Проект "Измерение физических характеристик домашнего животного"

Тема: « Измерение физических характеристик домашнего животного»

Экспериментальная работа по физике

                    Руководитель: Хомяк В.А.

                              Учитель физики первой квалификационной категории

2015 г

Аннотация

   Изучая физику, мы знакомимся со многими физическими величинами (массой, плотностью, скоростью и др.), учимся их измерять. Но все опыты на уроках проводятся с неживыми объектами. Есть ли особенности в измерении этих же характеристик у живых существ? Какие они? Объектом нашего исследования стал домашний питомец: кот «Маркиз».

В ходе работы над проектом мне удалось измерить многие характеристики моего питомца: скорость, массу, объем, среднюю плотность, давление на опору, оценить степень электризации их меха, установить температурные зависимости. Конечно же, мы смогли добиться результата далеко не во всех задумках. В основном наши проблемы были связаны с тем, что живой объект исследования в отличии от нас не понимал цели деятельности и зачастую сопротивлялся, не желая делать то, что от него требовалось. Приходилось учитывать привычки и характер, подстраиваться под настроение и ритм жизни. Так кошки большую часть дня проводят во сне. Таким образом, мы на практике убедились, насколько сложнее измерять физические характеристики живых существ. Интересно, что практически каждая серия измерений вела за собой множество вопросов и могла быть началом отдельного исследования.

Оглавление

Введение………………………………………………………………………1

1. Механические характеристики………………………………………….2

1.1.            Измерение скорости………………………………………………….2

1.2.            Измерение массы……………………………………………………..2

1.3.            Измерение плотности………………………………………………..3

1.4.            Измерение давления на опору……………………………………..4

1.5.            Сила тяги………………………………………………………………5

1.6.            Архимедова сила……………………………………………………..5

2.             Электрические и тепловые характеристики……………………….7

2.1.            Оценка степени электризации……………………………………...7

2.2.            Температурные зависимости……………………………………….7

3.             Энергетические характеристики…………………………………….8

3.1     Кинетическая энергия…………………………………………………8

3.2     Потенциальная энергия………………………………………………8

4.             Выводы…………………………………………………………………10

5.             Приложение……………………………………………………………11

Введение

   Изучая физику, мы знакомимся со многими физическими величинами (массой, плотностью, скоростью и др.), учимся их измерять. Но все опыты на уроках проводятся с неживыми объектами. Есть ли особенности в измерении этих же характеристик у живых существ? Какие они? Объектом нашего исследования стал домашний питомец: кот «Маркис».

   Целью нашей работы являлось измерение известных нам физических характеристик у этого домашнего животного, для чего была разработана методика экспериментов с учетом инстинктов, повадок и характера, а также проведены опыты, причинившие минимум неудобств животному.

1. Механические характеристики

1.1 Измерение скорости

   Средняя скорость кота измерялась следующим способом:

Ø  При помощи рулетки отмечалось расстояние 20 м;

Ø  У линии старта кота придерживал ассистент;

Ø  С линии финиша ассистенту давалась команда отпустить кота;

Ø  Секундомером засекалось время движения;

Ø  Кота угощали и проводили расчет скорости по формуле:

Vср=s/t,

где s-путь, t-время движения.

   Сравнивая полученные со скоростями движения других животных, можно сделать вывод, что скорость кота Маркиса близка к скорости человека (Vср=1,3м/с). Мы с разочарованием констатировали, что кот Маркис из всего предложенного в справочнике списка смог бы догнать только черепаху (Vср=0,8км/ч), а волк (Vср=55 км/ч), заяц (Vср=60 км/ч), даже муха (Vср=18км/ч) легко ушли бы от преследования.

1.2 Измерение массы

   Для измерения массы нам понадобились пружинные весы и рюкзак. Кота Маркиса помещали в сумку и фиксировали показания пружинных весов, затем отдельно измеряли массу сумки и проводили расчет по формуле:

m=m_общ-m_сум,

где m-масса кота,m_общ-общая масса, m_сум -масса сумки

   Через две недели измерения повторили, причем в то же время суток, через два часа после еды. Результаты представлены в таблице два.

   Видно, что масса Маркиса за две недели увеличилась приблизительно на 100г. Скорее всего, это связано с тем, что с приходом холодного времени года кот проводил большую часть дня во сне.

1.3 Измерение плотности

   Плотность по определению, - физическая величина, численно равная отношению массы тела к его объему. Следственно для ее вычисления требовалось измерить массу и объем тела животного. Объем мы вычисляли по объему вытесненной жидкости. Из гуманных соображений мы погружали животное в воду только до половины, а затем замечали на сколько поднялся уровень воды в ванне, и проводили расчет по формуле V=abx, где a-ширина ванны, b-ее длинна, x-повышение уровня воды. Массу взяли из выше проделанных опытов. Расчет средней плотности проводился по формуле:

p

   Результаты представлены в таблице:

   Хотя объем оценивался весьма приблизительно, можно сделать вывод, что средняя плотность подопытного животного близка к плотности воды.

1.4 Измерение давления на опору

   Давление кота Маркиса на опору рассчитывалось для трех положений (стоя, лежа, сидя) по формуле:

p=mg/S,

где m=4,6кг-масса, полученная в предыдущих опытах, g=10 H/кг, S-площадь опоры кота, которую вычисляли по площади фигур, получаемых очерчиванием соответствующих контуров на ватмане. Результаты представлены в таблице:

   Таким образом, в разных положениях кот оказывает давление от 0,75 до 8,181 кПа (последнее значение - в положении стоя).

2. Электрические и тепловые

Характеристики

2.1 Оценка степени электризации

   При трении многих тел о мех наблюдается электризация. Мы задались целью выяснить чей мех электризует больше. Электризация значительно ослабляется при большой влажности. Поэтому мы предварительно высушили шерсть кота Маркиса и пса Бульбы (опыт над которым проведен для сравнения). Затем натирали эбонитовую палочку по очереди о шерсть каждого животного одинаковое количество раз, подносили ее к гильзе из фольги, подвешенной на нити, и измеряли угол отклонения от вертикали.

   На основании результатов эксперимента можно высказать следующую гипотезу: чем жестче шерсть, тем хуже способность электризовать другие тела. Возможно, кошачья шерсть обладает лучшими свойствами электризовать, нежели собачья.

2.2 Температурные зависимости

   В данной таблице представлена зависимость температуры кота Маркиса от времени суток. Измерения проводились четыре раза в сутки. Оказалось, что самая высокая температура соответствует дневному времени суток (15ч.), когда активность животных наибольшая.

 

   В этой таблице представлена диаграмма, отражающая зависимость температуры тела кота Маркиса от степени активности, - кот двигался в течении 10 мин. одним из аллюров (шагом, рысью, галопом) и сразу после остановки проводилось измерение температуры. Наибольшей активности кота (галопу) соответствует наибольшая температура, а при движении шагом наименьшая. При движении рысью температура примерно на 0,3 °C выше, чем движении шагом, и на 0,2 ниже, чем при движении галопом. На основании представленных данных можно сделать вывод, что температура подопытного животного зависит от активности (чем выше активность, тем выше температура).

4. Выводы

 В ходе работы над проектом мне удалось измерить многие характеристики моего питомца: скорость, массу, объем, среднюю плотность, давление на опору, оценить степень электризации их меха, установить температурные зависимости. Конечно же, мы смогли добиться результата далеко не во всех задумках. В основном наши проблемы были связаны с тем, что живые объект исследования в отличии от нас не понимал цели деятельности и зачастую сопротивлялся, не желая делать то, что от него требовалось. Приходилось учитывать привычки и характер, подстраиваться под настроение и ритм жизни. Так кошки большую часть дня проводят во сне. Таким образом, мы на практике убедились, насколько сложнее измерять физические характеристики живых существ. Интересно, что практически каждая серия измерений вела за собой множество вопросов и могла быть началом отдельного исследования.

   Вряд ли полученные нами результаты имеют большое научное значение. Но на наш взгляд, они представляют интерес для многих школьников, которые интересуются физикой, любят своих домашних животных и хотят знать о них больше.

• 1 слайд

  Выполнила: Чаченкова Мария
  Руководитель: Хомяк В.А.
  
  

• 2 слайд

  Изучая физику, мы знакомимся со многими физическими характеристиками, учимся их измерять, но все опыты на уроках проводятся с неживыми объектами. Есть ли особенность в измерении этих же характеристик у живых существ? Какие они? Объектом моего исследования стал домашний питомец: кот «Маркиз».
  Цель моей работы явилось измерение известных мне физических характеристик у домашнего животного, для чего была разработана методика экспериментов с учетом инстинктов, повадок и характера, а также проведены опыты, причинившие минимум неудобств животному.
  

• 3 слайд

  План
  Механические
  характеристики
  Электрические и
  тепловые
  характеристики
  Энергетические
  характеристики
  
  

• 4 слайд

  Измерение скорости
  
  
  
  
  Сравнивая полученные результаты, со скоростью движения других животных, я сделала вывод, что скорость кота близка к скорости человека (1,3 м/с), но Маркиз смог бы догнать только черепаху (0,8 км/ч), а вот волк (55 км/ч), заяц (60 км/ч) и муха (18 км/ч) легко ушли бы от преследования.
  

• 5 слайд

  Измерение массы
  
  
  
  
  
  
  
  Маркиз за две недели изменил свою массу, причиной этого явилось изменение времени года и температуры, поэтому кот большую часть времени проводил во сне
  

• 6 слайд

  Измерение плотности
  Для вычисления плотности требовалось
  измерить массу и объем. Объем
  я вычисляла по объему вытесненной
  жидкости. Из гуманных соображений
  я погружала животного в воду до половины.
  
  
  
  
  
  Средняя плотность животного близка к плотности воды ( 1000 кг/м3)
  

• 7 слайд

  Измерение давления на опор
  
  
  
  В разных положениях кот оказывает давление от 0,75 до 8, 1 кПа
  
  

• 8 слайд

  Сила тяги
  
  
  
  
  Средняя сила тяги равна 10,833 Н, что приблизительно в 50 раз меньше силы тяги коня. Максимальное значение было замечено во время попытки освободиться от ошейника. Видно, что свобода для него превыше всего.
  
  
  

• 9 слайд

  Оценка степени электризации
  
  По результатам эксперимента я вывела гипотезу: чем жестче шерсть, тем хуже способность электризации.
  

• 10 слайд

  Температурные зависимости
  Измерения температуры я проводила в зависимости от времени суток и степени активности кота.
  На основании представленных данных можно сделать вывод, что температура подопытного животного зависит от активности (чем выше активность, тем выше температура ) Так же, самая высокая температура соответствует дневному времени суток 15ч.), когда активность животных наибольшая.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

• 11 слайд

  Потенциальная энергия
  Потенциальная энергия – это энергия, зависящая от высоты нахождения тела. Для этого нам нужно было узнать расстояние от земли до пола, где находился кот «Маркиз». Это расстояние равно 1,1м
  
  
  
  Кинетическая энергия
  
  Кинетическая энергия – это энергия движущегося тела. Следовательно, для определения энергии берем скорость трёх разных режимов ходьбы, а значит и измерений кинетической энергии будет тоже три.
  
  
  

• 12 слайд

  Выводы
  В ходе работы над проектом мне удалось измерить многие характеристики. Конечно же, я смогла добиться результата не во всех задумках, но в основном это было связано с тем, что живые объекты не понимают целей исследования, поэтому приходилось учитывать привычки, характер, подстраиваться под настроение и ритм жизни. Таким образом, я на практике убедилась, насколько сложнее измерять физические характеристики живых существ. Интересно то, что каждая серия измерений вела за собой множество вопросов и могла быть началом отдельного исследования.
  Вряд ли полученные результаты имеют большое научное значение, но на мой взгляд, они представляют интерес для многих школьников, которые интересуются физикой, любят своих животных и хотят знать о них больше.
  

• 13 слайд