Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Почему человек не стал великаном.Исследовательская работа по физике

Почему человек не стал великаном.Исследовательская работа по физике

Идёт приём заявок на самые массовые международные олимпиады проекта "Инфоурок"

Для учителей мы подготовили самые привлекательные условия в русскоязычном интернете:

1. Бесплатные наградные документы с указанием данных образовательной Лицензии и Свидeтельства СМИ;
2. Призовой фонд 1.500.000 рублей для самых активных учителей;
3. До 100 рублей за одного ученика остаётся у учителя (при орг.взносе 150 рублей);
4. Бесплатные путёвки в Турцию (на двоих, всё включено) - розыгрыш среди активных учителей;
5. Бесплатная подписка на месяц на видеоуроки от "Инфоурок" - активным учителям;
6. Благодарность учителю будет выслана на адрес руководителя школы.

Подайте заявку на олимпиаду сейчас - https://infourok.ru/konkurs

  • Физика

Поделитесь материалом с коллегами:


МБОУ Виткуловская СОШ









Почему человек не стал великаном.











Выполнили работу:

ученицы 8 класса Торгова Е. Шоронова Н.

Проверил:

учитель Макарова М.Б.








2012 год


Оглавление:


  1. Почему человек не стал великаном?

  2. Действие силы тяготения на человека.

  3. Заключение.

  4. Список литературы.





































1


  1. Почему человек не стал великаном?



Кто из вас в детстве не читал о Гулливере, о его приключениях сначала в королевстве Лилипутия, а затем в королевстве Бробдингнег. В Лилипутии все предметы, звери, растения были как в нашем мире, но в двенадцать раз меньше.

Зато в королевстве Бробдингнег все было в двенадцать раз больше, чем в привычном нам мире. Жизнь в обоих королевствах протекала так же, как и нашем мире в восемнадцатом веке, когда Джонатан Свифт написал свое путешествие «Путешествие Гулливера». А как вы думаете, могут ли в земных условиях существовать на самом деле Лилипутия и Бробдингнег? Почему человек не стал великаном?





























2

2. Действие силы тяготения на человека.



Мы живем в мире, где действует тяготение. И размеры всего живого (и не только живого) на Земле, так или иначе, связанны тяготением. А как оно сказалось бы на лилипутах и бробдингнегах?

Физическое строение у них совершенно такое же, как у Гулливера, т. е обычного человека, только все линейные размеры у первых уменьшены в 12 раз, а у вторых - во столько же раз увеличены. Вес тела пропорционален его объему, поэтому вес великана из книги Свифта будет в 12 = 1700 раз больше веса Гулливера, а вес лилипута - во столько же раз меньше. Значит, если обычный человек весит, скажем, 600 H, то великан будет весить около 1 000 000 H. Какой же скелет выдержит такой вес?

Это зависит от прочности костей. Прочность пропорциональна площади поперечного сочетания, т. е квадрату линейных размеров. Так что при прочих равных условиях кости великана будут только в 144 раза прочнее костей человека, и поэтому на каждую кость приходиться нагрузка в 12 раз большая, чем у человека. ( Представляете, как бы вы себя чувствовали, если бы на плечах у вас сидело 11 человек!) Это, кстати, понимал еще Галилей. Вот что он написал: « Если бы кто ни будь, пожелал сохранить в громадном великане те же пропорции конечностей, что и у обычного человека, то он должен был бы подыскать более твердый и более прочный материал для костей или согласиться на меньшую крепость великана по сравнению с человеком среднего роста; если бы великан был необыкновенно большой высоты, то он бы упал и был бы и был раздавлен собственной тяжестью».

Теперь вы понимаете, почему на суше нет животных крупнее слона? А вот в океане живут и гораздо более крупные животные. В среде, где тяготение хотя бы частично компенсируется действием других сил, животные достигают огромных размеров. Поэтому в океане и развились такие гигантские млекопитающие, как китообразные, масса которых во много раз превышает массу самых крупных животных, обитающих на суше. Так, масса слона достигает 6 тонн, а масса кита может достичь и 100 тонн. Кстати, если сравнить кости близких по строению животных разных размеров, например льва и кошки, то окажется что кости льва, отнюдь, не являться увеличенной копией костей кошки. В них нарушен масштаб изменений, они гораздо толще, чем полагалось бы при их длине.

Размер любых сооружений на Земле также ограничен прочностью применяемых материалов. Вес конструкции не должен превышать некоторой предельной величины, иначе она будет раздавлена собственным весом.

А вот в космосе нагрузка, которую испытывают конструкционные материалы, будет определяться уже не действием гравитационного поля земли, а действий сил тяготения между частями конструкции. Если части эти очень велики и массивны, то при расчетах нужно учитывать силы тяготения между ними.

3

Итак, мы пришли к выводу, что существования великанов невозможно и причиной этого является тяготение. Но у лилипутов с точки зрения прочности скелета все обстоит благополучно; более того, у них даже иметься двенадцатикратный запас прочности.

Выходит, чем меньше живое существо, тем оно прочнее. Почему же не существует теплокровных животных меньших, тем землеройка?

Именно потому, что они теплокровные. Теплокровное животное, в том числе человека, нельзя рассматривать как чисто механическую систему. При довольно значительных колебаниях температуры внешней среды теплокровные практически сохраняют постоянную температуру тела (за исключением состояния анабиоза, в которое в зимнее время впадают некоторые животные, например медведи). Постоянство температуры тела является высокоорганизованной жизнью. Мы все время излучаем тепло, теряем его при выдыхании нагретого в легких воздуха, за счет испарения влаги с поверхности тела, расходуем на совершение работы. Потерянную энергию мы восполняем пищей. Экспериментально установлено, что по отношению к живым организмам, полностью справедливо первое начало термодинамики, иначе говоря - закон сохранения энергии. В теле животного при окислении пищевых продуктов освобождается такое же количество энергии, как и при простом сжигании этих продуктов до тех же конечных веществ вне организма. Только около трети химической энергии переваренной нами пищей превращается в мышечную энергию, большая же часть тратиться на другие нужды – поддерживания постоянной температуры тела, питания и возобновления тканей, образования жировых отложений («сберегательного банка» организма на случай голодовки или болезней). Любое превращение энергии в организме – будь то пищеварением или мышечная деятельность – завершается преобразование в тепло. Это тепло непрерывно уходит в более холодную окружающую среду. Устанавливается в тепловой баланс между организмом и окружающей средой.


Размеры животного имеют самое непосредственное отношение к этому тепловому балансу. Образование тепла более или менее равномерно в объем тела, т. е пропорционально кубу линейного размера. А теплопередача происходит в основном через поверхность тела, и потому она пропорциональна квадрату линейного размера. Вы догадываетесь, к чему это может привести? Если одно животное крупнее другого в 10 раз, то при равной скорости образования тепла крупное животное должно «генерировать» в 1000 раз больше тепла, чем мелкое, а теплоотдача у крупного больше всего в100 раз. Крупное животное может просто «зажариться» в собственной шкуре. Природа, однако, предусмотрительно «позаботилась» о том, чтобы этого не случилось, у крупных животных обмен протекает менее интенсивно и скорость образования тепла в теле у них меньше. Тепло в организме млекопитающих образуется в результате окисления пищи, поэтому мерой образования служит потребление кислорода.

4

Мелкие животные потребляют больше воздуха, чем крупные, интенсивность обмена веществ у них происходит

быстрее. Значит, у них увеличивается скорость образования тепла в теле на единицу его массы, то «зажариться» должно мелкое животное. Но между тем у всех теплокровных температура примерно одинакова. Как это объяснить?

С уменьшением размеров животного возрастает не только интенсивность образования тепла, но и интенсивность потерь. А теплоотдача как раз и определяется площадью поверхности тела (кстати, именно поэтому дети мерзнут сильнее, чем взрослые). Для поддержания температуры тела, обеспечивающей нормальную жизнедеятельность, меньшие животные нуждаются в большем количестве пищи на единицу массы тела. Мелкие животные все время испытывают чувство голода и жажды. Это делает их беспокойными и подвижными, много времени они проводят в поисках пищи. Такое поведение как раз и характерно для мелких теплокровных, например грызунов.

Выходит, великана легче прокормить, чем лилипута? Легче, но только в мире великанов. Займемся опять расчетами. Скажем, обычный человек съедает в день трехсотграммовую булку. Это составляет примерно 1/200 часть его собственной массы. Так как потери энергии пропорциональны квадрату линейного размера, то потребность в пище в мире великанов в 144 раза больше нашей. А оббьем и вес всего съедобного возросли в 1700 раз. Значит, для утоления голода великану понадобится только 1/12 часть великаньей булки. Нетрудно подсчитать, что это будет всего около 40 кг и при массе великана в 100 тонн составит лишь очень малую часть его собственной массы. Теперь посмотрим, как обстоит дело с питанием в мире лилипутов. Их потребность в пище в 144 раза меньше нашей, но объем и вес всего съедобного уменьшились в 1700 раз. Значит, чтобы насытится, лилипуту нужно съесть 12 лилипутских булок, 12 порций супа и т.д.

Теперь обсудим еще один вопрос. Почему самые мелкие водные млекопитающие все же крупнее самых мелких теплокровных обитателей суши?

Дело в том, что водные млекопитающие, даже имеющие изолирующий жировой слой, отдают очень много тепла воде, и их существование становится возможным только при достаточно большом объеме тела.

Главным механизмом, регулирующим температуру тела, являются его «центральное отопление» - система кровообращения. Кровь доставляет тепло от внутренних органов к капиллярам под кожей, а она уже отдает избыток тепла окружающему воздуху. Например, для человека в покое при температуре тела 370С и температуре среды 18 С потери тепла распределяются таким образом: приблизительно 75% теряется за счет излучения в инфракрасном диапазоне с длинной волны 9-10 мкм, остальное – за счет потоотделения и выдоха нагретого в легких воздуха.


5

С повышением температуры среды потери тепла излучением уменьшаются: при 300С они составляют около 30 %.Перегрев организма при этом устраняется обильным потоотделением – на испарение каждого грамма влаги с поверхности кожи требуется около 2500 джоулей. Интересно отметить, что удельная мощность человека (т.е. мощность, приходящаяся на единицу его массы) составляет около 200 Вт/кг, что почти в 10 000 раз больше удельной мощности Солнца.

Система терморегуляции очень гибка и в условиях тропиков обеспечивает человеку возможность обходиться без одежды. Вообще организм человека и многих других животных лучше приспособлен к охлаждению, че6м к перегреву. Снижение температуры тела на 10-120 еще не смертельно, тогда как при повышении температуры на 5-60 начинают сворачиваться белки.(Вот почему на медицинском термометре нет делений выше 42 0С.) Для человека смерть наступает при температуре тела выше 43 0 С или ниже 25 0 С. За миллионы лет эволюции человек «обзавелся» системой терморегуляторов, которые помогают ему поддерживать температуру на постоянном уровне.

Теперь вы понимаете, почему человек такой, какой он есть, а не великан и не лилипут?


hello_html_m4373a70b.jpg














6

hello_html_m3164176b.jpg



hello_html_2fdf506.jpg










7




3.Заключения.


На основе данной работы, можно сделать следующие выводы:

  • Человек не может быть великаном, так как действует сила тяготения

  • Человек не может быть лилипутом, так как справедлив закон сохранения энергии

  • Человек не может быть ни лилипутом, ни великаном, так как у него есть система терморегуляции.


































8



Список литературы.



1. Леонович А.А.Я познаю мир: Дет. энциклопедия.: Физика. М.:ООО «Фирма «Издательство АСТ»,1999

2. Перельман Я.И.Занимательная физика. - М.:ООО» Издательство АСТ»,2003

3.Журнал: Квант. М.:Издательство «Наука»,1990



































9

Самые низкие цены на курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации!

Предлагаем учителям воспользоваться 50% скидкой при обучении по программам профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок".

Начало обучения ближайших групп: 18 января и 25 января. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (20% в начале обучения и 80% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru/kursy

Краткое описание документа:

Кто из вас в детстве не читал о Гулливере, о его приключениях сначала  в королевстве Лилипутия, а затем в королевстве Бробдингнег. В Лилипутии все предметы, звери, растения были как в нашем мире, но в двенадцать раз меньше.

Зато в королевстве Бробдингнег все было в  двенадцать раз больше, чем в привычном нам мире. Жизнь в обоих королевствах протекала так же, как и нашем мире в восемнадцатом веке, когда Джонатан Свифт написал свое путешествие «Путешествие Гулливера». А как вы думаете, могут ли в земных условиях существовать на самом деле Лилипутия и Бробдингнег? Почему человек не стал великаном?

 

 

 

 

 

Автор
Дата добавления 27.04.2015
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров228
Номер материала 500245
Получить свидетельство о публикации

УЖЕ ЧЕРЕЗ 10 МИНУТ ВЫ МОЖЕТЕ ПОЛУЧИТЬ ДИПЛОМ

от проекта "Инфоурок" с указанием данных образовательной лицензии, что важно при прохождении аттестации.

Если Вы учитель или воспитатель, то можете прямо сейчас получить документ, подтверждающий Ваши профессиональные компетенции. Выдаваемые дипломы и сертификаты помогут Вам наполнить собственное портфолио и успешно пройти аттестацию.

Список всех тестов можно посмотреть тут - https://infourok.ru/tests


Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх