Відомості до уроків з вказанням тем уроків
Для заохочення учнів до вивчення фізики, розвитку в них пізнавального інтересу потрібно використовувати цікаві, доступні, очевидні приклади і факти. Важливо, щоб в учнів втілилась ідея, що фізика – ключ до розуміння явищ як неживої так і живої природи. Ці відомості можуть бути в вигляді числових даних, описі методів досліджень, даних про медичну апаратуру.
Одним із таких прикладів є використання відомостей про людський організм. Людина частина природи і, значить, на неї поширюються закони фізики. Під час проведення уроку для пробудження інтересу в учнів до вивчення даної теми і її значимості можна навести дані пов'язані із людським організмом.
При бажанні можу надати посилання на варіант для роздруковки в вигляді брошури формату А5.
ВСТУП
Для заохочення учнів до вивчення фізики, розвитку в них пізнавального інтересу потрібно використовувати цікаві, доступні, очевидні приклади і факти. Важливо, щоб в учнів втілилась ідея, що фізика – ключ до розуміння явищ як неживої так і живої природи. Ці відомості можуть бути в вигляді числових даних, описі методів досліджень, даних про медичну апаратуру.
Одним із таких прикладів є використання відомостей про людський організм. Людина частина природи і, значить, на неї поширюються закони фізики. Під час проведення уроку для пробудження інтересу в учнів до вивчення даної теми і її значимості можна навести дані пов’язані із людським організмом.
Знайомство учнів з характеристиками людського організму дозволяє пов’язувати вивчення фізики з реальним життям, з вмінням використовувати знання для пояснення реальних явищ. Учні з цікавістю слухають як можна пояснити факти і явища, з якими вони повсякчас зустрічаються, до яких вони звикли і не задумуються над ними, з погляду фізики. Розширенню кругозору учнів сприяють також повідомлення про органи людського організму, їх конкретні дані.
Вміле поєднання конкретних даних дозволяє вчителю закріпити в учнів знання про фізичні явища, закони, за якими вони відбуваються, пробудити в учнів бажання працювати з додатковою літературою, частіше задумуватись над природою різноманітних явищ, що в кінцевому результаті змушує їх до свідомого вивчення фізики.
В даній роботі зроблена спроба показати можливості розвитку пізнавальних інтересів школярів на прикладі використання відомостей про людський організм на уроках фізики. Додаткової літератури зараз є достатньо, але вона не завжди під рукою, вчителю потрібен час для вишукування необхідних фактів, даних, тому матеріал зібрано і подано так, щоб він був “під рукою” за принципом “відкривай і читай”. Для цього подано анотацію в якій вказано, на якому уроці і при вивченні яких тем, понять, термінів використовувати даний матеріал.
Даний матеріал можна використовувати не лише в вигляді повідомлень і довідок на уроках. Зібраного матеріалу достатньо щоб проводити узагальнюючі уроки – семінари, конференції. На цих уроках відомості можна перегрупувати, зібравши їх відповідно до теми. Це можуть бути уроки – семінари “Прості механізми в організмі людини”, “Механічні характеристики організму людини”, “Людина електрична”, “Вплив електромагнітного поля на діяльність людини”, тощо. На цих уроках учні готують і зачитують повідомлення про фізичні процеси, перетворення енергії, теплові, електромагнітні процеси в організмі людини з погляду фізики. На таких уроках бажано, щоб учні не просто робили ті чи інші повідомлення а й показували їх прикладне значення.
Можна провести спільні уроки з вчителями біології, географії, хімії на яких продемонструвати взаємозв’язки між науками які вивчають природу. Можливі теми “Людини і природа”, “Людина і атмосфера”, “Вплив природних факторів на організм людини” і інше. Цікаві підсумкові уроки можна провести по темах “Теплові явища в житті людини”, “Людина електрична”, “Голосовий і слуховий апарат людини”. Такі уроки не обов’язково проводити 45 хвилин, їх можна проводити використовуючи менший час, а решту часу використати на обговорення, дискусію, пояснення вчителя.
Слід зазначити що форми позакласної роботи переносяться і на урок. Поєднання класної та позакласної форм роботи збагачує урок, наповнює його новим змістом, підвищує до нього інтерес учнів. Однією з форм позакласної роботи з фізики є тематичні вечори, конкурси веселих і кмітливих, уроки – змагання, тощо. Вони дають змогу поглибити вивчення навчального матеріалу, докладніше ознайомити учнів з найважливішими відкриттями та винаходами в галузі фізики, з досягненнями вчених. Тематичні вечори сприяють розширенню кругозору учнів, розвивають інтерес до науки, уміння аналізувати явища природи і на цій основі робити узагальнення та висновки. В додатку подано сценарій проведення КВК “Людина з погляду фізики”.
ВИКОРИСТАННЯ ВІДОМОСТЕЙ
ПРО ЛЮДСЬКИЙ ОРГАНІЗМ
НА УРОКАХ ФІЗИКИ
ЗМІСТ
1. Вступ 1
2. Теми уроків, на яких можна використати відомості про людський організм 3
3. Людина механічна 5
4. Людина і атмосфера 4
5. Людина і природа 15
6. Теплові явища в житті людини 16
7. Голосовий і слуховий апарат людини 21
8. Людина електрична 25
9. Людина магнітна 28
10. Людина і зір 31
11. Вплив радіації на людину 34
12. Література 36
13. Список повідомлень (детальний зміст) 37
13. Конкурс: “Людина з погляду фізики” 39
ТЕМИ УРОКІВ НА ЯКИХ МОЖНА ВИКОРИСТАТИ ВІДОМОСТІ ПРО ЛЮДСЬКИЙ ОРГАНІЗМ.
МЕХАНІКА
Тема Сторінка
1. Час 11, 15(3), 23, 34
2. Маса 12,13
3. Площа 14,19, 23
4. Густина 6
5. Сила 6,14
6. Об’єм 6
7. Швидкість 6, 9, 19, 23
8. Потужність 6, 8, 23, 34
9. Робота 6, 11, 17, 18
10. Енергія 6, 11, 16, 18, 32
11. Прискорення 7, 9, 10
12. Земне тяжіння 15
13. Падіння тіл 5
14. Перевантаження 7, 9
15. Перетворення енергії 21
16. “Золоте” правило механіки 6
17. Прості механізми 18
18. Важелі 6
19. Деформації 8, 9
20. Модуль пружності 9
21. Коливання 21, 22
22. Рівновага тіл 5, 22
ЗВУКОВІ ЯВИЩА
1. Джерела звуку 21
2. Характеристики звуку 22, 24
3. Сприймання звуку 22, 24
4. Поширення звуку 23, 24
5. Звукові хвилі 21
6. Резонанс 21, 24, 29, 30
7. Ультразвук 25
МОЛЕКУЛЯРНІ ЯВИЩА
1. Атмосферний тиск 14
2. Дифузія 14, 16(6), 18, 19
3. Випаровування 14, 20
4. Тиск рідин 14, 19
5. Виштовхувальна сила 14, 15(1), 19
6. Капілярні явища 19
7. Вологість 20
ТЕПЛОТА
1. Температура 17, 20
2. Кількість теплоти 17, 20
3. Теплопровідність 17, 20
4. Теплова машина 16
5. Коефіцієнт корисної дії 17
6. Закон збереження енергії 21
ЕЛЕКТРИКА І МАГНЕТИЗМ
1. Проходження електричного струму 15
2. Сила електричного струму 15,16,25,27,28
3. Потенціал 15(5), 27, 28, 29
4. Провідники і діелектрики 25, 29
5. Електропровідність, опір 25, 28
6. Сполучення провідників 26
7. Змінний струм 27
8. Конденсатор 26
9. Повний опір 26
10. Електричне поле 27, 28
11. Магнітне поле 29, 30, 31
12. Електромагнітне поле 28
13. Електромагнітні хвилі 30
14. Телебачення 32
15. Електромагніти 31
16. Підсилювачі 16
!7. Магнітне поле Землі 30
СВІТЛОВІ ЯВИЩА
1. Світлові хвилі 15(2)
2. Око 15(2), 16, 31, 32, 33, 34
3. Заломлення світла 34
4. Лінзи 34
5. Хімічна дія світла 32
РАДІАЦІЯ
1. Джерела радіоактивного випромінювання 35
2. Доза опромінення 34
3. Поглинання радіоактивного випромінювання 36
ЛЮДИНА МЕХАНІЧНА
ХОДЬБА
Це , що ви робите десятки тисяч разів в день на протязі всього життя , повинно бути вам відомим .Так прийнято думати , але це не завжди вірно. Кращий приклад цьому – ходьба . Чи є що-небудь більш нам знайоме , ніж ці рухи? А чи багато знайдеться людей , які чітко уявляють собі , як , власне ми переміщуємо своє тіло під час ходьби.
Нехай людина стоїть на одній нозі , наприклад на правій. Уявимо собі , що вона піднімає п’ятку , нахиляючи в цей же час тіло вперед. При такому положенні перпендикуляр із центра ваги вийде із площі основи опори, і людина повинна впасти вперед. Але тільки починається це падіння , як ліва нога її , яка залишилась в повітрі , швидко рухається вперед і стає на землю попереду перпендикуляра із центра тяжіння , так щоб останній , тобто перпендикуляр , попадав в площу , яка утворена лініями , які з’єднують точки опори обох ніг. Рівновага таким чином відновлюється ; людина ступила, зробила крок. Людина може і зупинитись в цьому досить втомливому положенні. Але якщо хоче іти дальше , то нахиляє своє тіло ще більше вперед , переносить перпендикуляр із центра ваги за межі площі опори і в момент загрози падіння знову виставляє вперед ногу , але вже не ліву , а праву – новий крок і т. д. Ходіння тому є не що інше , як ряд падінь вперед , попереджених вчасно поставленою опорою ноги , яка залишалась до цього позаду.
Розглянемо ходьбу більш детально. Нехай перший крок вже зроблений. В цей момент права нога ще торкається землі , а ліва вже ступає на землю. Але якщо крок не дуже короткий , права п’ятка повинна піднятись , так як власне це піднімання п’ятки і дозволяє тілу нахилитись вперед і порушити рівновагу. Ліва нога ступає на землю перш за все п’яткою . Коли потім вся підошва її стає на землю , права нога піднімається повністю в повітря . В цей самий час ліва нога , дещо зігнута в коліні , випрямляється скороченням трьохглавого стегнового м’яза і стає на мить вертикальною . Це дозволяє напівзігнутій правій нозі пересунутись вперед , не торкаючись землі , і , слідуючи за рухом тіла , поставити на землю свою п’яту якраз вчасно для слідуючого кроку . Подвійний ряд рухів починається потім для лівої ноги , яка в цей час опирається на землю тільки пальцями і скоро повинна піднятись в повітря .
БІГ
Біг відрізняється від ходьби тим , що нога , яка стоїть на землі , різким скороченням її м’язів енергійно витягується і відкидає тіло вперед , так що останнє , на деяку мить зовсім відривається від землі . Потім воно знову падає на землю на другу ногу , яка , поки тіло було в повітрі , швидко пересунулась вперед . Таким чином , біг складається із ряду стрибків з одної ноги на іншу .
Що стосується енергії , яка затрачається людиною під час ходьби по горизонтальній ділянці , то вона не дорівнює нулю , як інколи думають : центр ваги тіла пішохода при кожному кроці піднімається на декілька сантиметрів .Можна обчислити , що робота при ходьбі по горизонтальній ділянці складає близько одної п’ятнадцятої долі роботи підняття тіла пішохода на висоту , що рівна пройденому шляху.
СИЛЬНІШЕ САМОГО СЕБЕ.
Який вантаж ви можете підняти рукою? Припустимо 10 кг . Ви думаєте що 10 кг визначають силу м’язів вашої руки? Помиляєтеся : м’язи значно сильніші! Прослідкуйте за дією , наприклад , так званого двоглавого м’яза вашої руки. Вона прикріплена поблизу точки опори важеля , яким є кістка передпліччя , а вантаж діє на другий кінець цього живого важеля . Відстань від вантажу до точки опори , тобто до суставу , майже в 8 разів більша , ніж відстань від кінця м’язу до опори. Значить якщо вантаж складає 10 кг то м’яз тягне з силою в 8 разів більшою , чим відстань від кінця м’язів до опори. Значить , якщо вантаж складає 10 кг , то м’яз тягне з силою в 8 разів більшою. Розвиваючи силу в 8 разів більшу ніж наша рука , м’яз міг би безпосередньо підняти не 10 кг , а 80 кг.
Ми вправі без перебільшення сказати , що кожна людина значно сильніша самої себе , тобто що наші м’язи розвивають силу , значно більшу тієї , яка проявляється в наших діях.
Чи доцільний такий пристрій? На перший погляд ніби ні , - ми бачимо тут втрату сили . Однак згадаємо старе “золоте правило” механіки : що втрачається в силі - виграється в переміщенні . Тут і відбувається виграш в швидкості : наші руки рухаються в 8 разів швидше , ніж м’язи, які ними керують . Цей спосіб прикріплення м’язів , який ми бачимо в тілі тварин, забезпечує кінцівкам спритність рухів , більш важливу в боротьбі за існування , ніж сила. Ми були б вкрай повільними істотами , якби наші руки і ноги не були побудовані по цьому принципі.
Сила яку розвиває серце 70 – 90 Н
Робота серця : за одне скорочення 1 Дж
за одну добу 86,4 кДж.
Потужність ,яку розвиває людина :
при окремих рухах ( стрибок з місця ,ривок при піднятті ваги ) 1,5 – 3 кВт
при інтенсивній роботі протяжністю до 5 хвилин (гребля, велосипедна гонка ) 0,4 – 1,5 кВт
Об’єм крові викинутої серцем за 1 добу 6000 л .
Середня густина тіла людини 1036 кг/м3 .
Швидкість поширення нервових імпульсів 40 – 100 м/с.
ККД м’язів 25 – 30%
ПРИСКОРЕННЯ В ЛІФТІ.
Максимальне прискорення (або сповільнення) при русі кабіни ліфта при нормальному режимі роботи не повинно перевищувати 2 м/с2 . При зупинці “стоп” максимальне прискорення не повинно перевищувати 3 м/с2.
ПРИСКОРЕННЯ В АВІАЦІЇ.
Коли тіло зазнає прискорення , то говорять , що воно зазнає перевантаження. Величину перевантаження характеризують відношенням прискорення руху (а) до прискорення вільного падіння (g) : k= a/g. При стрибках з парашутом виникають великі прискорення , а значить і перевантаження. Якщо розкрити парашут на висоті 1000 м через 15 с після падіння, то перевантаження рівне 6 ; на висоті 7000 м k=12; на висоті 11000 м k=17. Збільшення перевантаження з висотою пояснюється тим , що внаслідок зменшення густини повітря рівноважна швидкість падіння стає значно більшою. При приземленні з парашутом також виникають перевантаження , які тим менші , чим більший шлях гальмування. Тому перевантаження буде меншим при стрибках на м’який грунт. При швидкості зниження 5 м/с і погашення її на шляху близько 0,5 м за рахунок згинання колін і тулуба перевантаження рівне 3,5.
Максимальні , правда дуже короткочасні , прискорення отримує людина при катапультуванні з літака. При цьому швидкість вилітання сидіння із кабіни дорівнює приблизно 20 м/с , шлях розгону 1 – 1,8 м. Максимальне значення прискорення досягає 180-190 м/с2 , перевантаження 18-20. Однак таке перевантаження не шкідливе для здоров’я , так як воно діє короткочасно, приблизно 0.1 с.
Розглянемо , як впливають прискорення на організм людини . Нервові імпульси , які сигналізують про просторове переміщення тіла , в тому числі і голови , поступають в спеціальний орган – вестибулярний апарат. Вестибулярний апарат інформує головний мозок про зміну швидкості руху , тому його називають акселераційним відчуттям. Розміщується цей апарат в внутрішньому вусі. Які дії прискорень ? Вони залежать від величини прискорень , тривалості перевантажень , від стану організму , від напрямку прискорення відносно осей тіла людини. Якщо на людину діє прискорення в напрямку від голови до ніг чисельно рівне : 1) 2g то відчувається тиск всього тіла на сидіння , напруженість м’язів ; 2) а=(2-4)g потрібні великі зусилля для утримання голови в вертикальному положенні , відчувається задишка , неприємні , а інколи болісні відчуття по переміщенню внутрішніх органів ; 3) а=(4-5)g виникають зорові порушення (“ сірий морок “) при подальшому збільшенні прискорення виникає втрата зору (“ чорний морок” ); 4) а=(5-6)g понад 5 хвилин можуть виникнути порушення свідомості. Всі ці дії носять тимчасовий характер.
Легше переносяться прискорення напрямлені від спини до грудей , від грудей до спини і від одного боку до другого . Тому дуже важливою є поза людини . Крім цього ,необхідно спеціально тренувати організм з метою збільшити , здатність до перенесення прискорень. Застосовуються також спеціальні протиперевантажуючі костюми , конструкція яких забезпечує фіксацію внутрішніх органів. Цікаво згадати що К.Е.Ціолковський для збільшення витривалості людини до дії прискорень пропонував поміщати його тіло в рідину однакової з ним густини . Потрібно відзначити , що подібний захист організму від прискорень досить поширений в природі .Так захищений зародок в яйці , так оберігається плід в череві матері . К.Е.Ціолковський поміщував куряче яйце в банку з розчином солі і скидав її з висоти. Яйце при цьому не розбивалось . Поміщені в воду риби і жаби витримували прискорення ударного характеру порядку 100g і більше .
ПРОСТІ МЕХАНІЗМИ
В скелеті людини всі кістки , які мають деяку можливість руху є важелями . Наприклад кістки кінцівок , нижня челюсть , череп (точка опори перший позвонок ) , фаланги пальців . Важільні механізми скелета здебільш розраховані на виграш в швидкості при втраті в силі .
ДЕФОРМАЦІЇ
Людське тіло витримує досить велику механічну напругу від власної ваги і від м’язових зусиль , які виникають під час трудової діяльності . Деформації стиску зазнає позвоночний стовп , нижні кінцівки , і покриття ступні ; деформації розтягу – верхні кінцівки , сухожилля , м’язи ; згину – позвоночник , кістки тазу , кінцівок ; кручення – шия при повороті голови , тулуб в поясі при повороті , кисті рук при обертанні . Модуль пружності для кісток або сухожилля при розтягуванні дуже великий , а для м’язів , вен , артерій він дуже малий . Допустимі напруги , які руйнують кістку плеча , близько 8·107 Н/м2 , допустима напруга , яка руйнує кістку стегна близько 13·107 Н/м2 .Тканина легень має велику еластичність , тканина потиличного м’яза може бути розтягнута більш ніж вдвоє . При згині відбувається розтяг матеріалу на випуклій його стороні і стиск на вгнутій ; середня частина помітної деформації не зазнає . Тому трубчасту будову мають кістки кінцівок ( для зменшення ваги ) . Балка зігнута і в якої закріплені кінці ( арка ) має величезну міцність по відношенню до зусиль , які діють на її опуклу сторону – в організмі – череп ,грудна клітка .
ПОТУЖНІСТЬ
Вважається , що людина при нормальних умовах роботи може розвивати потужність близько 70 – 80 Вт , однак можливі миттєві збільшення потужності в декілька раз . Так людина вагою 750 Н може за 1с вистрибнути на підвищення висотою 1м , що відповідає потужності 750 Вт ; бігун розвиває потужність близько 1000 Вт. Можлива миттєва , або вибухоподібна, віддача енергії в таких видах спорту, як штовхання ядра або стрибки в висоту . Спостереження показали , що при стрибках в висоту з одночасним відштовхуванням двома ногами деякі чоловіки розвивають на протязі 0,1с середню потужність близько 3700 Вт , а жінки – 2600 Вт.
ПРИСКОРЕННЯ
Задача. Розрахуйте прискорення ступні і голови при гальмуванні об підлогу , якщо відомо , що швидкість падіння 3 м/с , а величина прогину підлоги 1 мм .
Знайдемо прискорення для ступні . Визначимо спочатку середню швидкість : vс= v/2=1,5 м/с.Тоді час, за який відбудеться деформація підлоги t = S/vс=1мм /1,5 м/с = 0,001 м / 1,5 м/с= 0,0007с і прискорення ступні буде дорівнювати а = -v/t = -3м/с / 0,0001 с = -4300 м/с2 , тобто майже в 440 раз більше прискорення вільного падіння ! Це звичайно не відповідає реальним умовам стрибка людини, так як людина стрибає на напівзігнуті ноги; крім того, хрящі позвоночника і кінцівок, являють собою пружні прокладки, які утворюють свого роду амортизатори. При стрибку на коврик або стрибку в взутті на товстій гумовій підошві деформації складають 10 мм, тобто більші за деформацію підлоги в 10 раз. Отже прискорення в стільки ж раз зменшиться. Навпаки при стрибку на тверду поверхню її деформація практично рівна нулю, і прискорення буде дуже великим. На противагу ступні, голова і тулуб мають приблизно однакові прискорення як і при стрибку на тверду поверхню так і на м’який килим. Це пояснюється тим, що внаслідок гнучкості тіла, згину ніг, згину колін збільшується час і шлях гальмування.
Знайдемо перевантаження голови. Після того як людина доторкнеться ногами дерев’яної підлоги, її голова продовжує рух і проходить відстань близько 0,6 м (при стрибку на напівзігнуті ноги). Значить, в загальній деформації тіла і підлоги можна знехтувати деформацією підлоги внаслідок її малості. Час, за який голова зупиниться: t=S/vc=0,6/1,5=0,4 с. Прискорення голови а=-3/0,4=-7,5 м/с2.
ТРАНСПОРТ І ХВОРОБА РУХУ ( ШВИДКІСТЬ ).
Ми живемо в час великих швидкостей. Якщо на початку нашого століття автомобілі і залізнодорожні потяги проходили за годину не більше 20-30 км, то сучасні засоби рухаються набагато швидше. Так масовий автомобіль здатний розвивати швидкість 130-150 км/год, спортивний автомобіль 400-600 км/год, реактивний літак – до 3000 км/год.
Однак, не всі люди однаково добре переносять підвищені швидкості. При захворюванні або функціональній недостатності вестибулярного апарату у пасажирів можуть появитися різні вегетативні порушення.
Мова йде про заколихування – хворобливий стан, який виникає внаслідок нерівномірного руху. Так корабель отримує під час хвилювання моря кільову або бортову хитавицю, летючий літак може зазнати “хитавиці”, попадаючи в сильні висхідні і низхідні потоки повітря, залізничний вагон “підскакує” на нерівностях, хитається із сторони в сторону, автомобіль робить ривки вперед і назад внаслідок гальмування або зміни швидкості, його трясе на ямах і вибоїнах.
Таким чином, при будь-яких видах руху виникають специфічні механічні сили – прямолінійні і кутові прискорення, які сприймаються нервовими клітинами вестибулярного апарату і можуть бути причиною розвитку морської, повітряної, автомобільної, або як прийнято говорити, хвороби руху. Багаточисельними дослідами встановлено, що головною причиною розвитку хвороби руху є дія взаємно протилежних прямолінійних прискорень (розгін і гальмування, підйом і опускання транспортних засобів). Також виникають додатні і від’ємні прискорення, які відкидають пасажира назад, вперед, вверх, вниз, в сторони, що обумовлює надлишкове подразнення чутливих клітин вестибулярного апарату і виникнення симптомокомплекса заколихування. Чим більша швидкість і різкіші її перепади, тим сильніше на це реагує вестибулярний апарат. Кутові прискорення, які виникають головним чином під час повороту автомобіля або іншого транспортного засобу вправо, вліво, при русі його по колу, самі по собі незначні і мають додаткове значення в розвитку хвороби руху. Отже в більшій мірі на людину діють прямолінійні прискорення.
Крім того всі ці механічні фактори можуть діяти не лише на вестибулярний апарат, але і на кровообіг, дихальну, м’язову і інші системи і органи організму, що ще більше поглиблює прояв хвороби руху. Навіть при рівномірному русі будь-які рухи голови в сторони супроводжуються виникненням особливих прискорень – так званих сил Коріоліса, які викликають додаткові подразнення. Всі ці фактори і визначають ступінь і клінічні форми хвороби руху.
Хвороба руху проявляється такими симптомами: порушенням рівноваги, тошнотою, зблідненням шкіри, порушенням дихання, серцебиття. Хвороба руху частіше зустрічається в людей з слабким типом нервової системи. Інтерес до хвороби руху посилився з початком польотів в космос, з необхідністю вивчити вплив невагомості на стан людини.
Статистика говорить що заколихування виражене так:
на літаках – 5-20% всіх пасажирів;
в автомобілях і автобусах 10%;
в потягах 3%;
на морі підчас бурі 90%.
Для профілактики хвороби руху застосовують таблетки (аерон, димедрол, піроксен), які вживають за 30-40 хвилин до польоту чи виходу в море.
Особлива роль в підготовці пілотів, моряків, космонавтів відводиться спеціальному тренуванню вестибулярного апарату для чого використовують обертові крісла, центрифуги, гойдалки, стенди і ін.
Звичайній людині допоможе регулярне заняття фізкультурою. Рекомендується систематично виконувати обертальні рухи головою і тулубом, нахили в різні сторони, стрибки, біг з змінними швидкостями, плавання.
ЕНЕРГЕТИЧНІ ЗАТРАТИ ПРИ РІЗНИХ ВИДАХ ДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ (МАСОЮ 70 КГ) ЗА 1 ГОД.
|
Назва діяльності |
КДж/год |
|
Керування вантажним автомобілем |
500-1000 |
|
Робота: тракториста комбайнера столяра |
540-1050 710-840 880-1050 |
|
Косіння вручну |
1800-2900 |
|
Їзда на велосипеді |
2260 |
|
Ходьба (5 км/год) |
960-1130 |
|
Сон |
270 |
|
Сидіння |
420 |
|
Шиття |
420-670 |
|
Миття підлоги, прання |
840-1130 |
|
Читання лекції |
920 |
|
Читання подумки |
380 |
|
Підготовка до уроків |
380-460 |
СТАНДАРТНА ЛЮДИНА.
Поняття “середня пересічна людина” ввів французький природознавець Ж.Л.Бюффон і воно стало широко використовуватись в статистиці. Зараз середня тривалість життя чоловіків 64 роки, жінок – 74 роки. Постійно збільшується не тільки тривалість життя а і ріст людини. Наприклад, на сучасного чоловіка не підходять лати стародавнього лицаря.
СКЛАД ТІЛА людини (масою 70 кг )
|
Речовина |
маса, кг |
в % до маси тіла |
|
Вода |
40-46 |
57-66 |
|
Білок |
10 |
14 |
|
Жир |
7 |
10 |
|
Вуглеводні |
0,7 |
1 |
|
Зола |
3,5 |
5 |
СКЛАД ТІЛА людини (масою 70 кг ) за ВМІСТОМ ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ.
|
Хімічний елемент |
маса, г |
в % до маси тіла |
|
Кисень |
45500 |
65 |
|
Вуглець |
12600 |
18 |
|
Водень |
7000 |
10 |
|
Азот |
2100 |
3 |
|
Кальцій |
1050 |
1,5 |
|
Фосфор |
700 |
1 |
|
Калій |
245 |
0,35 |
|
Сірка |
175 |
0,25 |
|
Натрій |
105 |
0,15 |
|
Хлор |
105 |
0,15 |
|
Магній |
35 |
0,05 |
|
Залізо |
3 |
0,004 |
|
Марганець |
0,2 |
0,0003 |
|
Мідь |
0,1 |
0,00014 |
|
Йод |
0,03 |
0,00004 |
|
|
|
|
СКЛАД ОРГАНІВ людини (масою 70 кг )
|
Назва органу |
маса, г |
в % до маси тіла |
|
Мускулатура |
30000 |
43 |
|
Скелет |
10000 |
14,3 |
|
Жирова тканина |
10000 |
14,3 |
|
Шкіра і підшкірна клітчатка |
6100 |
8,7 |
|
Кров |
5000 |
7,7 |
|
Шлунково-кишечний тракт |
2000 |
2,9 |
|
Печінка |
1700 |
2,4 |
|
Мозок |
1500 |
2,1 |
|
Легені |
1000 |
1,4 |
|
Серце |
300 |
0,42 |
|
Нирки |
250 |
0,35 |
|
Селезінка |
150 |
0,2 |
|
Підшлункова залоза |
70 |
0,1 |
|
Спинний мозок |
30 |
0,04 |
|
Очі (2) |
30 |
0,04 |
|
Щитовидна залоза |
20 |
0,03 |
|
Зуби |
20 |
0,03 |
ЛЮДИНА І АТМОСФЕРА .
На тіло людини , площа якого при масі 60 кг і рості 160 см приблизно рівна 1,6 м2 діє сила 160000 H , зумовлена атмосферним тиском . Яким же чином витримує організм такі великі навантаження ?
Це досягається за рахунок того , що тиск рідини , яка заповнює судини тіла ,зрівноважує зовнішній тиск .
З цим же питанням тісно зв’язана можливість знаходження під водою на великій глибині . Справа в тому , що перенесення організму на інший рівень викликає зміну його функцій . Це пояснюється деформацією його стінок судин , розрахованих на певний тиск зсередини і ззовні . Крім цього , змінюється при зміні тиску і швидкість багатьох хімічних реакцій , внаслідок чого змінюється і хімічна рівновага організму . При збільшенні тиску відбувається посилене поглинання газів рідинами тіла , а при його зменшенні – виділення розчинених газів . При швидкому зменшенні тиску внаслідок інтенсивного виділення газів кров ніби закипає , що призводить до закупорки вен , нерідко із летальним наслідком . Цим визначається максимальна глибина , на якій можуть працювати водолази(як правило не нижче 50 м) . Опускання і піднімання водолазів повинно відбуватись дуже повільно , щоб . виділення газів відбулось лише в легенях , а не зразу в усій кровоносній системі.
ХОДЬБА ПО БОЛОТІ
Вплив атмосферного тиску проявляється досить помітно при ходінні по болотяному грунту (засмоктуюча дія болота) . При піднятті ноги під нею утворюється розріджений простір ; надлишок зовнішнього тиску перешкоджає підняттю ноги . Сила тиску на ногу дорослої людини досягає 1000 Н .
ДИХАННЯ
Ритмічне піднімання грудної клітки ще не є дихання , але воно забезпечує дихання . При вдиханні за рахунок роботи міжреберних м’язів об’єм грудної клітки збільшується . При цьому тиск повітря в легенях падає нижче атмосферного: внаслідок утвореної різниці тисків відбувається вдих. Потім внаслідок розслаблення м’зів об’єм грудної клітки зменшується, тиск в легенях стає вищим за атмосферний –відбувається видих .
ТАЗОБЕДРЕННЕ З’ЄДНАННЯ
Тазобедренне з’єднання являє собою магдебурські тарілки . Можна оголити це з’єднання від мускульних і хрящових зв’язків, все таки стегно не випаде ; його притискає атмосферний тиск , так як в міжсуглобному просторі повітря немає .
ЛЮДИНА І ПРИРОДА
При поданні всіх цих даних учні повинні отримати такі уявлення: природа формує все живе по своїх законах, а воно, в свою чергу, розвиває в собі ті функції і властивості які в найбільшому степені допомагають оптимальному пристосуванню організму до оточуючого середовища.
Боротьба за існування і природний добір спричинили до того , що в структурі й будові живих організмів відбулися зовнішні зміни. Інакше кажучи , між властивостями живих організмів й навколишнім середовищем існує тісний взаємозв’язок . Зокрема , більшість особливостей людини і тварин визначені такими фізичними умовами космічного порядку , як сила тяжіння , швидкість добового обертання Землі , склад випромінювання Сонця, тощо . Дія всіх цих факторів позначається на будові кістяка людини і тварин , дихального апарату й системи кровообігу , на будові органів чуття й центральної нервової системи .
1.Так , наприклад , дія сили земного тяжіння зумовила оптимальні розміри живих істот , що населяють суходіл . У воді ж , де дія сили земного тяжіння певною мірою компенсується виштовхувальною силою , живуть і більші тварини . Наприклад , деякі екземпляри китів досягають у довжину близько 33м і важать понад 1600 кН. На суші подібні чудовиська були б занадто неповороткими і навряд чи могли б існувати.
2. Інший приклад : відомо , що в сонячному світлі найбільша енергія припадає на випромінювання з довжиною хвилі 555 нм (жовто-зелена частина спектра). І відповідно до цього око людини виявляється найчутливішим саме до жовто-зеленого кольору.
3. Космічні “обставини” визначили й “ритми” в життєдіяльності і живих організмів. Так , наприклад , життєвий цикл найпростішого одноклітинного організму-амеби – триває 24 години , тобто добу.
4. Можна також припускати , що й психіка людини і її життєздатність якоюсь мірою склалися під виливом тих умов , які існують на нашій планеті.
5. Виникнення подразнень ( на основі електричних явищ ).Одна із найбільш важливих функцій живого організму - здатність реагувати на зміни оточуючого середовища , називається подразненням. Найвищого розвитку подразнення досягає в організмах , в яких є спеціалізовані клітини , які утворюють нервову тканину. Нервові клітини-нейрони пристосовані для швидкої і специфічної відповіді на різноманітні подразники , які поступають із зовнішнього середовища і тканин самого організму. Отримання і передача подразнень відбувається при допомозі електричних імпульсів , які поширюються певними шляхами. В процесі ембріонного розвитку із тіла нервової клітини виростає довгий відросток-аксон , який утворює дещо подібне до телеграфного дроту для передачі повідомлень. В аксоні імпульс рухається з швидкістю від декількох м/с до 100 м/с . Клітина складається з водяного розчину в якому є іони Na+, Сl-, K+. Внаслідок різної концентрації всередині клітини і зовні відбувається переміщення іонів , виникає різниця потенціалів близько 60 мВ , причому внутрішній вміст клітини заряджений від’ємно по відношенню до зовнішнього розчину . Цю різницю потенціалів називають потенціалом спокою клітини.
6. Якщо по аксону проходить електричний імпульс то потенціал змінюється . Якщо подразнювати аксон дуже слабким електричним струмом то він затухає пройшовши всього декілька міліметрів . Однак починаючи з деякого рівня сигнал вже не затухає . Це пояснюється тим, що починається дифузія іонів, яка приводить до подальшого зниження потенціалу . Іони натрію напрямляються із оточуючої рідини всередину аксона . В результаті від’ємний потенціал 60 мВ змінюється на додатній 50 мВ. Цей новий стан означає виникнення потенціалу дії . Аксон генерує свій власний імпульс , який поширюється з постійного швидкістю по всій його довжині від одного кінця до іншого. Зразу після виникнення потенціалу дії проникність мембрани для натрію знижується , а для калію зростає , після чого потенціал на цій ділянці повертається до рівня спокою .
НЕЙРОНИ , РЕЦЕПТОРИ .
Інформація із зовнішнього і внутрішнього світу сприймається так званими рецепторами , які зв’язані з доцентровими , або чуттєвими , нейронами . Кожний рецептор сприймає тільки один вид енергії : одні реагують тільки на дотик , другі на тиск , треті на розтяг і т.д . Температурні рецептори також спеціалізовані : одні реагують на холод , інші – на тепло .
В результаті подразнень виникають нервові імпульси . Нервовий імпульс, який іде по слуховому нерву , по своїй біофізичний природі нічим не відрізняються від нервового імпульсу , який іде в мозок від зорового або іншого рецептора . Вони ідуть по своїх окремих шляхах і попадають в певні центри. В сприйнятті беруть участь не тільки рецептори , але і нерви , по яких збудження йде в мозок , і ділянки самого мозку , які сприймають це збудження . Вся отримана енергія перетворюється в потік нервових імпульсів які перетворюються в доступну для кодування форму. Чутливість аналізаторів вражає. В організмах існують свого роду “підсилювачі” , тобто пристрої які знижують межу чутливості. Наприклад, око здатне сприймати всього декілька квантів світла! Подібні процеси збільшення чутливості здійснюються не лише в зоровому , а й в других аналізаторах.
ТЕПЛОВІ ЯВИЩА В ЖИТТІ ЛЮДИНИ
ТЕПЛОВИЙ ДВИГУН ЛЮДИНИ
В живому організмі незалежно від того , цілий це організм чи окремий орган ( наприклад м’язи) , робота не може здійснюватися за рахунок припливу теплоти ззовні , так як живий організм не може працювати як теплова машина ( температура людини постійна ) .Якби людський організм працював як теплова машина з ККД=30% при температурі навколишнього середовища ( холодильника ) – 300 К то температура м’язів повинна була б бути 174°C .Це , зрозуміло , нереально , так як білки , як відомо , денатурують при температурі близько 50°C .
Отже в організмі робота здійснюється за рахунок зміни внутрішньої енергії системи .
В даний час калориметричні вимірювання дозволяють робити важливі висновки про життєдіяльність людини , давати напрямок до діагностики деяких захворювань .
ТЕПЛОТА ЗГОРЯННЯ ДОБОВОГО РАЦІОНУ ЇЖІ
Енергетичний баланс (для людей які не мають великого фізичного навантаження ) :
кількість теплоти отриманої за добу 10050 – 10900 кДж (100%)
теплові витрати ( теплопровідність, випаровування, конвекція )
7540 – 6550 кДж ( 72%)
робота 2510 – 3350 кДж (28%)
Доросле населення країни по інтенсивності праці поділяється на чотири групи.
1. Особи , робота яких не пов’язана з затратами фізичної праці, або потребує несуттєвих фізичних зусиль ( педагоги , лікарі, вчені, інженери, студенти , конторські робітники ).
18 – 40 років 11700 – 13800 кДж/добу.
40 – 60 років 10900 – 12600 кДж/добу
2. Робітники механізованої праці і сфери обслуговування, діяльність яких не потребує великих фізичних зусиль ( токарі , фрезеровщики , столяри, трактористи , продавці ).
18 – 40 років 12600 – 14700 кДж/добу
40 – 60 років 11700 – 13400 кДж/добу
3. Робітники механізованої праці і сфери обслуговування . діяльність яких пов’зана з значними фізичними навантаженнями ( ковалі , слюсарі . сільськогосподарські робітники ,штукатури).
18 – 40 років 13400 – 15500 кДж/добу
40 – 60 років 12100 – 13800 кДж/добу
4. Робітники немеханізованої праці (муляри ,штукатури ,дереворуби ).
19 – 40 років 15500 – 17600 кДж/добу.
Для людей , зайнятих дуже важкою фізичною працею (вантажники, косарі) теплота згоряння добового раціону їжі повинна складати 18800 кДж/добу.
Учнів 11 – 15 років 12000 кДж/добу
15 – 18 років 13800 кДж/добу
ПИТОМА ТЕПЛОТА ЗГОРЯННЯ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ
Відноситься до їстівної частини харчового продукту (м’ясо , риба без кісток , овочі без шкірки і кісточок і ін ( кДж/кг ).
Хліб житній 8 884 кДж/кг
пшеничний 9 261
Масло тваринне 32 690
Молоко 2 796
М’ясо гуски 4 130
курки 5 380
качки 10 580
Сметана 14 790
Сир 9 755
Жир свинний 38 700
Гов’ядина 7 524
Карась 3 858
Оселедці 12 900
Картопля 3 776
Груші 2 200
Яблука 2 010
Олія 38 900
Мед 14 980
Морозиво 7 498
Цукор 17 150
Яйця 6 904
ДИФУЗІЯ
Розрізняють дві форми дифузії – це діаліз і осмос .Діалізом називається дифузія молекул розчинної речовини , а осмосом – дифузія розчинника через напівпроникну мембрану . Осмотичний тиск крові людини складає близько 8·105 Па , він в основному створюється розчинами неорганічних солей що містяться в плазмі крові .
ПЕРЕТРАВЛЕННЯ ЇЖІ
Найбільше всмоктування харчових продуктів відбувається в тонких кишках , стінки яких спеціально для цього пристосовані .Площа внутрішньої поверхні шлунка людини рівна 0,65 м2 . Вона покрита ворсинками – мікроскопічними утвореннями слизової оболонки висотою 0.2-1 мм . За рахунок чого площа реальної поверхні шлунка досягає 4-5 м2 , тобто в 2 – 3 рази більша площі поверхні всього тіла . І в процесі всмоктування велику роль відіграє дифузія .
ДИХАННЯ
У людини в диханні приймає участь вся поверхня тіла – від самого товстого епідермісу п’яток до покритої волоссям голови . Особливо інтенсивно дихає шкіра на грудях , спині і животі . Цікаво , що по інтенсивності дихання ці ділянки шкіри значно переважають легені . З однаковою за розмірами дихальної поверхні тут може поглинатись кисню на 28% , а виділятись вуглекислого газу навіть на 54% більше ніж в легенях . Однак в усьому дихальному процесі участь шкіри незначна порівняно з легенями так як їх загальна площа 90 – 100 м2 , а загальна площа шкіри 2 м2 , тобто в 45 – 50 раз менша .
КЕСОННА ХВОРОБА
При зниженні тиску газу над поверхнею рідини розчинений в ній газ виділяється в вигляді бульбашок . Це явище лежить в основі кесонної хвороби , якою хворіють водолази . Відомо , що на глибині під водою водолаз дихає повітрям при підвищеному тиску і кров його насичується газами повітря , особливо азотом . В результаті різкого зниження тиску при поверненні на поверхню води азот виділяється з крові в вигляді бульбашок , які можуть попасти в кровоносні судини невеликого діаметру . В цьому випадку може наступити повна закупорка судин . Закупорка судин в життєво важливих органах може мати серйозні наслідки для організму . Щоб уникнути цього , необхідно піднімати водолаза на поверхню води дуже повільно ( після роботи на глибині 80 м на протязі 1 години на підняття потрібно затратити близько 9 годин ) або використовувати спеціальні декомпресорні камери . В даний час використовуються пристрої з застосуванням гелієво – кисневої суміші , які дають можливість більш швидкого повернення водолаза на поверхню .
КАПІЛЯРНІ ЯВИЩА
Площа поперечного перерізу аорти 8 см2 ,а загальна площа перерізу всіх капілярів приблизно 3200 см2 , тобто площа капілярів більша за площу аорти в 400 раз .Відповідно падає швидкість кровообігу від 20 см/с на початку аорти до 0,05 см/с в капілярі . Діаметр кожного капіляра в 50 раз менший діаметра людської волосини , а довжина його менша за 0,5 мм . В тілі дорослої людини є до 160 мільярдів капілярів . Загальна довжина капілярів досягає 60 – 80 тисяч кілометрів ; через кожний мм2 поперечного перерізу серцевого м’язу в середньому проходить до 2 тисяч капілярів .
ТЕМПЕРАТУРА
Через властивості цитоплазми клітин всі живі організми здатні жити при температурі між 0ºС і 50ºС .Для того щоб зберегти температуру тіла постійною , організм повинен або зменшити втрати тепла ефективним захистом , або збільшити його виробництво.
ВИПАРОВУВАННЯ
Випаровування - це найбільш легко регульований метод зменшення внутрішньої енергії . Для організму при терморегуляції важливу роль відіграє потовиділення , воно забезпечує постійність температури людини.
ВОЛОГІСТЬ
Нормальним для життя людини вважається повітря з відносною вологістю від 40% до 60% .Коли оточуюче середовище має температуру більш високу ніж тіло людини , то відбувається посилення потовиділення . Однак таке активне потовиділення являється значним навантаженням для людини ! Якщо при цьому ще й абсолютна вологість висока , то жити і працювати ще важче (вологі тропіки , деякі цехи ). Відносна вологість нижче 40% при нормальній температурі повітря також шкідлива так як веде до посиленої втрати вологи організмом , що веде до його обезводнення .
СПЕКА І ХОЛОД
Чому ми червоніємо під час спеки , а в холод бліднемо і дрижимо ? Це пояснюється таким чином . Нормальна для роботи людини температура навколишнього середовища 18 - 20ºС . Якщо вона стає вищою за 25ºС . То збуджуються шкірні нервові закінчення , які сприймають теплове подразнення , і завдяки сигналам від центральної нервової системи відбувається розширення судин шкіри . В шкіру притікає більше крові із внутрішніх органів і вона при цьому червоніє . При низькій температурі середовища організм починає віддавати більшу частину теплоти шляхом теплопровідності і випромінювання . Шкіра отримує тепло головним чином з притікаючою кров’ю . Для зменшення тепловіддачі судини звужуються , тому ми бліднемо . Коли нам холодно , в нашому організмі збільшується виділення енергії в м’язах завдяки хаотичному скороченню окремих груп м’язових волокон , які ми називаємо дрижаками .
ЗАКОН ЗБЕРЕЖЕННЯ ЕНЕРГІЇ
Р.Майєр перший сформулював закон збереження енергії з позицій лікаря– природодослідника. Увагу його захоплювали явища, які відбуваються в організмі людини . Він помітив різницю в кольорі венозної крові людей в країнах помірного і тропічного поясів і прийшов до висновку , що “температурна різниця” між організмом і оточуючим середовищем повинна знаходитись в кількісному співвідношенні з різницею в кольорі обох видів крові , тобто артеріальної і венозної . Ця різниця в кольорі є вираженням розміру споживання кисню, або інтенсивності процесу згоряння, який відбувається в організмі .Майєр вважав, що джерелом механічних і теплових ефектів в живому організмі служать хімічні процеси, які відбуваються в ньому в результаті поглинання кисню і їжі .
Перетворення відбуваються :
Хімічна енергія в електричну - нервові клітини, головний мозок.
Звукова енергія в електричну - внутрішнє вухо.
Світлова енергія в електричну - сітківка ока.
Хімічна в механічну - м’язові клітини.
Хімічна в електричну - органи смаку і нюху.
ГОЛОСОВИЙ І СЛУХОВИЙ АПАРАТ ЛЮДИНИ
ГОЛОСОВИЙ АПАРАТ ЛЮДИНИ .
Голосовий апарат людини складається з легенів , гортані з голосовими зв’язками , гортанної , ротової і носової порожнини . Голосові зв’язки є звукостворюючими частинами голосового апарату . При спокійному диханні вони в’ялі і між ними утворюється широка щілина для вільного переміщення повітря. При розмові голосові зв’язки напружуються і наближуються одна до одної так , що між ними залишається лише вузький проміжок , так звана голосова щілина . Коли повітря , яке видихають легені , проходить через цю щілину , голосові зв’язки приходять в коливання , причому частота коливань може змінюватись в залежності від ступеня напруження зв’язок в досить вузьких границях . Звукові хвилі , які виникають в голосовій щілині , досить складні і являють собою накладання великого числа всеможливих тонів . Ротова і носова порожнини відіграють роль резонаторів . Змінюючи форму цих порожнин шляхом відповідного розміщення язика , зубів і губ , ми можемо підсилювати по бажанню окремі тони звукової хвилі , яка йде із голосової щілини , і вимовляти той чи інший звук .
Голосові зв’язки з по - різному встановленими резонансними порожнинами рота і гортані найбільш сильно коливаються при вимовлянні голосних звуків . При утворенні приголосних звуків м’яке небо , кінчик язика і губи починають самостійно коливатись на різних ділянках . Ці коливання або самі по собі , або в поєднанні з сумішшю звуків , створюваних голосовими зв’язками , створюють приголосні звуки .
Для мови людини досить 4-6 тонів октави . При співах діапазон значно ширший :
Чоловіки : бас – 80-350 Гц
Баритон- 100-400 Гц
Тенор 130-500 Гц
Жінки : Контральто 170-780 Гц
Мецці-сопрано 200-900 Гц
Сопрано 250-1000 Гц
Колоратурне сопрано 260-1300 Гц
Голосовий апарат людини належить до типу духових “музичних” інструментів , звук в них утворюється за рахунок руху повітря ,яке видихається з легень.
Частотний діапазон мови людини 1200 – 9000 Гц.
ВУХО
Вухо надзвичайно чутливий орган в області частот , що відповідають мовленню ( 1500 Гц ),вухо може сприймати навіть звуки силою 10-12 Вт/м2.Це так звана границя чутності .Коли сила звуку стає рівною 10 Вт/м2, відчуття звуку переходить в біль .Таку силу звуку називають больовою межею .Отже людина може відрізняти звуки , які відрізняються по потужності в 1013 разів.
Якщо сила звуку зменшується в 10 раз ,людині здається що гучність звуку зменшилась приблизно в 2 рази.
Слуховий апарат людини складається із звукопровідної і звукоприймаючої частин .Звукопровідна частина складається з зовнішнього слухового проходу ,барабанної перетинки і зв’язаних з нею трьох зчленованих між собою слухових кісточок : молоточка , наковальні і стремена, які розміщені в порожнині , яка називається середнім вухом . Стремено плоскою основою прикріплене до перетинки , яка закриває проміжок отвору , який з’єднується з кістковою порожниною – внутрішнім вухом.
Внутрішнє вухо , або перепончастий лабіринт , являє собою звукосприймаючий апарат , поміщений в кісткову капсулу складної форми. Перепончастий лабіринт складається із переддверря з напівкільцевими каналами і раковини.
Орган слуху одночасно відіграє і роль органа рівноваги. Внутрішня порожнина перепончастого лабіринту заповнена рідиною – ендолімфою , в якій плавають кристалики вуглекислого вапна. Всяка зміна положення тіла приводить їх в рух , вони подразнюють чутливі клітини внутрішніх стінок лабіринту. Подразнення передаються закінченням слухового нерва.
Вздовж всієї довжини каналу раковини розміщений власне звукоприймаючий апарат вуха – кортіїв орган , який складається із клітин , до яких підходять розгалуження волокон слухового нерва.
Звукові коливання , які діють на барабанну перетинку , через ланцюг слухових кісток і перепонку овального вікна передаються головній мембрані і розміщеного за нею кортієвого органу , приводять їх в коливання з відповідною частотою і амплітудою. Імпульси, які при цьому виникають передаються в центральну нервову систему.
Частота звуку до якого найбільш чутливе вухо 1500 – 3000 Гц (третя і четверта октави ).
Площа вуха 0,3 – 0,5 см2.
Вуха людини здатні вловлювати різницю в часі приходу звуку в одне і друге вухо в 3·10-3с (різниця ходу звукової хвилі складає при цьому 1 см ).
Звукова потужність голосу :
звичайна мова 7·10-6 Вт
гранична потужність 2·10-3 Вт.
Швидкість звуку в тканинах людини 1530 – 1600 м/с.
Курйози слуху.
Коли ми гриземо твердий сухар , ми чуємо оглушливий шум , між тим як наші сусіди їдять ті ж сухарі без помітного шуму. Як вмудряються вони не викликати такого гуркоту?
Справа в тому , що шум і гуркіт існує лише в наших вухах і мало заважає вухам наших сусідів. Кістки черепа , як і взагалі тверді , пружні тіла, дуже добре проводять звуки , а звук в густому середовищі підсилюється інколи до надзвичайних розмірів. Доходячи до вуха через повітря, тріск сухарів сприймається як легкий шум ; але цей же самий тріск перетворюється в гуркіт , якщо доходить до слухового нерва через тверді кістки черепа.
Бетховен , оглухнувши , слухав , говорять , гру на роялі , приклавши до нього одним кінцем свою палку , другий кінець якої він тримав біля зубів. Точно так само ті глухі , в яких вціліло внутрішнє вухо , можуть танцювати під музику : звуки досягають до їх слухових нервів через підлогу і кістки.
Запитання
1. Чи буде чути гуркіт двигунів літака (двигуни в хвості ) який летить з надзвуковою швидкістю ? (Звук буде поширюватись по металевому корпусі).
2. З якою швидкістю повинен бігти кіт ,до хвоста якого прив’язана консервна банка ,щоб не чути гуркоту її об дорогу ? ( Рівною нулю, сидіти на місці.).
ДЕ ЦВІРКАЄ КОНИК ?
Дуже часто ми помилково визначаємо напрямок , в якому знаходиться предмет що звучить . Вуха наші досить добре розрізняють , чи стрільба справа чи зліва від нас. Але вони часто безсилі визначити положення джерела звуку , якщо воно знаходиться прямо попереду або позаду нас ; стрільба, проведена попереду ,нерідко чується як така що доноситься ззаду.
Ми здатні в таких випадках відрізняти лише - по силі звуку – віддалену стрільбу від близької.
Ось чому так важко помітити цвіркаючого коника в траві . Різкий звук лунає за два кроки від вас , справа від стежки. Ви дивитесь туди , але нічого не бачите; звук доноситься вже зліва. Повертаєте голову туди , але звук вже доноситься із якого-небудь третього місця. Чим швидше повертаєтесь ви в сторону звуку , тим швидше здійснюються ці стрибки невидимого музиканта. Насправді комаха сидить на одному місці ; його стрибки – плід нашої уяви , наслідок обману слуху. Помилка ваша в тому , що ви повертаючи голову , розміщуєте її при цьому як раз так , що коник знаходиться в площині симетрії вашої голови. При такій умові , як ми знаємо , легко помилитися , в напрямку звуку : цвіркання коника відбувається попереду вас , але ви по помилці відносите його в протилежну сторону.
Звідси практичний висновок : якщо хочете визначити , звідки доноситься спів коника , спів зозулі і тому подібні віддалені звуки , не повертайте обличчя на звук , а , навпаки відвертайте його в бік. Між іншим ми це й робимо , коли , як говориться , “насторожуємось”.
МЕТОД ВИСтукування - ПЕРКУСІЯ.
Цей метод застосований на закономірностях поширення звуку. Як відомо, при поширенні звуку відбувається його поглинання і відбивання , за певних умов можливі також резонансні явища. Як будь-які пружні тіла , частини людського тіла здатні коливатись і видавати звуки. Коли постукати по ділянці тіла , яка складається з м’яких пластичних тканин ( шкіра , жир , м’язи ) , то звук швидко затухає. Якщо нижче розміщені досить пружні тканини або органи , то вони , резонуючи , підсилюють коливання , які відповідають їх власній частоті коливань. Серце – набагато більш густий орган ніж легені , тому його границі легко визначити методом обстежування. Це ж відноситься і до печінки , межі якої , так як і серця можна встановити методом обстукування.
ВИСЛУХОВУВАННЯ - АУСКУЛЬТАЦІЯ
Робота серця і рух крові є джерелами коливань різної частоти і амплітуди які накладаються одні на другі. Аналіз цих звуків є основою поширеного методу, який називається прослуховуванням. Він здійснюється з допомогою стетоскопа – трубки з невеликим розширенням на обох кінцях. Більш досконалий прилад – фонендоскоп складається із звукоуловлюючої лійки з мембраною і двох гумових трубок що йдуть до вух лікаря. В фонендоскопі звуки підсилюються за рахунок резонансу стовпа повітря , який знаходиться в лійці , що полегшує вислуховування.
ФОНОКАРДІОГРАФІЯ
Фонокардіограма – дозволяє використовувати для дослідження звуків , які виникають в серці , не тільки слух , але і зір . Силу звуків , і особливо їх розміщення в часі , з допомогою фонокардіографії оцінюють набагато точніше , ніж це дозволяє прослуховування . В сучасних фонокардіографах мікрофон ( датчик ) перетворює звукові і механічні коливання в коливання електричні . Останні підсилюються , фільтруються і реєструються на папері або фотоплівці .
УЛЬТРАЗВУК .
Ультразвукова біолокація дозволяє діагностувати злоякісні пухлини мозку і інородні тіла ( кусочки дерева , скла і т.п. ) в тканинах . Широко використовуються різноманітні ультразвукові процедури терапевтичного характеру . Успішно застосовується ультразвукова терапія . В ортопедії проводиться різання і зварювання кісток . При цьому розріз кісткових тканин відбувається без осколків . При операціях на пліврі , легенях , бронхах і судинах не замінимі спеціальні інструменти – довгі і гнучкі ультразвукові хвилеводи . В останній час ультразвук знайшов застосування в хірургії ока . З допомогою ультразвуку можна спостерігати за розвитком плоду в утробі матері і навіть визначати стать майбутньої дитини .
ЛЮДИНА ЕЛЕКТРИЧНА
При розгляді електростатичних явищ корисно відмітити що людина «побудована» із тих же заряджених частинок – електронів і протонів, - які вивчаються в електродинаміці і які взаємодіють між собою через електричне і магнітне поля.
ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ
Тканини живих організмів досить неоднорідні по складу .Органічні речовини , із яких складаються тверді частини тканини , являють собою діелектрики .Однак рідини містять , крім органічних колоїдів розчини електролітів і тому є відносно добрими провідниками. Найбільшу електропровідність мають спинномозкова рідина, сиворотка крові .Погані провідники, які потрібно віднести до діелектриків, є поверхневий шар шкіри, сухожилля і особливо кісткова тканина. Електропровідність окремих ділянок тканин або областей організму , залежить головним чином від опору шару шкіри і підшкірно-жирової клітковини. Пройшовши через цей шар, струм розділяється і йде через більш глибоко лежачі тканини багатьма паралельними шляхами по лініях найменшого опору. Ці шляхи лежать по кровоносних і лімфатичних судинах, оболонках нервових стволів . Шляхи струму в живому організмі можуть бути дуже складними. Електропровідність шкіри, через яку проходить струм головним чином по каналах потових і частково сальних залоз, залежить від товщини і стану її поверхневого шару. Тонка і волога шкіра а також шкіра з пошкодженнями поверхневого шару епідермісу добре проводить струм . Навпаки , суха загрубіла шкіра – досить поганий провідник .
КОНДЕНСАТОР
В структурі тканин є системи, які складаються з двох середовищ що добре проводять струм , розділених поганим провідником або діелектриком. Наприклад , в основному структурному елементі – клітині біля зовнішнього шару протоплазми ( клітинної мембрани або оболонки ) дуже низька електропровідність , а в решті частини протоплазми яка омиває клітину тканинної рідини досить висока провідність . Такі системи в електричному відношенні подібні до конденсаторів . При проходженні по тканинах електричного струму мають місце поляризаційні явища, наприклад, відбувається накопичення зарядів ( іонів ) в напівпроникних перегородках . Це також надає тканинам ємнісних властивостей .
З’ЄДНАННЯ ПРОВІДНИКІВ
Еквівалентна схема тканин організму складається із опорів і конденсаторів , ввімкнених послідовно ( наприклад для шару шкіри і підшкірної клітковини ) або паралельно ( для тканин, які лежать досить глибоко ) ; наприклад кінцівка до якої під’єднані електроди має опір порядку 1000 – 3000 Ом і ємність 0,01 – 0,02 мкФ . Провідність такої ділянки залежить від частоти струму .
ПОВНИЙ ОПІР
При дії змінного струму потрібно враховувати імпеданс ( повний опір Z={R2 +( X2L--X2C)}½ ) тканини .Імпеданс тканин організму залежить від ряду фізіологічних умов , зокрема від кровонаповнення .На цій основі побудований метод дослідження функції кровообігу , який називається реографією . При цьому методі реєструють зміни повного опору ділянок тканин ( найчастіше на кінцівках ) , на межі якого приєднуються електроди.
СТАТИКА
Електротерапія (статичний душ, аероіонотерапія, гальванізація, електрофорез, терапія імпульсними низькочастотними струмами, дарсонвалізація, індукотерапія, НВЧ – терапія ).
Статична електрика використовується для лікувальних цілей в методі , який називається статичним душем або франклінізацією (на честь вченого Франкліна ) . Хворого поміщують між двома електродами , з’єднаними з джерелом постійної напруги 40 – 50 кВ . Один електрод, в вигляді зірки з невеликими загостреннями , які напрямлені до хворого , поміщують над головою на відстані 10 – 15 см . Другий електрод знаходиться на полірованій підставці . Електричне поле має найбільшу напруженість біля загострень головного електроду , де і виникає тихий електричний розряд . Утворений в зоні розряду потік іонів спрямовується до тіла хворого здебільше в області його голови і шиї . Аероіони діють на нервові закінчення , закладені в шкіряних покриттях цієї області , а також на рецептори слизової оболонки при вдиханні іонізованого повітря .
ПОСТІЙНИЙ СТРУМ
З допомогою струму в організм можна ввести лікувальні речовини , які утворюють в розчині заряджені частинки . Ця процедура називається лікувальним електрофорезом . При електрофорезі між електродами утворюється складне коло ,яке складається із розчинів лікарських речовин і розчинів електролітів , які входять до складу тканин організму .При цьому концентрація іонів змінюється . Вона і викликає зміну функціонального стану клітини . Це і є реакцією клітини на дію електричного струму .
ЕЛЕКТРОАНЕСТЕЗІЯ І ЕЛЕКТРОСОН
Електроанестезія досягається шляхом дії на мозок нешкідливих імпульсів електричного струму через електроди , які прикладаються до шкіри людини . Імпульси змінного струму поперемінно подаються з трьох пар електродів , закріплених на голові хворого . Завдяки цьому під дією виявляються практично всі структури людського мозку , відповідальні за блокаду больового подразнення .
З допомогою технічного пристрою можна задавати програму в формі електричних імпульсів , а живий організм буде здійснювати дану програму . Така система є, наприклад, в апараті для лікування електросном .Імпульси, що виробляються генератором діють на мозок, викликають гальмування нервових клітин – і в організмі настає стан сну .
ІНФОРМАЦІЯ
Можливості людини по сприйняттю інформації помітно програють можливостям технічних пристроїв . Так відомо, що кількість інформації , яку нервова система людини здатна передати в мозок під час читання текстів , складає приблизно 16 біт/с . Ця порція утримується в свідомості приблизно 10с ,так що одночасно в свідомості утримується 160 біт інформації .
ДІЇ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ
Електричний струм, проходячи через організм людини, подразнює і збуджує живі тканини організму . Ступінь виникаючих змін залежить від сили струму і його частоти. Струм 1 мА вважається безпечним для людини. Струм в 3 мА викликає відчутні подразнення в всій кисті руки (50 Гц) ; 8–10 мА призводять до підсвідомого скорочення м’язів кисті і передпліччя . Максимальні струми близько 13 мА , при яких людина в змозі самостійно звільнитися від контакту з електродами , називають відпускними струмами . Підсвідоме м’язове скорочення при струмі 15 мА набуває такої сили , що розтискання руки стає неможливим ( невідпускаючий струм ).При струмі 0,1 – 0,2 А наступає хаотичне скорочення серцевого м’яза , що веде до паралічу серця . В умовах, що послаблюють ізоляційну здатність шкіри ( мокрі руки, поранення, великі поверхні контактів ) , смертельними можуть бути напруги 100 – 120 В і навіть менші . Тому в виробництві для масових професій застосовуються низька напруга . Наприклад при електромонтажних роботах використовують паяльники на 24 В . В вологих приміщеннях дозволяється працювати при напрузі не більше 12 В .
Електричний опір людини в напрямку від руки до руки 1500 Ом.
ХАРАКТЕР ДІЇ ЗМІННОГО СТРУМУ НА ЛЮДИНУ (мА)
0,5 мА не відчувається
0,6 – 1,5 легке тремтіння пальців
2 – 3 сильне тремтіння пальців
- судорога в руках
12 – 15 руки важко відірвати від електродів, сильна біль ,стан витримується 5 – 10с
20 – 25 миттєва судорога м’язів (невідпускаючий струм ),стає важким дихання
50 – 80 параліч дихання ( ’’видумана смерть ’’) , стає важким дихання
90 – 100 параліч дихання , при протяжній дії ( 3с і більше )параліч серця.
ЛЮДИНА МАГНІТНА
ТРИ НЕБЕЗПЕЧНИХ ЦИКЛИ
Найрізноманітніші реакції, що відбуваються в організмах, супроводжуються електричними імпульсами – біострумами. А там, де є струм, з’являється електромагнітне поле. Є воно і в бактерій, і в кожної стеблини, і в кожної людини . Електромагнітні явища супроводжують усі процеси , що відбуваються в живому організмі.
Б’ється наше серце , напружуються м’язи рук , передається інформація в мозок – усе це пов’язано з біострумами і магнітними полями .
Прилад , що вловлював біополя ,через підсилювач підімкнули до динаміка ,і вони залунали . Серце видавало приглушені звуки , як старий настінний годинник . Біоструми роботи м’язів прослуховувалися , немов кулеметні черги .
Вивчаючи складну картину ритміки в нашому організмі дослідники пишуть про три цикли в біоритмі людини . Це 23-денний фізичний цикл , 28-денний емоційний цикл і 33-денний інтелектуальний цикл . У кожному з цих циклів половина днів належить до так званих днів-плюс і половина –до днів –мінус . У 23-денному фізичному циклі перші одинадцять днів –це дні плюс , у такі дні можна і бажано займатися , наприклад , посилено спортом , здійснювати походи . Наступні одинадцять днів уже менш придатні для таких справ , людина легко стомлюється . Перші чотирнадцять днів 28- денного емоційного циклу різняться гарним настроєм , а наступні чотирнадцять днів – частіше гіршим . Для інтелектуального циклу характерні “ цікаві “ і “ нудні “ дні .
Найбільше значення мають критичні дні переходу від днів-плюс до днів-мінус . Усі три цикли починаються від дня народження із днів-плюс. День коли відбувається “ перемикання “ циклу, називають нульовим, або критичним днем . Цього дня , особливо якщо він є нульовим для фізичного й емоційного циклів , можуть траплятися всілякі нещастя і невдачі .
Ще в 30-ті роки дослідники проаналізували тисячу чотириста нещасних випадки .Було підраховано , що кожні шестеро з десяти , з ким сталися неприємності , постраждали в свої нульові ( для одного чи двох циклів ) дні . Дві третини всіх загиблих загинули в ті самі дні .
Дуже цікаві дослідження німецького хромобіолога Х.Фьольца . Вчений дійшов висновку: нам подобаються і ми легко запам’ятовуємо саме ті музичні мелодії, ритм яких найбільшою мірою відповідає нашому біологічному ритмові . Таким чином, вони є немовби внутрішнім камертоном музики , яку ми сприймаємо, і якщо вони збігаються, то людина з приємністю слухає мелодію . Така музика краще і сприймається і запам’ятовується .
БІОПОТЕНЦІАЛИ . БІОРИТМИ .
Біопотенціалами називають різницю електричних потенціалів , які виникають в клітинах , тканинах і органах живого організму . Біопотенціали окремих клітин сумуючись утворюють результуючу різницю потенціалів , зміна якої в часі характерна для організму ( біоритми ) .Цю різницю потенціалів можна зареєструвати .
Найбільш поширена реєстрація потенціалів серця ( ЕКГ-електрокардіографія ) , головного мозку ( ЕЕГ-електроенцефалографія ) , а також периферійних нервових стволів і м’язів ( ЕМГ-електроміографія ) .
Біопотенціали мозку- (0,01-0,50 )*10-3 В
Біопотенціали серця- (0,10-5,00 )*10-3 В
Біопотенціали м’язів- (0,01-50,0 )*10-3 В .
АЛЬФА РИТМИ
Електричні струми центральної нервової системи підкоряються певним ритмам .Знайдено кілька таких ритмів ( α , β , Δ ) . Особливо цікавить дослідників мозку один із них –альфа-ритм .Частота його вісім-дванадцять герців . Як тепер уже зрозуміло , він пов’язаний із найважливішими процесами , що відбуваються у нашому мозку .
Тут же хочеться зупинитись на одній цікавій гіпотезі , суть якої коротко зводиться до того , що альфа-ритм кори великих півкуль головного мозку живиться енергією магнітного поля Землі. Зустрічаючи життя, електромагнітні хвилі віддають йому свою енергію, чим підтримують і зміцнюють його в боротьбі за існування . Органічне життя тільки там і можливе , де є вільний доступ космічної радіації , бо життя - це пропускати крізь себе потік космічної енергії в її кінетичній формі .
Ритми , які ми спостерігаємо в біосфері , складалися в процесі еволюції під впливом зовнішнього середовища . А серед факторів , які могли впливати і , як ми вже знаємо , справді впливають на біологічний годинник в організмах , далеко не останню роль відіграє геомагнітне поле . Знаменно, що частота коливань поля має ту саму величину , що й альфа-ритм, - вісім-чотирнадцять герців .
МОЗОК .
Найдосконаліший представник матерії – мозок . Ключі до механізму роботи мозку сховані в нервових клітинах – нейронах , величезна армія яких - чотирнадцять – шістнадцять мільярдів – і становить те , що ми називаємо мислячим центром . Саме ці клітини сприймають і опрацьовують інформацію, яка надходить із зовнішнього світу із органів чуттів чи з інших нервових клітин .Інформація передається у формі електричних імпульсів по нервових волокнах і хімічних сигналів , а у відповідь по інших нервах розсилаються команди до дії у різні частини тіла .
Особливий біохімічний “ почерк “ робить кожну клітину унікальною. Окремі групи клітин виконують чітко виражені функції , керують , наприклад, диханням , сном , роботою серця . Клітини розташовані в глибині мозку , на ділянці , яку називають гіпоталамусом , “ відповідають “ за такі відчуття , як голод , спрага , агресивність .
Найголовніші функції мозку – мислення, мова, пам’ять – пов’язані переважно з тонким шаром сірої речовини , яка вкриває передню і бокові поверхні мозку й називається корою головного мозку .
А чи знаєте ви , що наш мозок зовсім нечутливий до болю ? Його можна подразнювати електричним струмом , навіть різати – людина не відчує болю .
ЕЛЕКТРОМАГНІТ . ПОСТІЙНІ МАГНІТИ .
Найбільш відомий очний магніт . Він призначений для діставання залізних ошурків , які можуть попасти в око . Електромагніт має форму овальної котушки , яка складається з великого числа витків товстого дроту, по якому пропускають постійний струм . Сердечником є тонкий стальний стержень , закріплений в центрі котушки . В ньому створюється сильне магнітне поле . Око пораненого розміщують прямо проти намагніченого стержня . Інородне залізне тіло може бути вийняте при вмиканні струму .
В організм можна штучно вводити феромагнетики , які дозволяють здійснювати напрямлене переміщення ліків , керуючи переміщенням препаратів в організмі з допомогою зовнішніх магнітів . Однак цей метод потребує точного вимірювання магнітних полів .
МАГНІТНЕ ПОЛЕ .
Магнітні поля різних органів людського організму дають велику інформацію про них , наприклад магнітограми дають інформацію про роботу серця навіть більш детальну ніж електрокардіограма . Передаються самі тонкі нюанси скорочення серцевого м’язу , із допомогою цього методу в ряді випадків простіше знайти пошкоджене місце . А зняти магнітограму легше, ніж електрокардіограму : досить піднести до грудей датчик магнітометра. Реєстрація магнітних полів дозволяє прослідкувати за рухом крові в судинах, за ходом біохімічних процесів в клітинах , встановити кількість заліза в легенях людей , які працюють в сталеливарній промисловості .
ЛЮДИНА І ЗІР
ЗІР
Дія електромагнітного випромінювання певної довжини хвилі на світлочутливі елементи сітчастої оболонки ока викликає відчуття світла. Сітківка складається з колбочок (7·106) і паличок (більше 100·106).Колбочки розміщені в центральній частині сітківки-в жовтій плямі, і особливо в його центральній ямці. Палички розміщені головним чином в периферійних частинах сітківки .
Палички мають значно більшу світлочутливість, але не забезпечують розрізнення кольорів. Колбочки мають менш низьку світлочутливість і починають реагувати тільки при відносно високій освітленості сітківки, однак вони забезпечують можливість більш детального бачення предметів, а також створюють відчуття кольору. Колбочки утворюють апарат центрального, денного і кольорового зору.
Нижня границя світлочутливості ока відповідає потоку енергії випромінювання, рівному 2·10-17 Дж/с (декільком десяткам фотонів за секунду). Верхня безболісно сприймаюча границя має порядок 2·10-5 Дж/с . Найбільш чутливе око до випромінювання жовто-зеленого кольору.
В основі зорового процесу лежать фотохімічні реакції ,які відбуваються в світлочутливих клітинах-палочках .В палочках під дією світла відбувається розпадання вміщеного в них зорового пурпура-родопсина .При цьому в клітині виникає нервовий імпульс . В темноті відбувається зворотній процес синтез родопсину .
Процеси кольорового бачення менш вивчені . Колбочковий апарат ока має троякого роду елементи ,спектральна чутливість яких максимальна по відношенню до випромінювання червоного , зеленого і синьо-фіолетового кольорів; імпульси від цих елементів незалежними шляхами передаються в головний мозок , де і утворюють єдине зорове відчуття .
ОКО І ТЕЛЕБАЧЕННЯ .
Для передавання зображень застосовується принцип розбивання зображення на невеликі ділянки . Світлова енергія ділянки перетворюється на електричний струм , але не одночасно , а послідовно в часі . Але як можна побачити зображення замість світлових імпульсів ?
Для одержання суцільного зображення на допомогу техніці приходить своєрідна особливість людського ока . Зорове відчуття завдяки інерційності зору триває в середньому близько 0,1 с , яким короткочасним не було б світлове подразнення . Отже ,якщо передати всі елементи , на які розкладено зображення, за проміжок часу ,який не перевищує 0,1 с , то в момент коли передаватиметься останнє зображення, світлове відчуття від першого елемента ще не встигне зникнути . У глядача створиться враження ,що всі світлові імпульси існують одночасно , і тому він побачить суцільне зображення . Через те , що зорове відчуття слабшає протягом часу , то , щоб запобігти мерехтінню зображення , треба всі елементи одного зображення передавати за проміжок часу коротший , ніж час інерції ока .Цей проміжок часу має бути тим меншим, чим більша яскравість зображення . У сучасних телевізорах яскравість екрана така, що мерехтіння зникає тод,і коли час передавання всіх елементів зображення, або, як кажуть, час передавання одного кадру, не перевищує 1/50 с .Крім того, швидке передавання кадру потрібне також для передавання без спотворень руху об’єкта .
СЛІПА ПЛЯМА НАШОГО ОКА .
Якщо вам скажуть , що в полі нашого зору є ділянка , яку ви зовсім не бачите , хоч вона знаходиться прямо перед вами , ви ,цьому звичайно не повірите . Чи можливо , щоб ми все життя не помічали такого великого недоліку свого зору ? Як це не дивно , але люди тільки в XVII ст. взнали що на сітківці їх очей існує “ сліпа пляма” ,про яку ніхто раніше не думав .Це те місце сітківки ,де зоровий нерв входить в очне яблуко і ще не розділяється на дрібні розгалуження ,які мають елементи , чутливі до світла .
Ми не помічаємо чорної дірки в полі нашого зору внаслідок довгочасної звички .Уява підсвідомо заповнює цю пустоту деталями оточуючого фону .
Крім того , обидві сліпі плями відповідають різним ділянкам поля зору кожного ока ; так що при баченні двома очима не буває проміжку в їх загальному полі зору .
Не думайте , що сліпа пляма нашого поля зору невелика ; коли ви дивитесь ( одним оком ) на будинок з відстані 10 м ,то , через сліпу пляму , не бачите досить великої частини його фасаду , яка має в діаметрі більше метра ; в ньому розміщується ціле вікно .А на небі залишається небаченим простір , рівний за площею 120 дискам повного Місяця .
БІНОКУЛЯРНИЙ ЗІР .
Людина розглядає оточуючий світ двома очима .Таке бачення називається бінокулярним ( двооке ) .Якщо людина бачить тільки одним оком , то подібне бачення називають монокулярним ( однооким ) .
Очі приводяться в рух системою особливих м’язів , і вісь ока може бути направлена на предмет спостерігання під різними кутами . Ця властивість наших очей називається конвергенцією .
Цікаво , що кожне око окремо сприймає і передає по нервовій системі в головний мозок зображення незалежно від другого . Але наше зорове сприйняття ці два зображення накладає одне на друге , і ми бачимо єдину , цілу картину об’єкта спостереження .
Чому наші очі сприймають різні зображення одного і того ж предмету? Центри зіниць очей знаходяться на певній відстані одна від одної ( базис зору) .Ось тому кожне око “ бачить “ розглядуваний предмет зі своєї точки зору , і природно , що зображення на сітківці ока отримуються різні .
Завдяки цій невідповідності точок зору правого і лівого ока ми бачимо рельєф розглядуваних предметів , їх об’ємність . Виникає так званий стереоскопічний ефект , і це зусилля , яке затрачається нашим зором на конвергенцію і акомодацію ,допомагає нам судити про ступінь дальності розглядуваних предметів .
ОКО .
Число палочок 7 млн штук
Число колбочок > 100 млн штук
Нижня границя потужності світлового потоку , яку сприймає око 2·10-17 Вт .
Верхня границя потужності світлового потоку , безхворобливо (безболісно ) , яку сприймає око 2·10-5 Вт.
Час інерції зору 0,05 с
Поле зору ока
125° по вертикалі
150° по горизонталі
двох очей 180° по горизонталі
Мінімальні розміри зображення на сітківці необхідні для чіткого бачення предмета 0,002 мм.
Час між послідовними кліпаннями ока :
чоловіки 2,8 с ,
жінки 3,8 с.
Кут для окремого бачення двох точок предмета - 1' (мінута) .
Основне заломлення світла відбувається на зовнішній поверхні рогівки (на межі її з повітрям ) .Тому із всіх заломлюючих середовищ рогівка має найбільшу оптичну силу , порядку 40 дптр .Оптична сила кришталика 16-20 дптр ,вологи передньої камери і скловидного тіла (разом ) 3-5 дптр .
Для побудови зображень предметів на сітківці ока і аналізу зв’язаних з ним явищ користуються так званим приведеним оком .Таке око має радіус передньої заломлюючої поверхні Rр=6,8 мм ,довжину по осі 23,4 мм. Показник заломлення 1,4 .Оптичний центр такого ока знаходиться на відстані 6,8 мм від вершини рогівки , а фокусна відстань , яка обчислюється від нього 16 мм , що відповідає оптичній силі ока 63 дптр .
ВПЛИВ РАДІАЦІЇ НА ЛЮДИНУ
РАДІАЦІЯ
Середня індивідуальна доза опромінення за рахунок всіх джерел випромінювання складає приблизно 350 мБер/рік. Нагромаджена на протязі всього життя доза , обумовлена природнім радіаційним фоном , перебуванням в приміщеннях , медичними препаратами 25-28 Бер,
Середня доза опромінення за рахунок космічного опромінення складає 30 мБер/рік ,а за рахунок радіонуклідів – 21 мБер/рік . Джерелами внутрішнього опромінення є радіонукліди сімей урану і торію а також радіонукліди 40 К, 14С і інші .Які потрапляють в організм з їжею водою повітрям . Вони формують еквівалентну дозу близько 37 мБер /рік.
Одноразова доза γ або рентгенівського опромінення всього організму людини з 50% смертним кінцем 4 –5 Гр (400 – 500 Бер) .
Одноразова доза γ або рентгенівського випромінювання , яка викликає смерть 5,5 – 7,5 Гр (550-750 Бер) .
ВЕЛИЧИНА ВИПРОМІНЮВАННЯ
|
ДЖЕРЕЛО ВИПРОМІНЮВАННЯ |
ЕКВІВАЛЕНТНА ДОЗА (мБер/рік) |
|
|
Медицинська рентгенодіагностика (рентгенографія , флюорографія і ін.). |
140 |
|
|
Теплоелектростанція на вугіллі потужністю 1000 МВт ( на відстані 20 км ). |
0,6 - 6 |
|
|
Атомна електростанція потужністю 1000 МВт (на відстані 20 км). |
0,01 – 0,1 |
|
|
Телебачення ( 4 години в день ). |
1 |
|
|
Політ на літаку ( на відстань 2000 км ). |
0,5 |
|
|
|
||
ПОСЛАБЛЕННЯ ІНТЕНСИВНОСТІ ОПРОМІНЕННЯ
Дерев’яний будинок в 4 – 10 раз .
Камінний будинок в 10 – 50 раз .
Льох , підвал в 50 – 100 раз .
Землянка ( земля 60 – 90 см ) в 200 – 300 раз.
Список використаної літератури
1. Історія фізики в середній школі. В.Н.Міщанський, Є.В.Савелові, 1981 рік.
2. Біофізика на уроках фізики. Ц.Б. Кац, 1988 рік.
3. Довідник по фізиці і техніці. А.С.Єнохович, 1983 рік.
4. Бесіди по фізиці. М.І.Блудов, 1971 рік.
5. Занимательная фізика. Кн.1,2. Перельман Я.І., 1976 рік.
6. О.П.Меркулов. За моделями природи. Київ. 1976 рік.
7. М.Васильєв. В глибини невичерпного. Київ. 1978 рік.
8. Г.Р.Іваницький. Світ очима біофізика. Москва. 1985р.
9. М.О.Сорока. З перехресть дивовижного. Київ. 1971 рік.
10.В. Мезенцев. Енциклопедія чудес. Київ . 1986 рік.
СПИСОК ПОВІДОМЛЕНЬ
(ДЕТАЛЬНИЙ ЗМІСТ)
ЛЮДИНА МЕХАНІЧНА
Ходьба 5
Біг 5
Сильніше самого себе 6
Прискорення в ліфті 7
Прискорення в авіації 7
Прості механізми 8
Деформації 8
Потужність 8
Прискорення 9
Транспорт і хвороба руху 9
Енергетичні затрати при різних видах діяльності 11
Стандартна людина 11
Склад тіла людини 12
Склад органів людини 12
ЛЮДИНА І АТМОСФЕРА
Ходьба по болоті 14
Дихання 14
Тазобедренне з’єднання 14
Людина і природа 15
Нейрони, рецептори 16
ТЕПЛОВІ ЯВИЩА В ЖИТТІ ЛЮДИНИ
Тепловий двигун людини 16
Теплота згоряння добового раціону їжі 17
Дифузія 18
Перетворення їжі 19
Дихання 19
Кесонна хвороба 19
Капілярні явища 19
Температура 20
Випаровування 20
Вологість 20
Спека і холод 20
Закон збереження енергії 21
ГОЛОСОВИЙ І СЛУХОВИЙ АПАРАТ ЛЮДИНИ
Голосовий апарат людини 21
Вухо 22
Курйози слуху 23
Де цвіркає коник 24
Метод вистукування – перкусія 24
Вислуховування – аускультація 24
ЛЮДИНА ЕЛЕКТРИЧНА
Фонокардіографія 25
Ультразвук 25
Електропровідність 25
Конденсатор 26
З’єднання провідників 26
Повний опір 26
Статика 26
Постійний струм 27
Електроанестезія і електросон 27
Інформація 27
Дії електричного струму 28
Характер змінного струму 28
ЛЮДИНА МАГНІТНА
Три небезпечних цикли 28
Біопотенціали. Біоритми. 29
Альфа ритми 30
Мозок 30
Електромагніт. Постійні магніти. 31
Магнітне поле 31
ЛЮДИНА І ЗІР
Зір 31
Око і телебачення 32
Сліпа пляма нашого ока 33
Бінокулярний зір 33
Око 34
ВПЛИВ РАДІАЦІЇ НА ЛЮДИНУ
Радіація 34
Величина випромінювання 35
Послаблення інтенсивності опромінення 35
1
-
Дякую за роботу і систематизацію матеріалу. Думаю, що кожен вчитель-фізик знайде для себе щось корисне. -
Дякую, Дуже цікавий матеріал, на уроках дітей можна зацікавити.
про публікацію авторської розробки
Додати розробку