Введение.
Движение животных издавна привлекали внимание человека. Он хотел перемещаться по воде, воздуху, земле также легко и изящно. Однако прошло несколько тысячелетий, прежде чем люди создали науку о движении – механику – и сумели создать конструкции, превосходящие в скорости и дальности передвижения любым представителям животного мира. Но ученые непрерывно продолжают изучение особенностей живой природы, которые позволяют машинам и механизмам не только устанавливать рекорды, но и работать и двигаться так же грациозно и бесшумно, как например кошке.

Физика – наука о природе. Кот, как домашнее животное, частица этой природы. Таким образом, для кота должны быть справедливы все законы физической науки. Какую роль физика играет в жизни кошки?

Моя работа посвящена изучению физических процессов и явлений в жизни кота. Практически исследованы механические характеристики кота: скорость, масса, температура, объем, плотность тела кота, вес, давление кота на опору, механическая работа и мощность. Работа имеет прикладной характер и позволяет создать «Биомеханический паспорт кота Кузи».

Цель исследования:

Выявление возможности использования кота как объекта физических исследований и создание «биомеханического паспорта кота Кузи».

Задачи:

1. 
   Познакомиться со специальной литературой.
   
2. 
   Посетить различные интернет-сайты, посвященные изучению кошек.
   
3. 
   Исследовать механические характеристики кота (масса, скорость, объем, плотность, давление кота на опору, механическую работу, мощность).
   
4. 
   Обобщить и систематизировать результаты исследования в виде буклета «Биомеханический паспорт кота Кузи».
   

Методы исследования:

1. 
   Обзор литературы.
   
2. 
   Обзор информации по сети интернет.
   
3. 
   Исследование.
   

Объект исследования: Кот Кузя – возраст 7 год.

Гипотеза исследования: Физика как наука применима для изучения домашних животных.

Новизна исследования: Измерения некоторых физических характеристик позволили создать методическое пособие для создания паспорта кота.

Практическая значимость: Заключается в том, что данный материал можно использовать на уроках физика в качестве домашних лабораторных работ, а также для создания паспорта кота.

Актуальность исследования: Все измерения апробированы на своем коте Кузи.

---

Работа состоит из введения, теоретической части – учение о физике животных, практической части – механические характеристики кота и заключения.
Основная часть.

1. 
   Биомеханика. Развитие биомеханики как науки.
   

Биомеханика – наука о двигательной активности и двигательных возможностях человека и животных. Термин биомеханика составлен из двух греческих слов: bios — жизнь и mexane — орудие. Как известно, механика — это раздел физики, изучающий механическое движение и механическое взаимодействие материальных тел. Отсюда понятно, что биомеханика — это раздел науки, изучающий двигательные возможности и двигательную деятельность живых существ.

Истоками биомеханики были работы Аристотеля и Архимеда. Первые научные труды написаны Аристотелем (384—322 гг. до н. э.), которого интересовали закономерности движения наземных животных и человека. А основы наших знаний о движениях в воде заложены Архимедом (287—212 гг. до н. э.). Но только благодаря работам одного из блистательных людей средневековья Леонардо до Винчи (1452- 1519) - биомеханика сделала свой следующий шаг. Этот великий художник, математик, физик и инженер впервые высказал важнейшую для биомеханики мысль: «Наука механика потому столь благородна и полезна более всех прочих наук, что все живые тела, имеющие способность к движению, действуют по ее законам».

Р. Декарт (1596—1650) создал основу рефлекторной теории, представив, что основанием движений может быть конкретный фактор внешней среды, воздействующий на органы чувств. Объяснение данного факта является происхождение непроизвольных движений.

В дальнейшем большое влияние на развитие биомеханики оказал итальянец Д. Борелли (1608—1679) — врач, математик, физик. В своей книге «О движении животных» по сути, он положил начало биомеханике как отрасли науки. Он рассматривал организм человека как машину и стремился объяснить дыхание, движение крови и работу мышц с позиций механики. Большой теоретический вклад был сделан основоположником отечественной биомеханической школы Н. А. Бернштейном (1896 – 1966) – создателем учения о двигательной деятельности человека и животных. В последнее время развиваются: инженерная и медицинская биомеханика.

Развитие инженерной биомеханики позволило на базе Пермского государственного университета создать устройство оригинальным названием «Падающий кот». Это модель кота падающего с высоты. Модель имитирует движения кота в полете. Ученые пытаются ответить на вопрос: почему кошки всегда приземляются на 4 лапы. Разработчики модели уверены, что сфера применения разработки очень широка – вплоть до оборонных технологий.

---

2. 
   Механические характеристики кота.
   

Измерение механических характеристик кота проводилось по следующему алгоритму:

1. 
   Тема эксперимента.
   
2. 
   Цель эксперимента.
   
3. 
   Приборы и материалы, используемые в ходе эксперимента.
   
4. 
   Ход эксперимента.
   
5. 
   Таблица результатов.
   
6. 
   Вывод опыта.
   

1. 
   Измерение средней и максимальной скорости кота.
   

Цель эксперимента: Измерить среднюю и максимальную скорости кота.

Приборы и материалы: секундомер, рулетка, игрушки (мячик, мышка, бантик).

Ход эксперимента:

1. 
   При помощи рулетки измерим расстояние пройденное котом.
   
2. 
   При помощи секундомера измеряем время движения.
   
3. 
   Рассчитываем скорость по формуле V=S*t.
   
4. 
   Результат измерения вносим в таблицу.
   
5. 
   Рассчитываем среднюю скорость по формуле: V=S_весь/t_все.
   

Опыт	S, м	t, с	V, м/с	Vср, м/с	Vср, км/ч	V max, м/c	V max, км/ч
1	1,5	1,81	0,83	0,61	2,196	1,81	6,516
2	1,5	1,98	0,76
3	1,5	3,62	0,41

Расчет скорости:

V₁ =S₁ /t₁ =1,5/1,81=0,83м/c;

V₂ =S₂ /t₂ =1,5/1,98=0,76м/c;

V₃ =S₃ /t₃ =1,5/3,62=0,41м/c.

Расчет средней скорости:

V_ср =S_весь/t_все = (1,5+1,5+1,5) / (1,81+1,98+3,62) = 4,5/7,41 = 0,61м/с = 2,196км/ч.

Вывод эксперимента. В результате исследования средняя скорость кота равна 2,196 км/ч, максимальная – 6,516 км/ч.

По данным исследований во время бега домашняя кошка может делать рывки со скоростью до 50 км/ч. Скорость кота Кузи составляет всего 4,4 % от максимально возможной скорости, которую моет развивать кошка.
км/ч

2. 
   Измерение массы кота.
   

Цель эксперимента: Измерить массу кота Кузи.

Приборы и материалы: напольные весы.

Ход эксперимента:

1. 
   Определяем цену деления весов
   
2. 
   Ц. д. =1/10=0,1 кг.
   
3. 
   Измеряем массу кошки с помощью напольных весов. Считаем количество делений и умножаем на цену деления.
   
4. 
   Масса Кузи = 0,1 * 18 =1,8кг.
   
5. 
   Результаты измерений вносим в таблицу.
   

---

Цена деления весов, кг	Число штрихов	Масса кота, кг
0,1	18	1,8

Вывод: Кошка в среднем весит 3- 5 кг. Масса Мотя соответствует среднестатистическим данным. Согласно книге рекордов Гиннеса масса самого большого кота 21 кг. Масса Кузи составляет 8,6 % данной массы.

3. 
   Измерение объема кота.
   

Цель эксперимента: Измерить объем кота.

Приборы и материалы: круглый таз с водой, измерительная лента, карандаш, линейка.

Ход эксперимента:

Измерения объема кота будут состоять из 2 этапов. Измерение объема тела – как тела неправильной формы. Измерение объема головы из учета того, что форма головы приближена к окружности.

1. 
   Измерим диаметр таза d= 30 см.
   
2. 
   Нальем в таз воды. Отметим на боковой стенки таза уровень воды черточкой h₁=10 см.
   
3. 
   Опустим кота в воду до уровня головы. Вода в тазу поднялась. Отметим черточкой новый уровень воды h₂=11,5 см.
   
4. 
   Вычислим высоту подъема воды h=h₂-h₁=11,5-10=1,5 см.
   
5. 
   Найдем объем вытесненной воды, а значит и объем тела кота V₁,без учета головы. V _{1 =} S* h (основание на высоту). Так как основание таза окружность, получаем V _{1 =} πR²* h = π(d/2)²* h= 3,14*(30/2)²*1,5= 1059см³ = 0,001059м³
   
6. 
   Измерим обхват головы с помощью измерительной ленты l=26 см.
   
7. 
   Рассчитаем объем головы кота по формуле V ₂= 4/3 π R³. Радиус окружности головы кота найдем из формулы длины окружности l=2πR, отсюда следует, что R=l/2π. Итоговая формула примет вид V ₂= 4/3 π (l/2π)³=451см³=0,000451м³.
   
8. 
   Объем кота Кузи находим сложением объема тела и объема головы V = V ₁+V ₂ =1059+451=1510см³=0,00151м³.
   
9. 
   Данные заносим в таблицу.
   

диаметр таза d,см	Высота подъема воды h,см	Объём вытесненной воды V1, см3	Обхват головы l, см.	Объём головы V 2, см3	Объём тела кошки V, см3
60	1,5	1059	26	451	1510

Вывод эксперимента. Объем кота Кузи составляет 0,002719 м³.

4. 
   Измерение плотности кота.
   

---

Цель эксперимента: Измерить плотность кота.

Приборы и материалы: данные предыдущих измерений.

Ход эксперимента.

1. 
   Плотность рассчитывается по формуле р =m/V.
   
2. 
   Данные вносим в таблицу.
   

   Масса, кг	Объем, м3	Плотность, кг/м3
   1,8	0,00151	1192

3. 
   Используя данные таблицы, рассчитываем плотность р =m/V=1,8/0,00151= 1192кг/м³.
   

Вывод эксперимента. Плотность Кузи равна 1192кг/м³ . Она близка к плотности воды 1000 кг/м³.

5. 
   Измерение давления Кузи на опору (пол).
   

Цель эксперимента: Измерить давление кота на опору в положении стоя, сидя, лежа; выяснить, зависит ли оно от площади опоры, и если зависит, то как.

Приборы и материалы: тетрадный листок в клетку, карандаш.

Ход эксперимента.

1. 
   Давление рассчитывается по формуле: Р =F/S=mg/S.
   
2. 
   Рассчитаем силу тяжести. Для этого умножим массу кота на ускорение свободного падения.
   
3. 
   F тяж = gm=1,8*10=18 H , где F тяж – сила тяжести; g – ускорение свободного падения, равное 9,8 Н/кг; m – масса кота. Значение массы кота возьмем из 2 исследования.
   
4. 
   Площадь опоры кота (S) определяем следующим образом. Поставим кота на лист клетчатой бумаги и обведем контур той части, на которую опирается кот. Сосчитаем количество квадратиков и умножим на площадь одного квадратика (1/4 см² ) . Данные занесем в таблицу.
   

	Число квадратов	Площадь опоры, см2	Площадь опоры, м2
Положение стоя	65	13	0, 0013
Положение сидя	168	53,5	0, 0054
Положение лежа	815	322,5	0, 3225

S₁ = 65*0, 25 см²= 16,25см2=0, 0016 м²

S₂ = 168*0,25см²= 42см²= 0, 0042 м²

S₃ = 815*0,25см²=204см²= 0, 0204 м²

5. 
   Рассчитаем давление оказываемое котом на пол, данные внесем в таблицу.
   

	Давление на пол, Па	Давление на пол, кПа
Положение стоя	11250	11,25
Положение сидя	4285,7	4,2857
Положение лежа	882,35	0,8824

---

Смотрите также файлы

• Отчет по практике производственная практика (указать вид практики) пм. 01 Ведение расчетных операций.docx

• Директор Даронь Владимир Игоревич 7.doc

• Банковское дело.pdf

• Описание шкал Шкала неконструктивных установок на брак (НУ).docx

• Рабочая программа по предмету Изобразительное искусство для параллели 56х классах составлена в соответствии с нормативно правовыми документами.pdf