Презентация к уроку по физике "Физика человека"

- Человек – это маленькая, но очень важная крупица Вселенной.

• Жизнь человека – хрупка, как хрусталь
• Она может в любую секунду рухнуть, если отложить заботу о себе в долгий ящик.

« Nosce te ipsum »

• Цель работы заключается в изучении человека – как объекта физики и применении на практике полученных знаний.
• О собенностью проекта является то, что для его выполнения используются знания и умения разных курсов школьной программы: физики, информатики, биологии.
• В результате выполнения проекта мы должны больше узнать о характеристиках и способностях человеческого организма.

Механическое движение человека происходит под воздействием внешних механических сил: тяжести, трения, сил тяги мышц.

• Центром тяжести называется точка тела,
• к которой приложена равнодействующая всех
• сил тяжести тела.
• Общий центр тяжести тела располагается в
• зависимости от телосложения человека.
• . У женщин ОЦТ располагается ниже,
• чем у мужчин.

Работа мышц определяется

сочетанием изменений их

силы тяги и длины

Характер сокращения мышц зависит от частоты поступающих нервных импульсов и продолжительности их поступления. Тонус возникает вследствие суммации отдельных мышечных сокращений.

Исследовательская работа «Вычисление объёма, плотности своего тела»

• Оборудование : сантиметровая лента, справочник по математике.
• № 1. Представим тело человека в виде геометрических фигур ; голова – шар ; руки – усечённый конус ; ноги – усечённый конус ; туловище – параллелепипед .
• № 2. Составим формулу объёма тела человека:
• V = V г +2 V р + 2 V н + V т , V г – Объём головы , V р – Объём руки .
• V н – Объём ноги , V т – Объём туловища , V г – Объём шара .
• V г = 4 * П * R 3 / 3 = 4 *П * L 3 / 3 * 8 * П 3 = L 3 / 6 * П 2 ; П = 3,14
• R – радиус головы L - длина окружности головы, L = 2 * П * R , R = L / 2 * П
• L = 58 СМ = 0,57 м.
• V г = ( 0 , 57 ) 3 / 6 * 3,14 2 = 0,0032 м 3 ;
• V р = ПR 2 Н = Н L 2 /4П = 0,65 м (0,25м) 2 /4 3,14 = 0,0032 м 3
• V н = 0,85м (0,38м) 2 /4 3,14 = 0, 0098 м 3
• V т = 0,68 м (0,65 м) 2 / 4 3,14 = 0,023 м 3
• V = 0,0032 м 3 + 2 0,0032 м 3 + 2 0, 0098 м 3 + 0,023 м 3 = 0,0522 м 3
• Вывод: объем моего тела 0,0522м 3 , состоит примерно из 5 цилиндров и одного шара.
• Масса моего тела 50кг.
• Определим среднюю плотность: ρ = m / V = 50кг / 0,0522 м 3 = 977кг/м 3
• Вывод: средняя плотность моего тела составляет приближенно 977кг/м 3
• площадь поверхности тела 13,2 м2

Рычаги- твердые тела, способные вращаться вокруг неподвижной точки. Отношение сил обратнопропорционально отношению плеч. Момент сил по часовой стрелке равен моменту сил против часовой стрелки.

• Сила трения
• Сила реакция опоры
• Сила жидкого трения
• Закон Паскаля
• Закон Бернулли

Сила трения

– сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, при соприкосновении тел. (движение человека, ходьба)

Сила реакции опоры

Сила жидкого трения

- это мера противодействия опоры действию на нее тела. (прыжки)

Закон Паскаля

- возникает при движении кровяных телец, питательных веществ, при прохождении воздуха, кислорода, углекислого газа по легочным сосудам, при движении пищи в пищеводе…

Закон Бернулли

давление в каждую точку жидкостей и газов передается одинаково по всем направлениям на одном уровне независимо от их формы и площади поперечного сечения.

(Пищеварительная, кровеносная, дыхательная организма человека)

В узких кровеносных сосудах кровь течет быстрее, давление меньше, а в широких – медленнее, давление больше.

Блоки – подвижные и неподвижные устройства, дающие выигрыш в силе. Мышцы, прикрепленные к костям, позволяют уменьшить нагрузку .

• Человеческое тело испытывает большую механическую нагрузку от собственного веса, от мышечных усилий, возникающих во время трудовой деятельности. Позвоночный столб, нижние конечности, ступни испытывают деформацию сжатия. Деформации растяжения – верхние конечности, связки, сухожилия, мышцы . Изгиба – позвоночник, кости таза, конечностей. Кручения – шея при повороте головы, туловище в пояснице при повороте, кисти рук при вращении. Модуль упругости кости, сухожилия при растяжении очень велик, а для мышц, вен, артерий он очень мал. Предельное напряжение, разрушающее кость плеча, около 8∙10 7   Н/м 2 , а кость бедра - около 13·10 7   Н/м 2 .

рычаги Отношение плеч рычага обратнопропорционально отношению прикладываемых сил.

• Цель: Определение времени собственной реакции
• Оборудование : линейка, небольшой прямоугольный лист картона, секундомер
• Ход работы:
• Прижмём лист картона к стене. Отметим его верхний край. Отпустим картон, прижмём его к стене другой рукой. Отметим его верхний край. Рассчитаем время своей реакции по формуле t = √2 h ⁄ g , где h — расстояние, которое пролетел лист; g — ускорение свободного падения. t = √2*50кг ⁄ 9,8м/с²=1,224с
• Вывод: мы нашли время собственной реакции; при повторных экспериментах время реакции сократилось в 1,5 раз.

• Цель: определить время прохождения нервного импульса.
• Оборудование: измерительная лента, секундомер, нагретое тело.
• Теория. При прикосновении пальца к нагретому телу нервный сигнал проходит путь от
• пальца до мозга и обратно: L =2( L 1 + L 2 + L 3 ), где L 1 – длина руки, L 2 – длина шеи, L 3 – диаметр головы. Скорость передачи импульса по самим нейронам равна скорости распространения электрического тока, т.е. практически мгновенно.
• Ход работы:
• Измерим лентой окружность головы ſ и рассчитаем её диаметр: L 3 = ſ/ π .
• ſ =52см. L 3 = 52м/3,14. L 3 = 16,56см
• Измерим длину руки ( L 1 )и длину шеи( L 2 ).
• L 1 = 73см. L 2 =14см.
• Дотронемся пальцем до нагретого тела.
• Найдём L =2( L 1 + L 2 + L 3 ). L =2(16, 56см+73см=14см) = 207,12.
• Зная время своей реакции, рассчитаем скорость прохождения нервного импульса: V = L / t /
• V = 207,12/1,224м/с 2 = 169,215м/с

У человека в состоянии покоя при температуре

воздуха около 20 °С и суммарной теплоотдаче, равной 419 кДж (100 ккал) в час, с помощью радиации теряется 66 %, испарения воды — 19 %, конвекции — 15 % от общей потери тепла организмом

Нормальная температура тела – 36,7 ºС.

Температура отдельных участков тела:

• - лба -33,4 ºС;
• - ладони рук -32,8 ºС;
• - подошвы ног – 30,2 ºС.

Температура замерзания (плавления) крови от-0,56 ºС до –0,58 ºС.

Масса воды, испаряющейся с поверхности кожи и лёгких в сутки, - 0,8-2,0 кг.

Наиболее благоприятная для жизни человека относительная влажность – 40-60 процентов.

За сутки человек выделяет столько тепла, что его хватит, чтобы довести до кипения 33 литра ледяной воды

• Цель: определить кол.-во теплоты, отдаваемой организмом окружающую среду.
• Оборудование: медицинские весы, термометр.
• Ход работы:
• Измерим с помощью термометра температуру окружающей среды (в данном случае, комнаты).
• t=17° C — температуры.
• Измерим с помощью весов массу тела.
• m=50кг — масса тела.
• Рассчитаем количество теплоты, которое отдаёт наше тело в окружающее пространство: Q =с в * m ( t т — t ), где с в — удельная теплоёмкость воды(человек на 80% состоит из воды, поэтому удельную теплоёмкость тела можно приблизительно считать раной 0,8св ); t — температура помещения; t т — температура нашего тела.
• Q =0,8св * 50кг(36,6° C - 17° C )= 1184Дж/К

Остановка дыхания, как и остановка кровообращения в равной мере означают смерть .

Поглощается О 2 и отдаются СО 2 . газы переходят из области большего напряжения в область меньшего напряжения, Движение газов осуществляется за счет разности между парциальным давлением газов в альвеолах и давлением напряжения в крови. Движение газов идет из области высокого давления в область низкого давления.

В состоянии покоя за 1 минуту мы в среднем потребляем 250 мл кислорода и выделяем 200 мл углекислого газа.

Потребность человека в кислороде равна 350 мл/мин; при физической работе – 5 000 мл/мин.

Дыхание – перенос кислорода из

окружающей среды внутрь организма

сквозь его покровы – происходит тем

быстрее, чем больше площадь поверхности

тела и окружающей среды, и тем медленнее,

чем толще и плотнее покровы тела.

У человека в дыхании принимает участие

вся поверхность тела – от самого толстого

эпидермиса пяток до покрытой волосами

кожи головы

• Цель: определить дыхательный объём и жизненную ёмкость лёгких.
• Оборудование: воздушный шарик, измерительная лента.
• Ход работы :
• Надуем воздушный шарик, как можно сильнее за N (5) спокойных выдохов.
• Измерим шарика диаметр и рассчитаем его оббьем по формуле: V ш = π /6* d 3 .
• d =18см. V =3.14/6*0,18 3 м=0,003м 3
• Вычислим дыхательный объем своих лёгких: V дых = V ш / N , где N – числи выдохов (5).
• V дых =0,003м 3 /5. V дых =0,0006м 3
• Надуем шарик ещё два раза и вычислим среднее значение дыхательного объёма своих лёгких V дых среднее = V дых1 + V дых2 + V дых3 /3.
• d =21см. V ш = 3.14/6*0.21 3 м =0, 0048 м 3 . V дых2 =0,0048 м 3 /5 =0,0009 м 3
• d =20см. V ш = 3.14/6*0.2 3 м = 0, 0041 м 3 . V дых3 =0, 0041 м 3 /5 = 0,00082 м 3
• V дых среднее = 0,0006м 3 + 0,0009 м 3 + 0,00082 м 3 = 0,00232 м 3
• Определим жизненную ёмкость лёгких (ЖЕЛ) – наибольший обьем воздуха, который человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха. Для этого, не отнимая шарик ото рта, сделаем глубокий вдох через нос и максимальный выдох через рот в шарик. Повторим 5 раз. ЖЕЛ= V ш /N, где N=5.
• d =30 см. V ш = 3.14/6*0,3 3 м=0,014 м 3 . ЖЕЛ=0,014 м 3 /5 = 0,0028м 3
• Переведём результаты в литры и сравним с нормой: 2,8 – 3,8л для юношей и 2,5 – 2,8л для девушек. 0,0028 м 3 = 2,8л
• Определим свой ЖЕЛ по формулам принятым в медицине:
• – ЖЕЛ = (рост (м) * 5,2 – возраст(лет)*0,022) – 4,2 (для юношей)
• – ЖЕЛ = (рост (м) *4,1– возраст(лет)*0,018) – 3,7 (для девушек)
• – ЖЕЛ = 1,65 м * 4,1 – 15 * 0,018 – 3,7 = 2,8л
• Сравним результат с полученным экспериментально: 2,8л =2,8л

Характеристика слухового аппарата человека

Значение

Частотный диапазон звуков, воспринимаемых ухом, Гц

16–20 до 20000

Частотный диапазон речи, Гц

1200–9000

Частота звуковых колебаний, к которым наиболее чувствительно ухо, Гц

1500–3000

Расстояние между правым и левым ухом у взрослого человека, см

ок. 18

Форма барабанной перепонки

Косточки среднего уха:

Овальная

Масса молоточка, мг

ок. 23

Масса наковальни, мг

ок. 25

Масса стремечка, мг

ок. 3

Площадь наружного отверстия слухового канала уха, см2

0,3–0,5

Площадь барабанной перепонки, см2

0,1

Ухо – необычайно чувствительный орган – воспринимает звуки силой 10 -12 Вт/м 2

Звуковые параметры человека

Частоты, к которым ухо имеет наибольшую чувствительность, - 1500 – 4000 Гц;

Частотный диапазон при обычном разговоре:

- у мужчин – 85-200 Гц;

- у женщин – 160-340 Гц;

Примерное число колебаний голосовых связок при пении:

- бас – 80-350 Гц;

- баритон – 110-400 Гц;

- тенор – 130-520 Гц;

- детский голос -260-1050 Гц.

Длина голосовых связок у певцов:

- бас – 2,5 см;

- тенор – 1,7-2 см;

- сопрано – 1,5 см.

Скорость звука в тканях тела – 1590-1600 м/с.

Человеческое ухо воспринимает звук –

механические колебания тел, происходящие

с частотой от 20Гц до 20000Гц

• 3 4

Организм «прозрачен» для магнитного поля

Число вызовов «скорой помощи», зависит от параметров окружающей среды: изменения магнитного поля и резкие перепады суточной температуры и атмосферного давления.

Сосуды

Внутренний диаметр сосуда, мм

Скорость движения крови, см/с

Аорта

Артерии

20

Давление

Капилляры

5-10

кПа

50

19,9-6,6

мм ртутного столба

20-50

0,01-0,5

Вены

150-50

16,0-9,3

0,1-0,05

10-30

120-70

1,3-2,6

10-20

10-20

от –0,7 до +1,3

от –5 до +10

Пульс можно обнаружить на любой крупной артерии, но обычно его прощупывают на запястье. Частота пульса меняется с возрастом. У взрослых частота пульса составляет, как правило, 68–88, а у детей   — 80–100   ударов в минуту. Нормальное артериальное давление составляет в среднем 100–150 мм   рт.   ст. во время систолы и 60–90 мм   рт.   ст. во время диастолы.

Оптическая сила глаза     60 дптр Угол зрения глаза  130-160° Диапазон длин волн видимого света     380—760 нм Интенсивность света на пороге видимости   4 • 10Е(-13) Вт/м2 у болевого порога    0,4 Вт/м2

• Пять основных дефектов зрения:
• Близорукость
• Гиперметропия (дальнозоркость)
• Астигматизм
• Дальтонизм (цветовая слепота)

Астигматизм, np и котором

преломляющая способность глаза различна в разных плоскостях, проходящих через его оптическую ось.

• Человек - единственный представитель животного мира, способный рисовать прямые линии
• При улыбке у человека "работают" 17 мускулов
• Размер сердца человека примерно равен величине его кулака. Вес сердца взрослого человека составляет 220-260 г
• Человеческий мозг генерирует за день больше электрических импульсов, чем все телефоны мира вместе взятые
• Площадь поверхности человеческих легких примерно равна площади теннисного корта
• У человека примерно 2 миллиона потовых желез. Средний взрослый человек с каждым литром пота теряет 540 калорий. Мужчины потеют примерно на 40% больше, чем женщины
• Правое легкое человека вмещает в себя больше воздуха, чем левое
• Чихнуть с открытыми глазами невозможно
• Женщины моргают примерно в 2 раза чаще, чем мужчины
• Самая сильная мышца в человеческом организме – язык
• При рождении в теле ребенка порядка 300 костей, во взрослом возрасте их остается всего 206
• За время жизни кожа человека сменяется примерно 1000 раз
• Человек более 20 лет из 60 проводит во сне
• Организм человека может выдержать нагрев до 44-45,5 градусов Цельсия и в редких случаях – до 45