Работа для научно-практической конференции "Физика и кошка"

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №12

Научно-практическая конференция

Тема: «Физика и кошка»

Автор: Гриценко Владимир Владимирович

Научный руководитель:

Черненко Ирина Николаевна

Январь 2017 года

Содержание

1. Введение…………………………………………………………… 2 - 3

1.1. Актуальность темы исследования

1.2. Предмет и объект исследования

1.3. Цель и задачи работы         

1.4. Методы исследования

2.  Основная часть……………………………………………………..3 - 6

1. История родословной кошки

2. Исследование особенностей строения и поведения кошки

2.1 Кошачья походка

2. 2  Кошка в падении

2.3 Физиология кошки

2.4.Тепловые явления в  кошкиной судьбе

2.5 Органы чувств кошки

2.6      Электричество и кошка

3. Результаты исследования, вывод………………………………………………...  7- 10

Список литературы  ……………………………………………………………………..11                    

Введение

     1.1Актуальность темы исследования

 С раннего детства меня окружают родные и близкие люди. Но кроме людей со мной всегда живут домашние животные. Самым любимым для меня животным является кошка. Это грациозное, загадочное животное.

       Но кто она такая, откуда появилась у людей, почему ведёт себя по- особому в разное время и при разных обстоятельствах? На эти и другие вопросы мне хотелось найти ответ уже давно.

       У меня возникла проблема объяснения особенностей в поведении кошки.

1.2. Предмет и объект исследования

Предмет исследования

Кошка с точки зрения физики на основе имеющихся знаний.

Объект исследования

Коты: Барсик, Тигран, Семён

1.3. Цель и задачи работы         

Цель:

Целью данной работы является знакомство с кошкой с другой, ранее мне неизвестной стороны.

Задачи:

В соответствии с поставленной целью основными задачами считаю следующие:

1.      Изучить литературу по заданной проблеме.

2.      Узнать у учителей биологии и физики о явлениях и особенностях жизни кошки.

3.      Понаблюдать за своей кошкой и объяснить её поведение.

1.4. Методы исследования

·         сбор информации по теме исследовательской работы

·         анализ  информации

·         проведение практических исследований

·         творческая работа « составление портрета кошки с точки зрения науки, практических исследований и мифов ».

2.История родословной домашней кошки.

         Первые представители кошачьего семейства появились около 50 млн. лет. Это были хищные животные, похожие на горностая. От них и произошла современная кошка. О том времени приручения кошки не известно. Некоторые считают, что это произошло около 4 тыс. лет назад. Очень быстро кошка стала популярным и любимым животным. Особая, прямо-таки райская судьба, ожидала кошку в Египте, где жрецы возвели её в ранг священного животного. Кошка была посвящена богине Бастет. Изображали эту богиню с кошачьей головой. Множество статуэток, храмов были посвящены кошкам. Им поклонялись, приносили жертвы. При пожаре в Риме из горящего дома  первым делом выносили кошек, только потом- имущество. В конце 4 века римский писатель Палладиум впервые ввёл в употребление слово каттус вместо старого латинского наименования кошки фелис. Полагают, что от каттуса ведут начало и английское Кэт, и немецкое катер и катце, и русское кот.

В средневековье в христианских странах на долю кошки выпали тяжёлые испытания. Её объявили исчадеем ада, пособницей ведьм и колдунов, воплощением нечистой силы. Кошек живьём сжигали и закапывали в землю. Существовало в Европе и другое, губительное для кошек суеверие: для отпугивания крыс и всякой другой нечисти кошек замуровывали в стены и фундаменты домов. От старых суеверий человечество не избавилось и поныне. Вспомните о чувствах, которые ещё волнуют некоторых людей, когда кошка, особенно чёрная, перебегает дорогу.

Однако к 19 веку к кошке пришла всеобщая любовь. Много выдающихся людей прошлого и настоящего имели кошек. Так, швейцарец Готфрид Минд, прозванный « кошачьим Рафаэлем», всю жизнь рисовал только кошек. В последнее столетие разведением кошек стали заниматься общества и клубы любителей кошек.

2. Исследование особенностей строения и поведения кошки.

2.1 Кошачья походка.

          Из литературы  я узнала, что ни одно животное, ставшее домашним, не претерпело за время одомашнивания столь малых изменений внешнего облика, как кошка. Её тело, как считают специалисты, представляет собой высочайшее анатомическое достижение природы: оно приспособлено и по конструкции, и по «манере» движения к тому образу жизни, который ведёт кошка.

          Кошка ходит  «на цыпочках». Основания лап у неё круглые, и след она оставляет округлый. На бегу она втягивает когти и ступает на толстые и мягкие подушечки пальцев. При беге кошка использует раскачивающуюся иноходь: она делает шаг попеременно то обеими правыми, то обеими левыми лапами. Это необычная походка. Движение кошки удивительно быстры, легки, грациозны. Что позволяет достичь этого? Кошка движется, отталкиваясь от опоры. При беге животного возникает особый ритм: каждый очередной мах конечностей состоит из чередующихся ускорений и замедлений. Установлено, что только 1/5  часть из 40 мышц лапы кошки работает на передвижении, другие же остаются в покое как бы про запас, на случай чрезвычайных перегрузок. Кошка при беге может развивать скорость до 50 км в час.

        При прыжке же, когда кошка старается преодолеть большое расстояние, её спина как бы расширяется, что позволяет ей планировать: кошка напоминает при этом мелкий парашют. При прыжке все мышцы её ведут себя как сложная система амортизаторов; при приземлении они включаются не одновременно, а поочерёдно, одна за другой до тех пор, пока не поглотят всю энергию прыжка полностью.

2.2 Кошка в падении.

 Перед полётом в космос учёные искали способы правильной ориентации космонавтов в пространстве, лишённом действия силы тяжести. Их волновал вопрос, как космонавт будет двигаться внутри и вне корабля? При поиске на этот вопрос, они обратили внимание на удивительные способности падающей кошки: из какого бы положения падение не началось- приземляется она на все четыре лапы. Поражала виртуозная способность кошки переворачиваться в воздухе вокруг собственной оси; объясняется она прекрасными функциональными качествами её хребта, который легко и сильно сгибается и растягивается- кошка прекрасно управляет его деформациями.

То, что падающая кошка корректирует положение тела с помощью хвоста- в этом не было открытия: однако теперь были получены количественные характеристики.

Хвост во время падения совершает вращение, заставляющее всё тело животного поворачиваться в обратном направлении; так продолжается до тех пор, пока органы равновесия кошки не отметят, что её голова заняла правильное положение относительно поля тяготения. Затем происходит выравнивание тела животного относительно его продольной оси. Концом вращений кошки является сведение лап вместе, при этом она выгибает спину, хвост играет роль амортизатора.

Когда была изучена техника приземления кошки, эту технику постарались применить для человека. Поскольку природа не наделила его хвостом, космонавту были предложены соответствующие движения ног.

2.4 Физиология кошки.

Что такое мурлыкание? Это чередование звуков при вдохе и выдохе. Когда голосовые связки колеблются в потоке вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. При этом мускулатура гортани сокращается от 20 до 30 раз в секунду. Температура тела кошки колеблется в пределах от 38,0 ⁰ С до 39,5⁰ С в зависимости от физической и психической  активности. Частота дыхания в среднем 20-30 дыхательных движений в минуту при покое. При повышении температуры окружающей среды или сильном возбуждении кошки начинают дышать с открытым ртом, что способствует увеличению теплообмена.

2.5 Тепловые явления в кошкиной судьбе.

В обычных ситуациях теплорегуляционную функцию выполняет явление теплообмена между телом кошки и окружающей средой.

Теплорегуляцию обеспечивают также немногочисленные потовые железы кошки, находящиеся на кожистых концах лапок. Ведь известно, что при испарении жидкости с поверхности тела , температура его понижается и тем сильнее, чем активнее идёт процесс испарения. На теле кошки и её голове потовых  желез нет; природа сделала так потому, чтобы кошку не могли  «заметить» по запаху. Потеют у неё лапки, вернее, концы лапок, но при этом лапки прижимаются к земле, и, следовательно, добыча преждевременно не испугается подкрадывающейся кошки и не учует её запаха.

     Большую роль в теплообмене играет шерсть кошки: её волосяной покров. Когда холодно, мышечным усилием шерсть «поднимается дыбом» - между волосинками скапливается больше воздуха, чем обычно, а воздух, как известно, плохой проводник тепла; так кошка пытается сохранить своё тепло, свою температуру. Помогает этому  и подшерсток - мелкие короткие пушистые волоски, находящиеся между более длинными; они гоже задерживают воздух, создавая плотную воздушную оболочку вокруг туловища.

     Когда и почему кошка свёртывается в клубок? Делает она это для того, чтобы сохранить тепло, так как у свернувшейся кошки меньше свободная поверхность тела. Поэтому и меньше теплообмен, меньше охлаждение. Чем теплее в комнате,  тем больше распрямляется тело кошки, пока не вытянется в прямую линию. Однако при сильной жаре кошка снова немного сворачивается; но  этот факт не нашел пока научного объяснении.

В сильный мороз кошка может ходить по снегу, не обмораживая лап. У.неё па подушечках есть гонкий слой, обладающий плохой теплопроводностью. Он -то и «держит» большой перепад температур.

2.6.Органы чувств кошки.

      Глаза  - важнейший «инструмент» кошки: ведь в своей жизни она полагается  в основном па зрение, в то время как у большинства млекопитающих решающую роль в опознании, поиске пищи и предупреждении об опасности играет обоняние.

В  связи с такой ответственностью глаза кошки велики по сравнению с размерами её черепа. Угол зрения каждого глаза кошки около 205 градусов: но помогает ей точно оценивать расстояние, форму и взаимное расположение предметов в пространстве.

У кошки, в отличие от человека, есть третье око, известное под названием мигательная перепонка. Оно уменьшает интенсивность очень яркого снега и немного предохраняет глаз от травм.

Глаза у кошки обладают удивительным свойством: они светятся в темноте. Это свечение – физическое явление. Цвет глаз кошки часто меняется. Глаза могут казаться зеленоватыми, желтыми, бирюзовыми и т.д. это связано с освещением и внутренним состоянием кошки.

Кошка хорошо видит в темноте, однако не в абсолютной, видит примерно в 6 раз лучше, чем человек, она узнает знакомых людей с расстояния более 100 метров обладает и цветовым зрением.

     Долгое время люди не представляли себе, насколько сложна деятельность органов чувств кошки. Всем известна, например, их легендарная способность находить обратный путь, как бы далеко их не увозили от дома. Эксперименты дали и совсем неожиданный результат: кошка возвращается домой по более короткому пути, чем тот, по которому её увозили от дома. Как она находит нужное направление? Это стало проясняться после того, как американский учёный Франк Морель исследовал электронными методами нервную систему кошки. Оказалось, что даже в полной темноте, когда глаза кошки не получали никакого светового сигнала, примерно половина нервных клеток её мозга, участвующих обычно в зрении, реагировала на ультразвуковые сигналы. Эти опыты позволили сделать заключение: кошка по-видимому, обладает как – бы вторым органом слуха, но этот слух обеспечивается «глазными» нервными окончаниями, поэтому его можно назвать «глазным слухом».

Слух кошки поистине феноменальный. Кошка пробуждается от самого  глубокого сна, если где – то за каменной стеной, в 15 метров от неё начинает скрестить мышь. Бодрствующая кошка слышит мышь за 20 метров от неё.

Способность улавливать ультразвуки дает возможность кошке чувствовать приближение землетрясения. Так как землетрясениям предшествует слабое дрожание земной коры, порождающее ультразвуки, которые и слышит кошка за 2 – 3 дня до события и явно реагирует на них: беспокоится, уносит своих котят. Убегает из дома, прижимает уши, взъерошивает шерсть, громко кричит.

Даже в абсолютной темноте и тишине, когда кошке уже не могут служить ни глаза, ни уши, она и тогда не превращается в беспомощное существо, так как у неё есть запасная система ориентации. Это длинные упругие усы(вибриссы), брови и небольшие волоски, растущие на задней стороне передних лап. Был поставлен такой эксперимент: кошек запускали в сложный тёмный лабиринт. И они неизменно находили выход, но лишь до тех пор , пока у них не обрезали усы. Усами, которые могут шевелиться, кошка исследует предмет, определяет ими размеры и движение добычи, которую держит в зубах вне поля зрения.  Собираясь совершить прыжок, кошка старается предварительно «ощупать» усами поверхность приземления. Тоже самое она делает, если надо обследовать незнакомое место. Некоторые учёные считают. Что кошка добирается до своего хозяина, когда оказывается далеко от дома, именно благодаря своим чудесным усам. Может быть усы кошки – это своеобразные антенны? На этот вопрос ответа пока нет. Кошка обладает и своим биополем, которое может вступать во взаимодействие с биополем человека. Возможно, благодаря именно этому свойству кошка безошибочно находит своего хозяина и приходит к нему на помощь. Ведь известно много загадочных случаев, когда кошки спасали людей и предотвращали убийства. Неоспоримым является факт благотворного влияния кошки на состояние человека: общение с кошкой снимает стресс, нормализует артериальное давление, успокаивает.

2.6.Электричество и кошка.

      Когда гладят кошку по шерсти, то в сухую погоду или в сухом помещении шерсть от трения быстро электризуется. Если гладить долго или энергично, то может произойти сильная электризация: на поверхности тела скопится большой разряд, и, как следствие, возникает разряд – искра. Кошка не всегда любит, когда её гладят: в сухую погоду её шерсть так сильно электризуется, что возникает достаточно сильное электрическое поле; проскакивающее искорки вызывают у кошки неприятные ощущения.

     Кошка может выдержать гораздо больше напряжения, чем человек. И именно благодаря кошке удалось выяснить, какую большую роль в ослаблении действия электрического тока на живой организм играет фактор внимания.

      Интересный факт: для горения электрической лампы в 15 Вт надо было бы одновременно гладить 1,5 млрд. кошек!

3. Результаты исследования.

1. Измерение массы животного.

Массу кошки можно измерить, используя любые весы, например, пружинные, медицинские или весы - площадку. Для этого необходимо определить цену деления шкалы вышеназванных приборов по правилу:

На шкале берутся любые два ближайших числа. Из большего числа вычитают
меньшее, а разность чисел делят на количество делений между ними.
Ц-Д_{медицинских  весов} = (2кг- 1кг)÷ 10 = 1кг ÷ 10 = 1000г ÷ 10 = 100 г.

Далее смотрят на шкалу и отмечают подписанное деление, которое прошла стрелка прибора. Показания записывают в лист наблюдений. После этого определяют число маленьких делений, пройденных стрелкой прибора, и умножают на цену деления. Результат прибавляют к ранее записанным в листе наблюдений показаниям.

т = 2кг +13 х Ц .Д._{пружимых   весов} = 2кг +13 х 50г = 2кг650г = 2650г

Массу кошки определяют по формуле:

mкошки =                                                          mобщая  -     m^вспомогательная

Результаты измерений заносятся в таблицу.

Кличка	Масса общая (mобщая) г.	Масса вспомогательная (  m  вспомогательная/),г.	Масса кошки (mкошки ),г.
Барсик	2650	100	2550
Тигран	3000	100	2900 jj
Семён	1475	100	1373

2. Измерение объёма животного

Объём кошки можно вычислить по объёму вытесненной жидкости. Из гуманных соображений кошку в воду погружали по шейку и делали вторую метку по уровню поднятия воды. Первая метка отмечает уровень воды до погружения кошки. Затем животное вынимали из воды, а в ведро доливали воды до второй метки. Объём добавленной воды был равен объёму тела кошки.

Далее измеряли обхват кошачьей головы и по формуле рассчитали объём.

V_головы=1÷

Результаты измерений занесены в таблицу.
Кличка	Объём	Объём	Объём	Обхват	Объём	Объём koшки If
	воды по	воды по	долитой	головы,	головы	(V),cm3
	второй	первой	воды	см.	( V ), см3.
	метке	метке	(V), см3.
	(V),см3	(V), cм3
Барсик	6760	5000	1760	23	646	2406	\
Тигран	6700	5000	1700	28	1165	2865
Семён	6050	5000	1050	19	364	1414

3. Расчёт плотности.

Плотность по определению - это физическая величина, численно равная отношению массы животного к его объёму. Данные массы и объёма возьмём из предыдущих опытов.

Расчёты проведём по формуле:  

Результаты занесём в таблицу.

Кличка	Масса кошки, (M кошки ),г.	Объём кошки (V), см3.	Плотность тела кошки 3	Ср. плотность тела КОШКИ 1
Барсик	2550	2406	1,06	1,01
Тигран	2900	2865	1,01
Семён	1375	1414	0,97

4. Кошачья походка.

        Наблюдая за кошкой, я увидел, что она действительно ходит на цыпочках. Основания лап у неё круглые, и след она оставляет круглый .Когда она убежит, то не стучит когтями, так как втягивает когти и ступает на толстые и мягкие подушечки пальцев.

Движение кошки удивительно быстры, легки, грациозны. Что позволяет достичь этого? Кошка движется, отталкиваясь от опоры.

Я рассчитал давление, производимое Тиграном на пол. Для этого я с помощью весов измерил вес кошки, а также измерил площадь одной лапы.

Вычисления: m= 2,9 кг;   S1= 328мм2;     S4= 1312мм2 = 0,001342м2

Р=F:S      F=10 4 = 40H

P=29:0,001342 = 21 609Па

      При прыжке её спина расширяется, что позволяет ей планировать. Кошка напоминает при этом парашют. А мышцы сложно устроены и при этом приземлении работают не одновременно, а поочередно.

Вывод: Кошка – это по природе хищница, поэтому, чтобы подкрасться не заметно у неё есть приспособление: ходьба на цыпочках, втягивающиеся когти, мягкие и толстые подушечки пальцев.

5. Кошка в падении.

      Проведя опыт с падающей кошкой, я обнаружил удивительные способности кошки: из какого бы положения падение не началось – приземляется она на все четыре лапы. Поражала виртуозная способность кошки переворачиваться в воздухе вокруг собственной оси; объясняется она прекрасными функциональными качествами кеё хребта, который легко и сильно сгибается и растягивание.

Хвост во время падения совершает вращение, заставляющее всё тело животного поворачиваться в обратном направлении.

Вывод: У кошки хорошо развиты органы равновесия.

. Органы чувств кошки.

       Органы чувств – специальные органы тела, которыми кошка чувствует и реагирует на окружающую среду. Это глаза, уши, вибриссы (усы).

Глаза кошки велики по сравнению с размерами её черепа. Угол зрения каждого глаза кошки около 205 градусов; это помогает её точно оценивать расстояние, форму и взаимное расположение предметов в пространстве.

Глаза у кошки обладают удивительным свойством: они светятся в темноте. Это свечение

– физическое явление. Цвет глаз кошки часто меняется. Глаза могут казаться зеленоватыми, желтыми, бирюзовыми. А меняются они в зависимости от настроения

и освещения. Кошка хорошо видит в темноте, однако не в абсолютной, видит примерно в 6 раз лучше, чем человек, она узнает знакомых людей с расстояния более 100 метров, обладает и цветовым зрением.

Обоняние кошки развито похуже, чем у собаки.  Я узнал из литературы последние открытия в изучении кошки. В пасти есть уникальная хрящевая трубочка, которая воспринимает запахи. Этот орган мало изучен, но предполагают, что он может улавливать даже слабые изменения в химическом составе воздухе.

Слух кошки поистине феноменальный.

Проделав опыт с кошкой дома она пробудилась ото сна на зов на расстоянии 7 метров. На самом деле из литературы я узнал, что это расстояние гораздо больше 15 и даже 20 метров.

Вывод: Чтобы прекрасно ориентироваться в пространстве, спасаться от врагов и добывать себе пропитание, кошка обладает удивительным слухом, обонянием и осязанием.

6. Электричество и кошка.

          Самым интересным для меня открытием было то, что шерсть кошки быстро электризуется от трения. Проделав опыт сначала при высокой влажности(брызги из пуливизатора) я провел быстро несколько раз ладонью по шерсти кошки, а потом в обратном направлении эбанитовой палочкой, ничего не обнаружил. Потом в теплом и -

сухом помещении я проделал тоже самое и наблюдал поднятие шерсти и подергивание кожи. Моему Борису это не понравилось. Шерсть сильно электризуется, и проскакивающие искорки вызывают у кошки неприятные ощущения.

Вывод: Шерсть кошки является источником статического электричества. Это подтверждения примера: если гладить 1,5 млрд. кошек одновременно, то будет гореть лампочка в 15 Вт.

Заключение

Кошка   ложится на больное место человека? Самыми распространенными домашними «целителями» считаются кошки. Если хозяину удается установить с ними доверительные отношения, то кошки способны находить и лечить больные места своего хозяина. Они ложатся на это место, мурлыкают, согревают его своим теплом – и боль отступает. В серьезной ситуации кошка может по нескольку часов не отходить от больного. По статистике, любители кошек обращаются к врачам почти в 5 раз реже, чем те, у кого их нет.

 1. При сердечно-сосудистых болезнях Известно множество историй о том, как кошки спасали людей от сердечного приступа и гипертонического криза. Кошка может даже предупредить о возможном приступе. Владельцы кошек знают, что их любимцы иногда начинают ластиться, когда их хозяин сильно раздражен или находится в напряжении. Кошка в доме уменьшает риск повторного инфаркта миокарда. У человека, недавно перенесшего приступ, нормализуются давление и пульс после того, как он в течение нескольких минут погладит любимую кошку.

 2. При болезнях желудочно-кишечного тракта Гладить кошек полезно и для пищеварения. Короткошерстные или бесшерстные кошки (сфинксы, сиамские, ориентальные, абиссинские, тонкинские, кораты, египетские мау) обычно лучше других пород лечат болезни желудочно-кишечного тракта и мочеполовой системы.

 3. При стрессе и усталости Кошки способны снять усталость, стресс, мигрень, понизить давление, нормализовать пульс. Отличными психотерапевтами и невропатологами считаются длинношерстные кошки — сибирские, ангорские, персидские, бирманские, норвежские лесные кошки, которые помогают людям, страдающим бессонницей, раздражительностью, депрессией.

·         Черные кошки забирают у человека вдвое больше отрицательной энергии, чем кошки других цветов.

·         Рыжие кошки сами отдают положительную энергию.

·         Кошки кремового окраса «тонизируют» нашу энергетику,

·         ну а серо-голубые – успокаивают.

·         Белые же кошки – непревзойденные лекари по показателям.

 4. Для повышения иммунитета Если ежедневно слушать кошачье мурлыканье, исполняемое на частоте 4 – 16 Гц, это положительно отразится на иммунитете. Учёные предполагают, что мурлыканье схоже с лечением ультразвуком, которое ускоряет заживление ран, рост и укрепление костей. Персидские кошки способны облегчать боли в суставах и симптомы остеохондроза.

 5. Для увеличения продолжительности жизни Ученые института геронтологии исследовали влияние кошек на продолжительность жизни их владельцев и пришли к выводу, что люди, которые всю свою жизнь держали в доме кошку, живут в среднем на 10,3 года дольше, чем те, у кого кошки не было. У кошатников показатели кровяного давления лучше и содержания холестерина в крови оказались ниже.

6. Кошки-иглотерапевты Кошки способны выступать и в роли «иглотерапевта»: когда они забираются на хозяина и, мурча, выпускают коготки, то раздражают рефлексогенные зоны, как при настоящем сеансе иглотерапии. Этот способ лечения давно используется в народной медицине.

7. Кошки как энергоинформационный прибор Биоэнергетики считают, что кошка – это настоящий энергоинформационный прибор. По их мнению, если кошка часто ложится на голову своего хозяина, у него, скорее всего, гипертония или склонность к головным болям. Если любимец ложится на левую лопатку или плечо, это говорит о проблемах с сердцем. Кошка ложится на поясницу, если «чувствует» проблемы с почками, на ноги – если хозяин страдает пониженным давлением или часто простужается.

Литература:

1.               Физика в школе. №3,1997г.

2.              Первое сентября. Физика. №36,1999г.

3.             Физика. Громов СВ., Родина Н.А. 7кл.

4.       Удивительный мир живой природы. Кошки., 1997г. Москва. «Терра».