человек раскачивает ее, побуждая к совершенствованию. ЧЕЛОВЕК - колебательным контур

Кожа. Процесс терморегуляции тоже протекает на основе законов физики, т. е. за счёт теплопроводности, конвекции, излучения и испарения воды. В результате теплопроводности тело непосредственно отдаёт тепло окружающей среде, например воздуху. Далее вследствие конвекции более нагретый воздух поднимается вверх, а на его место приходят слои воздуха, имеющие меньшую температуру. Теплопередача тем интенсивнее, чем больше разность температур поверхности тела и окружающего воздуха. Интенсивность теплопередачи во многом зависит от теплопроводности окружающей среды, например в воде теплопередача происходит быстрее, чем на воздухе, поскольку вода обладает большей теплопроводностью, чем воздух. Одежда уменьшает или даже прекращает теплопередачу.

Излучение происходит с помощью инфракрасных лучей тем интенсивнее, чем выше температура тела. Кожа богата кровеносными сосудами, которые при повышении температуры окружающей среды расширяются и увеличивают процесс теплопроводности и излучения. В состоянии покоя взрослый человек выделяет во внешнюю среду 15% энергии путём теплопроводности и конвекции, 65% — за счёт излучения, 20% — за счёт испарения воды. сходит обратный процесс. Испарение воды с поверхности тела и в процессе дыхания также способствуют терморегуляции. На испарение 1 г воды расходуется 2,4 кДж энергии. Этот процесс происходит при выделении пота. Даже при полном отсутствии видимого потоотделения через кожу в сутки испаряется до 0,5 л воды..

  Между наружной поверхностью клетки и цитоплазмой существует разность потенциалов около 60—90 мВ. Такую разность потенциалов называют потенциалом покоя или мембранным потенциалом. При этом поверхность клетки заряжена электроположительно по отношению к цитоплазме. При поступлении раздражения на участок нервного или мышечного волокна возникает возбуждение, в результате которого возбуждённый участок заряжается отрицательно по отношению к невозбуждённому. Эту разность потенциалов между участками мышечного или нервного волокна называют потенциалом действия. Нервно-мышечная система

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ Анкета «Законы физики в работе организма человека» Цель анкеты: Выявить знания студентов об организме человека с точки зрения физики. Помочь им разобраться в дисциплине «Физика». Вопросы Варианты ответов 1.      Связана  ли работа организма человека  с физикой? Да -   23чел. Нет –  10 чел. Аргументация – 7 чел. 2.      Важны  ли эти функции  для человека? Да -  20чел. Нет –  12чел. Аргументация –  8 чел. 3.      Приведите пример, показывающий физику в организме человека. Да –  17 чел. Нет –   23чел. Аргументация –  0 чел. 4.      Сможет ли  функционировать организм человека без физики? Да –  5чел. Нет –  18 чел. Аргументация –  7 чел. 5.      Можете ли вы перечислить законы физики в работе организма человека? Да –  5 чел. Нет –  33 чел. Аргументация –  2 чел. 6.      Знаете ли вы об ИИ (искусственном интеллекте) и нанотехнологиях? Да –  19 чел. Нет –  20 чел. Аргументация –   1чел. 7.      Узнав о законах физики в организме, изменится ли ваше отношение к дисциплине «Физика? Да –   38чел. Нет –   2чел. Аргументация – 0 чел.

В ходе анализа данной анкеты, определили, что, к сожалению, не все знают о физике своего организма. А если и знают, то недостаточно хорошо. Некоторые ученики после данной анкеты решили поменять свое отношение к самой физике. 

Значение физики в организме человека велико. что Жизнь человека невозможна без её присутствия: • движение человека (рычаги и шарниры, сокращение и растяжение • мышц); • работа сердца и сосудов (качающий насос и сообщающиеся сосуды); • работа лёгких (увеличение и уменьшение объёма лёгких: механические • колебания); • работа желудка и кишечника (перистальтика кишечника: механические • колебания); • зрительный аппарат (глаз: оптический прибор); • голосовой аппарат (вибрация – колебания голосовых связок); • слуховой аппарат (сообщающиеся сосуды). • Знания по физике необходимы хотя бы для того, чтобы понимать, как работает организм человека с точки зрения физики.

Вот какие главные изменения обещают человеческому телу. Мозг Сегодня: неврологические заболевания. Завтра: Нанотерапия позволит доставлять лекарства прямо к клеткам мозга, восстанавливать их, а вместе с ними и когнитивные функции. Глаза Сегодня: плохое зрение, глаукома, слепота. Завтра: контактные линзы с лечащим эффектом и защитой от ультрафиолета. Уши Сегодня: нарушение и потеря слуха. Завтра: лечащие и восстанавливающие наночастицы, которые также избавят от головокружений. Это будет «наномузыка» для нашего слуха, шутят ученые. Кожа Сегодня: ожоги, нередко приводящие к смерти. Завтра: нанополимерные материалы будут «выращивать» новую кожу и восстанавливать поврежденные ткани.

Вот какие главные изменения обещают человеческому телу. Мышцы Сегодня: слабая мускулатура и ограниченные возможности. Завтра: роботизированные конечности и костюмы, способные усилить мускулатуру в 100 раз. Это весьма пригодится участникам продолжительных специальных миссий. Кости Сегодня: переломы, которые порой срастаются месяцами. Завтра: с помощью наночастиц кость срастется за пару недель или даже за считанные дни, а костная ткань окрепнет, так что вероятность новых переломов значительно снизится. Конечности Сегодня: протезы и имплантаты без возможности вернуть человеку чувствительность. Завтра: протезы на основе нанотехнологий будут посылать информацию в мозг, так что пациент сможет чувствовать и пользоваться искусственной конечностью, словно с ней родился.

ВЫВОДЫ: Законы живой и неживой природы едины. сохранение и укрепление здоровья происходят по законам физики в организме человека. Организм человека – единая система действующих большого количества сил, как внешних, так и внутренних. Опорно-двигательная система выдерживает огромные нагрузки. Все виды деформаций можно пронаблюдать на человеке. Но самой очаровательной деформацией на его теле является улыбка. В процессе дыхания участвуют не только легкие, но и кожа. Центральным органом системы кровообращения является сердце Человеческий организм – сложная машина, которая может беспрерывно работать 70 – 80 лет и более. Но в то же время и хрупкая система, требующая бережного отношения, чтобы избежать сбоя в работе законов физики.