Дослідницька робота «собака Баксик як об'єкт фізичних досліджень», соціальна мережа

Баранова Єлизавета, 7а клас, МБОУ «Верховажском середня школа імені Я.Я.Кремлева», Керівник: Попова Тетяна Іванівна, вчитель фізики

Фізика - наука про природу, собака як домашню тварину, частка цієї природи. Таким чином, для собаки повинні бути справедливі всі закони фізичної науки. Яку роль фізика грає в житті собаки? Дана робота присвячена вивченню фізичних процесів і явищ в житті собаки. Практично досліджені механічні характеристики собаки: швидкість, маса, температура, об'єм, щільність тіла собаки, вага, тиск собаки на опору, механічна робота і потужність. Робота має прикладний характер і дозволяє створити "Біомеханічний паспорт собаки Баксик".

Підписи до слайдів:

Дослідницька робота «Собака Баксик як об'єкт фізичних досліджень» Баранова Єлизавета, 7а клас МБОУ «Верховажском середня школа імені Я.Я.Кремлева»

Мета дослідження: Виявлення можливості використання собаки як об'єкта фізичних досліджень і створення «біомеханічного паспорта собаки Баксик».

Завдання: * Познайомитися зі спеціальною літературою. * Відвідати різні інтернет-сайти, присвячені вивченню собак. * Дослідити механічні характеристики собаки Баксик (маса, швидкість, обсяг, щільність, тиск собаки на опору, механічну роботу, потужність). * Узагальнити і систематизувати результати дослідження у вигляді буклету «Біомеханічний паспорт собаки Баксик».

Об'єкт дослідження: собака Баксик. вік 6 років

Гіпотеза дослідження: Фізика як наука може бути застосована для вивчення домашніх тварин.

Біомеханіка - наука про рухової активності і рухових можливостях людини і тварин.

Алгоритм вимірювання механічних характеристик

Вимірювання середньої і максимальної швидкості. V = S. t V середовищ = S весь. t все В результаті дослідження середня швидкість собаки дорівнює 4,5 км / год, максимальна - 6,12 км / год.

Максимальна швидкість собаки

Вимірювання маси собаки Маса Баксик 9 кг. Собаки середніх порід в середньому мають масу від 12,7 до 25 кг. Маса Баксик нижче середньостатистичних даних.

Вимірювання обсягу Баксик Обхват голови, см Обсяг голови, см 3 Обхват тулуба, см Довжина тулуба, см Обсяг тулуба, см 3 Обхват лапки, см Висота лапки, см Обсяг лапки, см 3 Обсяг собаки, см 3 35 724 60 57 5201 6 23 21 6009

Вимірювання обсягу Баксик Обсяг собаки Баксик становить 0,006009 м 3.

Вимірювання щільності собаки Маса, кг Обсяг, м 3 Щільність, кг / м 3 9 0,006009 1498 П лотность р = m / V = ​​9: 0,006009 = 1498кг / м 3. Висновок експерименту: Щільність Баксик дорівнює 1498 кг / м 3. Вона близька до щільності води 1000 кг / м 3.

Вимірювання тиску Баксик на опору (пол). Тиск розраховується за формулою: Р = F / S = mg / S. Число квадратів Площа опори. см 2 Площа опори. м 2 Положення стоячи 288 72 0. 0072 Положення сидячи 1740 435 0. 04 35

Тиск на підлогу, Па Тиск на підлогу, кПа Положення стоячи 12500 12,5 Положення сидячи 2069 2,069

Вимірювання механічної роботи і потужності собаки при підйомі по сходах. Вирахували механічну роботу і потужність за формулами: A = mgh = 9 · 10 · 3 = 270 Дж N = A. t = 270. 10 = 27 Вт. Маса собаки m. кг Висота h. м Час t, з Робота А, Дж Потужність N. Вт 9 3 10 270 27

Вимірювання сили тяги собаки № досвіду Сила тяги собаки, Н Середня сила тяги собаки, Н Біг за приманкою 8,6 9,2 Н Біг на клич господині 9,8

Вимірювання потужності при рухах собаки Середня сила тяги, Н Середня швидкість, м / с Потужність собаки при русі, Вт 9,2 Н 1,25 11,5

Дякую за увагу !

МБОУ «Верховажском середня школа імені Я.Я.Кремлева»

Рух тварин здавна привертали увагу людини. Він хотів переміщатися по воді, повітрю, землі також легко і витончено. Однак пройшло кілька тисячоліть, перш ніж люди створили науку про рух - механіку - і зуміли створити конструкції, що перевершують в швидкості і дальності пересування будь-яким представникам тваринного світу. Але вчені безперервно продовжують вивчення особливостей живої природи, які дозволяють машинам і механізмам не тільки встановлювати рекорди, але і працювати і рухатися так само граціозно і безшумно, як наприклад кішці.

Фізика - наука про природу, собака як домашню тварину, частка цієї природи. Таким чином, для собаки повинні бути справедливі всі закони фізичної науки. Яку роль фізика грає в житті собаки?

Моя робота присвячена вивченню фізичних процесів і явищ в житті собаки. Практично досліджені механічні характеристики собаки: швидкість, маса, температура, об'єм, щільність тіла собаки, вага, тиск собаки на опору, механічна робота і потужність. Робота має прикладний характер і дозволяє створити «Біомеханічний паспорт собаки Баксик».

Виявлення можливості використання собаки як об'єкта фізичних досліджень і створення «біомеханічних паспорта собаки Баксик».

  1. Познайомитися зі спеціальною літературою.
  2. Відвідати різні інтернет-сайти, присвячені вивченню собак.
  3. Дослідити механічні характеристики собаки (маса, швидкість, обсяг, щільність, тиск собаки на опору, механічну роботу, потужність).
  4. Узагальнити і систематизувати результати дослідження у вигляді буклету «Біомеханічний паспорт собаки Баксик».
  1. Огляд літератури.
  2. Огляд інформації по мережі інтернет.
  3. Дослідження.

Собака Баксик - вік 6 років.

Фізика як наука може бути застосована для вивчення домашніх тварин.

Вимірювання деяких фізичних характеристик дозволили створити методичний посібник для створення паспорта собаки.

Полягає в тому, що даний матеріал можна використовувати на уроках фізики в якості домашніх лабораторних робіт, а також для створення паспорта собаки.

Всі вимірювання апробовані на своїй собаці Баксик.

  1. Біомеханіка. Розвиток біомеханіки як науки.

Біомеханіка - наука про рухової активності і рухових можливостях людини і тварин. Термін біомеханіка складений з двох грецьких слів: bios - життя і mexane - знаряддя. Як відомо, механіка - це розділ фізики, що вивчає механічний рух і механічне взаємодія матеріальних тіл. Звідси зрозуміло, що біомеханіка - це розділ науки, що вивчає рухові можливості і рухову діяльність живих істот.

Джерелами біомеханіки були роботи Аристотеля і Архімеда. Перші наукові праці написані Аристотелем (384-322 рр. До н. Е.), Якого цікавили закономірності руху наземних тварин і людини. А основи наших знань про рухи у воді закладені Архімедом (287-212 рр. До н. Е.). Але тільки завдяки роботам одного з блискучих людей середньовіччя - Леонардо да Вінчі (1452- 1519), біомеханіка зробила свій наступний крок. Цей великий художник, математик, фізик та інженер вперше висловив найважливішу для біомеханіки думка: «Наука механіка тому настільки благородна і корисна більш всіх інших наук, що всі живі тіла, що мають здатність до руху, діють за її законами».

Р. Декарт (1596-1650) створив основу рефлекторної теорії, уявивши, що підставою рухів може бути конкретний фактор зовнішнього середовища, що впливає на органи чуття. Пояснення цього факту є походження мимовільних рухів.

Надалі великий вплив на розвиток біомеханіки надав італієць Д. Бореллі (1608-1679) - лікар, математик, фізик. У своїй книзі «Про рух тварин» по суті він поклав початок біомеханіки як галузі науки. Він розглядав організм людини як машину і прагнув пояснити дихання, рух крові і роботу м'язів з позицій механіки. Великий теоретичний внесок був зроблений основоположником вітчизняної биомеханической школи Н. А. Бернштейном (1896 - 1966) - творцем вчення про рухової діяльності людини і тварин. Останнім часом розвиваються інженерна та медична біомеханіка.

Розвиток інженерної біомеханіки дозволило на базі Пермського державного університету створити пристрій з оригінальною назвою «Падаючий кіт». Це модель кота, падаючого з висоти. Модель імітує рухи кота в польоті. Вчені намагаються відповісти на питання: чому кішки завжди приземляються на 4 лапи. Розробники моделі впевнені, що сфера застосування розробки дуже широка - аж до оборонних технологій.

2.Механіческая характеристики собаки.

Вимірювання механічних характеристик собаки проводилося за наступним алгоритмом:

  1. Тема експерименту.
  2. Мета експерименту.
  3. Прилади й матеріали, використовувані в ході експерименту.
  4. Хід експерименту.
  5. Таблиця результатів.
  6. Висновок досвіду.

2.1. Вимірювання середньої і максимальної швидкості.

Мета експерименту: Виміряти середню і максимальну швидкості собаки.

Прилади й матеріали: секундомір, рулетка, іграшки (м'ячик, кісточка).

  1. За допомогою рулетки виміряємо відстань, пройдену собакою.
  2. За допомогою секундоміра вимірюємо час руху.
  3. Розраховуємо швидкість за формулою υ = S: t.
  4. Результат вимірювання вносимо в таблицю.
  5. Розраховуємо середню швидкість за формулою: υ = S весь / t все.

υ 1 = S 2 / t 1 = 5: 3 = 1,7 м / c;

υ 2 = S 2 / t 2 = 5: 4 = 1,25 м / c;

υ 3 = S 3 / t 3 = 5: 5 = 1м / c.

Розрахунок середньої швидкості:

υ ср = S весь / t все = (5м + 5м + 5м). (3с + 4с + 5с) = 15м: 12с = 1,25 м / c = 4,5 км / год

Висновок експерименту. В результаті дослідження середня швидкість собаки дорівнює 4,5 км / год, максимальна - 6,12 км / год.

За даними досліджень середня швидкість собаки становить 10 км / год, під час бігу собака може робити ривки зі швидкістю до 50 км / ч. Швидкість Баксик становить всього 12,2% від максимально можливої ​​швидкості, яку може розвивати собака середніх порід.

2.2. Вимірювання маси собаки.

Мета експерименту: Виміряти масу собаки Баксик.

Прилади й матеріали: підлогові ваги.

  1. Визначаємо ціну поділки ваг
  2. Ц. д. = (10-5) / 10 = 0, 5 кг.
  3. Вимірюємо масу собаки за допомогою підлогових ваг. Вважаємо кількість поділів і множимо на ціну поділки.
  4. Маса Баксик = 0,5 * 18 = 9 кг.
  5. Результати вимірювань вносимо в таблицю.

Ціна поділки ваг, кг

Висновок: Собаки середніх порід в середньому мають масу від 12,7 до 25 кг. Маса Баксик нижче середньостатистичних даних. Згідно книги рекордів Гіннеса рекордсменом маси є собака по імені Айкама Зорба, породи англійський мастиф, яка потрапила в книгу рекордів Гіннеса, при зростанні 94 см і вазі 155,58 кг. Маса Баксик становить 5,8% від даної маси.

2.3. Вимірювання обсягу собаки.

Мета експерименту: Виміряти обсяг собаки.

Прилади й матеріали: вимірювальна стрічка, олівець, лінійка.

Спочатку ми припускали виміряти обсяг Баксик, використовуючи таз з водою, але він не захотів купатися, тому обсяг тіла собаки був обчислений. Вимірювання обсягу тіла собаки складалися з 2-х етапів. Вимірювання обсягу тіла і лап- як тел циліндричної форми. Вимірювання обсягу голови з огляду на те, що форма голови наближена до кола.

  1. Виміряємо обхват голови за допомогою вимірювальної стрічки l = 35 см.
  2. Розрахуємо обсяг голови собаки по формулі V 1 = 4/3 π R 3. Радіус окружності голови собаки знайдемо з формули довжини кола l = 2 π R, це означає, що R = l / 2 π. Підсумкова формула набуде вигляду V 1 = 4/3 π (l / 2 π) 3 = 724см 3 = 0,000724м 3.
  3. Виміряємо обхват тулуба за допомогою вимірювальної стрічки l 1 = 60 см, довжина тулуба - l 2 = 57 см.
  4. Розрахуємо обсяг тулуба собаки по формулі V 2 = l 2 π R 2. Радіус кола тулуба знайдемо з формули довжини кола l 1 = 2πR, це означає, що R = l 1 / 2π. Підсумкова формула набуде вигляду V 2 = l 2 π (l 1 / 2π) 2 = 5201см 3 = 0,005201м 3.
  5. Виміряємо обхват лапки за допомогою вимірювальної стрічки l 3 = 6 см, висота лапки - h = 23 см.
  6. Розрахуємо обсяг лапки собаки по формулі V 3 = h π R 2. Радіус лапки знайдемо з формули довжини кола l 3 = 2πR, це означає, що R = l 3 / 2π. Підсумкова формула набуде вигляду V 3 = h π (l 3 / 2π) 2 = 21 см 3 = 0,000021м 3.
  7. У собаки 4 лапки, тому щоб знайти їх загальний обсяг, помножимо обсяг однієї лапки на 4. Отримаємо обсяг всіх лапок V 4 = 4 · V 3 = 4 · 0,000021м 3 = 0,000084м 3
  8. Обсяг собаки знаходимо складанням обсягу тіла, голови і лап V = V 1 + V 2 + V 4 = 724 + 5201 + 84 см 3 = 6009 см 3 = 0,006009м 3.
  9. Дані заносимо в таблицю. Висновок експерименту.
  10. Обсяг собаки Баксик становить 0,006009 м 3.

Обхват голови, см

Обсяг голови, см 3

P 1 = 9 Н / 0, 0072 м 2 = 12500 Н / м 2 ≈ 12500 Па = 12, 5 кПа

P 2 = 9 Н / 0, 0435 м 2 = 2069 Н / м 2 ≈ 2069 Па = 2, 069 кПа

Висновок експерименту. При ходьбі собаки спираються на лапи. Тиск, який чиниться собакою на підлогу максимально в положенні стоячи. Мінімальний тиск Баксик надає в положення сидячи. Як показують результати дослідження, чим менше площа, тим більше тиск на опору.

2.6. Вимірювання механічної роботи і потужності собаки при підйомі по сходах.

Мета експерименту: Виміряти механічну роботу і потужність собаки при підйомі по сходах.

Прилади й матеріали: ластик, нитка, секундомір, рулетка.

  1. Механічна робота розраховується за формулою - A = mgh, де h - висота підйому собаки, g - прискорення вільного падіння, рівне 9,8 Н / кг; m - маса собаки. Потужність можна вирахує за такою формулою N = A / t. де А - це робота, t- час.
  2. Значення маси собаки нам відомо з досвіду №2, запишемо його в таблицю.
  3. Для визначення висоти, на яку по сходах піднявся наш Баксик, опустимо ластик, прив'язаний до нитки в сходовий проліт. Зауважимо на нитки вузлик, коли ластик торкнеться підлоги першого поверху. Виміряємо довжину нитки, це і буде висота підйому. Дані занесемо в таблицю.
  4. Визначимо за секундоміром час, витрачений Баксик на підйом по сходах. Дані занесемо в таблицю.
  5. Обчислимо механічну роботу і потужність за формулами:

A = mgh = 9 · 10 · 3 = 270 Дж

Дані занесемо в таблицю.

Висновок експерименту. Робота, що здійснюється Баксик при підйомі по сходах дорівнює 270 Дж, потужність при цьому підйомі 27 Вт. Потужність людини при нормальних умовах роботи в середньому дорівнює 70-80 Вт. Здійснюючи стрибки, взбегая по сходах, людина може розвивати потужність до 730 Вт. Потужність, що розвивається Баксик, становить 1/3 потужності людини.

2.7. Вимірювання сили тяги собаки.

Мета експерименту: Виміряти середню силу тяги собаки.

Прилади й матеріали: шкільний демонстраційний динамометр, нашийник, повідець.

  1. На собаку надягаємо нашийник, до нього кріпимо поводок і прикріплюємо динамометр.
  2. Утримуючи динамометр, заміряємо максимальні показання приладу при: бігу собаки за приманкою, на клич господині. Дані записуємо в таблицю.

Сила тяги собаки, Н

F середня = (9,8 + 8,6) / 2 = 18,4 / 2 = 9,2Н.

Висновок експерименту. Найбільшу силу тяги собака розвиває на клич господині.

2.8. Вимірювання потужності при рухах собаки.

Мета експерименту: Виміряти механічну роботу, потужність при рухах собаки.

Прилади й матеріали: дані попередніх дослідів.

  1. Механічну роботу собаки при рухах будемо розраховувати за такою формулою N = A / t. Так як А = FS, отримуємо N = FS / t. З огляду на, що S / t = υ, отримаємо N = F · υ. Тобто потужність будемо розраховувати як добуток сили тяги на середню швидкість.
  2. Заносимо значення середньої сили тяги і середньої швидкості в таблицю.

Середня сила тяги, Н

Середня швидкість, м / с

Потужність собаки при русі, Вт

  1. Розраховуємо значення потужності, використовуючи дані таблиці.

N = F · υ = 9,2 · 1,25 = 11,5 Вт.

Висновок експерименту. Порівнюючи результати 6 і 8 експериментів, ми бачимо, що потужність собаки при рухах менше, ніж потужність при підйомі по сходах, і становить 42,6%.

Собака здавна була найвірнішим другом людини. Спостереження за нею приносить людині велике естетичне задоволення. Крім цього її можна розглядати як дуже цікавий об'єкт фізичних досліджень.

Моя робота має практичну спрямованість. Вимірювання, отримані в ході роботи, дозволили створити паспорт собаки Баксик (Додаток №1). В ході досліджень мною створена інструкція зі складання паспорта домашньої тварини (Додаток №2). Її можна використовувати для створення паспорта кішок, собак, хом'яків, кроликів, домашніх щурів і т.д.

Обрана мною тема виявилася дуже цікавою. Хотілося б продовжити дослідження собаки. Особливий інтерес представляє здатність собак бачити в темряві, чути звукові хвилі в ультразвуковому діапазоні, електризація собак, що надає лікувальний і заспокійливу дію. Надалі хотілося б знайти відповіді на хвилюючі питання.

Вимірювання обсягу тваринного

Вимірювання обсягу вихованця будуть складатися з 2 етапів. Вимірювання обсягу тіла - як тіла неправильної форми. Вимірювання обсягу голови з огляду на те, що форма голови наближена до кола.

  1. Виміряємо діаметр таза d.
  2. Наллємо в миску води. Відзначимо на бічної стінки таза рівень води рискою h 1.
  3. Опустимо кота в воду до рівня голови. Вода в тазу піднялася. Відзначимо рискою новий рівень води h 2.
  4. Обчислимо висоту підйому води h = h 2 -h 1.
  5. Знайдемо обсяг витісненої води, а значить і обсяг тіла тварини V 1, без урахування голови. Формула для розрахунку V 1 = π (d / 2) 2 * h. (Π = 3,14).
  6. Виміряємо обхват голови за допомогою вимірювальної стрічки l.
  7. Розрахуємо обсяг голови тварини за формулою

V 2 = 4/3 π (l / 2 π) 3.

  1. Обсяг кота Моті знаходимо складанням обсягу тіла і об'єму голови V = V 1 + V 2.
  2. Дані заносимо в таблицю.

діаметр таза d, см

Схожі статті