Научный проект по физике на тему: "Определение плотности человека"

Коммунальное государственное учреждение

«Новосветловская средняя школа»

Северо-Казахстанская область

Айыртауский район

Омаров Дастан

ученик 10  класса

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ

В ОПРЕДЕЛЕНИИ ПЛОТНОСТИ

ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА.

     Секция: "Физика"

  Руководитель: Запорожец 

Ольга Витальевна

Новосветловка

2014

                                                 Содержание.

 Абстракт……………………………………………………………………..3

 Введение……………………………………………………………………..7

 Моделирование тела человека……………………………………………..8

 Измерение объема тела человека…………………………………………..9

 Нахождение объёма тела каждого человека……………………………….10

 Вычисление общего объёма………………………………………………...11

 Вычисление плотности тела………………………………………………...11

 Определение среднего значения плотности……………………………….12

 Нахождение площади поверхности своего тела…………………………..12

 Определение коэффициента зависимости.…………………..…………….13

 Итоги работы………………………………………………………………...14

 Заключение…………………………………………………………………...15

 Список используемой литературы………………………………………….16

 Приложение…………………………………………………………………..17

Абстракт:

Цель проекта:

Экспериментально определить плотность тела человека.

Гипотеза:

Каким образом определить плотность тела больших размеров неправильной формы, например,  плотность человеческого тела?

Задачи:

Найти способ определения объема тела человека.

Используя формулу плотности найти плотность тела человека.

Используя  интернет, специальную литературу найти интересный материал о плотностях различных веществ, выходящий за рамки школьного курса физики.

Методы исследования:

изучение литературы

эксперимент

анализ

сравнение

Решение проблемы:

Массу человека можно определить с помощью напольных весов.

Для определения объема тела человека мензурка не подходит, и я рассмотрел более подходящий вариант решения данной проблемы:

На уроках физики мы познакомились с физической величиной «плотность вещества», научились экспериментально определять плотности тел правильной геометрической формы и тел неправильной формы.

Плотность вещества равна отношению массы тела к объему этого тела.

   ρ=m/v          

ρ -  плотность(кг/м³)         

m  - масса тела(кг)         

V - объём тела(м³)

как видим, для определения плотности любого тела необходимо знать массу вещества   (она определяется с помощью весов), и объем тела.

если тело правильной геометрической формы, то его объем можно определить с помощью линейки по формуле 

  V=авс                 

а - длина тела                 

в – ширина                  

с - высота

The urgency

The purpose of the project is:

Experiments to determine the density of the human body.

I have a question:

 How to determine the density of irregular form body, for example, the density of the human body?

Objectives:

1. Find a method of determining the volume of the body.

2. Find the density of the density of the human body using the formula.

3. Compare the value obtained from the density of the density of liquid, solid and gaseous bodies. Find an interesting material using the Internet, specialize literature  on the densities of various substances that goes beyond school physics course.

Research methods are:

1. The study of literature

2. The experiment

3. Analysis

4. Compare

Justification of the relevance of research:

We learned about the physical size of the "density of matter" in physics lessons, learned to experimentally determine the density of regular geometric shape of bodies and bodies of irregular shape.

The density of the substance is the ratio of mass to volume of the body.

ρ=m/v

ρ - density, kg / м³

                                                         m - mass of the body, kg

                                                         V - volume of the body, м³

as we can see, to determine the density of any body need to know the mass of the substance (it is determined by the balance), and the volume of the body.

If the body has a regular geometric form, its volume can be determined with a ruler by the formula

V=авс

                                      There are:         a - the length of the body

                                                                  b– width

                                                                  c – height

if the body has an irregular form, the volume can easily be determined by a device "beaker", which we did in physics lessons.

Densities of all substances are: liquid, solid and gaseous identified and recorded in a special table.

Введение

          Физика- наука экспериментальная, и выполнение практических и лабораторных работ вызвало у нас большой интерес к познанию окружающего мира и самих себя. Человек является одним из объектов изучения физики и порой возникает необходимость знать параметры человека, а именно объем, площадь поверхности тела, плотность.

           Человеческий организм и его действие также интересны для физики, как и любые другие явления, окружающие нас.  

         В своей работе мы будем стремиться не только сообщить новые знания, но и оживить уже имеющиеся у слушателя основные сведения из физики, научить сознательно ими распоряжаться и побудить к разностороннему их применению.

          Человек является объектом изучения физики. Тело человека имеет очень сложную конфигурацию, но проведя несложные расчёты с большой точностью можно определить свой объём и площадь поверхности тела. Определять свои параметры, объём всего тела, плотность своего тела, площадь поверхности очень интересно, познавательно и увлекательно. Формулы для нахождения площади поверхности человека с успехом можно использовать на уроках физики для расчёта силы атмосферного давления.

I.  Определение объёма тела человека

1.1 Моделирование тела человека.

Можно смоделировать тело человека из геометрических фигур: голова – шар, руки,  ноги  -усеченные конусы, туловище – прямоугольный параллелепипед

          и  общий объем будет равен объемам

 V =V_гол +V_тул+2V_рук+2V_ног

Предмет исследования- человек, а объектом  исследования являются физические параметры человеческого тела;

этот путь очень сложный и требует знания формул объема различных геометрических фигур и сложных математических расчетов (приложение6).

1.2.  Измерение объема тела человека.

Человек имеет очень сложную конфигурацию, а форму поверхности тела человека невозможно даже описать.  Нам показалось возможным измерить площадь поверхности человека, и связать значения площади с его ростом и массой. Для измерения площади поверхности и объема тела человека мы использовали сантиметровую ленту и напольные весы.

1. Мы смоделировали тело человека из геометрических фигур:

      голова- шар,

      руки и ноги - усеченные конусы,

      туловище - прямоугольный параллелепипед.
2. Для проведения нашего опыта, мы взяли 8 человек. Это 4 учащихся 10 класса и 4 учащихся 8 класса.  Измерили их вес, длину ног, рук, обхват головы и т.д (приложение2) и рассчитали объем каждого человека по формуле:

V=V_головы +V_{туловища} +2V_рук +2V_ног

3. Но перед этим проконсультировавшись с учителями математики, нашли геометрические формулы для всех составляющих:
Объем головы: V_головы= 1/6π² * l³,

     где l- обхват головы.
Объем туловища: V_тул= l _тулbc,

     где l- длина туловища, b- его ширина, c- толщина.
Объем руки: Vр=1/12π * L_р(l²_р1+l²_p2+l_p1l_p2),

      где L_p- длина руки от кончиков пальцев до плеча, l_p1 и l_p2 – обхват руки у предплечья и у запястья соответственно.
Объем ноги: V_н=1/12π * L_н(l²_н1+l²_н2+l_н1l_н2),

      где L_н – длина ноги от бедра до щиколотки,lн1 и lн2 – обхват ноги у бедра и у щиколотки соответственно.

1.3.  Нахождение объема тела каждого человека

10 класс
Имя	Объем головы	Объем туловища	Объем рук	Объем ног
Колесников Атнон	0,0028 м3	0,029 м3	0,00296 м3	0,01106 м3
Бархатов Александр	0,0029м3	0,044 м3	0,00309 м3	0,01149 м3
Абдрахманова Асем	0,0028м3	0,030 м3	0,00237 м3	0,00895 м3
Сомикова Дарья	0,0026м3	0,028 м3	0,00182 м3	0,00836 м3

8 класс
Имя	Объем головы	Объем туловища	Объем рук	Объем ног
Жуматай Асланбек	0,0029 м3	0,029м3	0,00259м3	0,00790м3
Синенко Денис	0,0029 м3	0,031м3	0,00250м3	0,00687м3
Бархатова Юля	0,0028м3	0,033м3	0,00314м3	0,01250м3
Шрейдер Наталья	0,0023 м3	0,019м3	0,00259м3	0,00613м3

1.4. Вычисление общего объема.

 Вычислим общий объём тела человека по формуле (приложение6):

 V=V_головы +V_{туловища} +2V_рук +2V_ног

№	Ф. И.	Общий объём
10 класс
1	Колесников Антон	0,05984 м3
2	Бархатов Александр	0,07606м3
3	Абдрахманова Асем	0,05544м3
4	Сомикова Дарья	0,05096м3
8 класс
1	Жуматай Асланбек	0,05288м3
2	Синенко Денис	0,05264м3
3	Бархатова Юля	0,06408м3
4	Шрейдер Наталья	0,03874м3

II. Измерение плотности тела.

2.1. Вычисление плотности тела.

Мы решили узнать, чему равна наша плотность. По формуле p=m/V.

С помощью напольных весов(приложение 1), определим массу (приложение 3).

Рассчитаем плотность тела, с помощью известного нам объема (приложение6).

Занесем результаты в таблицу.

№	Ф. И.	Масса тела (кг)	Общий объём	Плотность тела (кг/м3)
1	Колесников Антон	65	0,05984 м3	1086
2	Бархатов Александр	70	0,07606 м3	920
3	Абдрахманова Асем	57	0,05544 м3	1028
4	Сомикова Дарья	53	0,05096 м3	1040
1	Жуматай Асланбек	50	0,05288 м3	945
2	Синенко Денис	48	0,05264 м3	911
3	Бархатова Юля	59	0,06408 м3	920
4	Шрейдер Наталья	45	0,03874 м3	1161

2.2. Определение среднего значения плотности.

Было определено, что наши значения плотности  колеблется в пределах от 911кг /м³ до 1161кг /м³ . Среднее значение плотности человека получилось равным р=1001 кг/м³. В учебнике физики для 7 класса мы определили, что среднее значение плотности человека равно 1036кг/ м³

Вывод:  

Экспериментально полученное значение плотности человека очень близко к истине.

III. Измерение площади тела.

3.1. Нахождение площади поверхности своего тела.

Любой человек, взрослый или подросток, имеет очень сложную конфигурацию.  Мы решили попытаться  измерить площадь поверхности человека и связать значения площади с его ростом и массой.

Для измерения площади поверхности человека мы взяли бинт шириной 13 см (приложение5). Обматывая части тела человека бинтом, мы сумели измерить площадь поверхности тела.

В эксперименте участвовали также учащиеся 8 и 10 класса. Я также попробовал измерить площадь своего тела. (приложение4)

При  моей массе 50 кг и росте 1,60 м площадь  моей поверхности равна 1,72м² .

Участник эксперимента	Класс	Рост (м)	Масса (кг)	Площадь поверхности (м2 )
Омаров Дастан	10	1,60	50кг	1,72 м2
Колесников Антон	10	1,70	65	2,37
Бархатов Александр	10	1,79	70	2,69
Абдрахманова Асем	10	1,70	57	2,08
Сомикова Дарья	10	1,68	53	1,91
Жуматай Асланбек	8	1,63	50	1,75
Синенко Денис	8	1,59	48	1,64
Бархатова Юля	8	1,63	59	2,06
Шрейдер Наталья	8	1,53	45	1,48

3.2. Определение коэффициента зависимости между ростом человека и объёмом тела.

Таким образом, получаем общий вид формулы:  S=kMH, где k=S/MH.

Мой коэффициент при исследовании получился равным k=S/MH=0,0215 (м/кг).

Итак, формула для расчёта площади поверхности человека в связи с его массой и ростом имеет вид S  = k MH.

 Итоги работы:

Экспериментально был определен объём человека;  

Рассчитана плотность человека.

Была определена линейная зависимость между ростом человека и объемом его тела, а также вычислен коэффициент этой зависимости

 Экспериментальное определение площади поверхности тела человека

Продуктом моей работы является презентация, которая  может быть использована учителем физики при изучении темы «плотность вещества».

Заключение.

Человек является объектом изучения физики. Тело человека имеет очень сложную конфигурацию, но проведя несложные расчёты с большой точностью можно опре­делить свой объём,  площадь поверхности  и плотность тела. Это очень интересно, познавательно и увлекательно.

Формулы для нахождения площади поверхности человека с успехом можно использовать на уроках физики для расчёта силы атмосферного давления.

Наше исследование доказало, что плотность, объем и площадь поверхности тела зависит от комплекции человека.

         Мы уверены, что экспериментально подтвержденные нами формулы займут достойное место в арсенале учителей физики и математики, и сделают их уроки более занимательными.

Список литературы.

1.     Учебник физика и астрономия  7 класс. Авторы: Р.Башарулы, Д.Казахбаева, У.Токбергенова, Н.Бекбасар. Издательство "Атамұра" 2012г. 3-изд.

2.     Учебник физика и астрономия 8 класс.  Авторы: Б.М.Дуйсембаев, Г.З.Байжасарова, А.А.Медетбекова. Издательство «Мектеп» 2004г.

     3.  Учебник физика 10 класс. Авторы: Б.Кронгарт, В.Кем, Н.Койшыбаев. 

          Издательство «Мектеп» 2014г.

     4. http://www.physel.ru/mainmenu-4/e-mainmenu-13/165-s-160--0.html

     5. Сайт интернет http://nv-magadan.narod.ru/chto_izuch_fizika_7klass.html

Приложение.

       Приложение 1.

      Используемые предметы для работы.

Приложение 2.

Определение объёма тела

         Нахождение объёма руки.                  Нахождение объёма головы.

           

Измерение длины туловища.                  Измерение ширины туловища.

           

Приложение 3.

Определение веса тела

Приложение 4.

Измерение роста.

Приложение 5.

Измерение площади поверхности человека.

       

        

Приложение 6.

Вычисления.