физика в живой природе. Физика в живой природе. Введение. Биолог изучает, и листья, и траву, Гармонию природы, Он видит наяву. А физиктеоретик, и завтра и вчера, Природу объясняет, На кончике пера! 1.
 Скачать 1.84 Mb.
|
|
3 ВВЕДЕНИЕ. Биолог изучает, И листья, и траву, Гармонию природы, Он видит наяву. А физик-теоретик, И завтра и вчера, Природу объясняет, На кончике пера! [1]. Мы сами и все, что нас окружает, - это живая и не живая природа. Простейшие живые организмы сложнее любых объектов неживой природы. В какой же мере законы физики проявляются в живой природе? Как взаимодействуют физика и биология? На эти вопросы я хочу ответить. Цель моей работы: Провести исследование физических явлений в живой природе и возможности их использования в повседневной жизни. Для достижения данной цели я поставил следующие задачи: 1. Расширить кругозор по наукам изучающих природу. 2. Найти сведения о физических явлениях в окружающем мире. 3. Подобрать интересные факты из жизни животных, птиц и насекомых, подтверждающих, что в природе всё взаимосвязано. 4. Показать применение этих фактов для более полного понимания живой природы и повседневной жизни. 5. Изготовить ознакомительный плакат по данной теме. Объект исследования – живая природа. Новизна и практическое значение: 1. Полученную информацию можно использовать на уроках физики, биологии и географии, в рамках внеклассной работы, проведения конкурсов, викторин и олимпиад. 2. Расширение кругозора учащихся всех возрастов. 3. Повышение интереса к науке физике. Актуальность исследования: Природа многообразна и интересна. Если мы научимся понимать её, находить связи с другими науками и применять знания в повседневной жизни, то очень многому сможем научиться у природы. Выдвинутая гипотеза: В живой природе можно найти все физические явления: механические, оптические, звуковые, электрические, магнитные и тепловые. Если внимательно наблюдать, можно очень многое узнать и использовать. 4 I. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ. 1.1. Физика в живом организме. В живом организме физическое явление и физическая закономерность часто выступают как существенная сторона физического процесса. 1.1.1. Равнодействующая сила. Например, натяжение биссусных нитей (прочные белковые нити) мидии создаёт равнодействующую силу, обеспечивающую прочное прикрепление моллюска к камню, свае и .т.д.. А сидящий на дереве дятел упирается хвостом в неровности коры. Вес птицы (Р) разлагается на две составляющие: лапы испытывают растяжение (F 2 ), а хвост – сжатие (F 1 ).[Приложение 1]. 1.1.2. Рычаги. Кости животных и человека выполняют наряду с другими функциями ещё и функции рычагов, обеспечивая выигрыш в силе или в скорости движения. Например, череп человека - рычага первого рода. Здесь сила (F), затылочных мышц приложена к длинному плечу рычага – получен выигрыш в силе Предплечье – рычаг второго рода, дает проигрыш в силе, но выигрыш в скорости перемещения примерно в 10 раз. Получается, предплечье – это «рычаг скорости». Примером «рычага силы» может служить действие свода стопы при подъёме на полупальцы. Сила (F) ахиллова сухожилия приложена к длинному плечу рычага – получен выигрыш в силе. Рычаги можно встретить и в мире растений. Например, рычаг, образованный тычинкой цветка шалфея, способствует опылению этого растения насекомыми. [Приложение 1]. 1.1.3. Клин. Назначение другого простейшего механизма – клина в живой природе сходно с его использованием в технике и быту: он – основа колющих и режущих «инструментов» (зубы, когти, клюв и т.п.). [Приложение 1]. 1.1.4. Поверхностное натяжение. Некоторые насекомые, например водомерки и василиск способны передвигаться по воде, удерживаясь на её поверхности за счет сил поверхностного натяжения. Вес водомерок уравновешивается поверхностным натяжением, сила которого превышает вес тела насекомого. Кроме этого тело и кончики ног водомерок покрыты жесткими не смачиваемыми в воде волосками. 5 Василиску удержаться на воде и бегать по ней помогают частые удары лапками под нужным углом, с раскрытыми на них перепонками. [Приложение 1]. 1.1.5. Атмосферное давление. Обратно пропорциональная зависимость между объемом и давлением газа создает необходимые для вдоха и выдоха разности давлений атмосферного воздуха и воздуха в легких при соответствующих изменениях объёма грудной клетки. Присоски, которыми обладают пиявки, головоногие и другие представляют собой полушарообразные небольшие части с липкими краями и сильно развитой мускулатурой. Края их прилипают к добыче, либо к опоре, затем объем присоски при помощи мускул увеличивается, а давление внутри ее падает, вследствие этого атмосферное давление (или давление воды) сильно прижимает присоску к поверхности. У рыб-прилипал - акульи реморы (присоски), верхний плавник образует присоску с карманами, которой они прикрепляются к крупной рыбе. Она подплывает к акуле снизу и с помощью сокращения мышц создает безвоздушное пространство между поверхностью акулы и поверхностью диска. Таким образом, между впадинами диска и кожей акулы создаются полости с неполным вакуумом. Но если начать отдирать прилипалу от акулы, то карманы становятся глубже, давление в них падает и отодрать присоску становится практически невозможно.[2] [Приложение 2]. 1.1.6. Капиллярность. Немаловажную роль в живой природе играет явление капиллярности: им в значительной мере обусловлен подъем питательного раствора в стволе растения, жидкой пищи по хоботку насекомых. [Приложение 2]. 1.1.7. Архимедова сила. Важным фактором в жизни водоплавающих птиц является наличие толстого слоя перьев и пуха, не пропускающего воды. В нём содержится много воздуха; благодаря этому своеобразному воздушному пузырю, окружающему всё тело птицы, её средняя плотность оказывается очень малой. Этим объясняется тот факт, что все водоплавающие мало погружаются в воду при плавании. Плавательный пузырь у рыб единственная часть тела, которая обладает заметной сжимаемостью; сжимая пузырь усилиями грудных и брюшных мышц, рыба меняет объём своего тела и тем самым среднюю плотность, благодаря чему она может в определенных пределах регулировать глубину своего погружения. [Приложение 2]. 1.1.8. Тепловые явления. Крокодилы, находясь на суше, открывают пасть, чтобы увеличить теплоотдачу путём испарения. Если становится очень жарко, они уходят в воду. 6 Под белой шкурой медведя скрывается черная кожа – для притяжения солнечных лучей. Солнечный свет пробивается до нее через толстую шубу через полые шерстинки и передает тепло. [3] У слонов уши выполняют функцию радиатора, то есть охлаждают организм — с обратной стороны ушей расположена густая сеть кровеносных сосудов. Помахивая ушами, слоны остужают проходящую через них кровь, а та несет прохладу всему организму. [4] У тукана функцию радиатора выполняет клюв. Когда становится жарко, клюв тукана быстро нагревается благодаря большому количеству кровеносных сосудов, принимая на себя тепло тела. А избыточная тепловая энергия затем рассеивается в воздухе. [Приложение 2]. 1.1.9. Собирающая линза. Физические явления лежат в основе действия органов зрения: светопреломляющая система глаза (роговица, хрусталик, стекловидное тело) устроена как собирающая линза. [Приложение 2]. 1.1.10. Рупор и манометр. Звуковоспринимающий аппарат – ухо представляет собой сочетание рупора (наружное ухо) и чувствительного манометра (среднее ухо) с резонансной системой внутреннего уха (волокна основной мембраны улитки). [Приложение 3]. 1.1.11. Электрические явления. Электрический скат, угорь и сом способны вырабатывать электричество. У них есть специальный орган, к которому идут толстые нервные стволы от спинного мозга. Первым, кто сравнил электрический удар ската с ударом построенной им батареи, был Алессандро Вольт. Скаты являются живыми электростанциями, вырабатывающими напряжение около 50-60 вольт и дающими разрядный ток 10 ампер. Самые сильные разряды производит южно американский электрический угорь. Они достигают 500-600 вольт. Такое напряжение способно свалить с ног лошадь.[5] [Приложение 3]. 1.1.12. Магнитные явления. Морские черепахи могут проплывать сотни и даже тысячи километров в поисках пищи. Но когда приходит время откладывать яйца, они безошибочно возвращаются именно на тот пляж, где сами появились на свет. Как оказалось, у черепах есть органы чувств, которые позволяют им ощущать магнитное поле Земли и фиксировать его конфигурацию в родных местах. Кроме черепах на это способны перелетные птицы, некоторые виды рыб, несколько видов насекомых и бактерии. [6] [Приложение 3]. 7 1.2.Аналогии в живой природе и технике. Прообразы многих технических устройств можно найти в живой природе. 1.2.1. Реактивное движение. Например, «живая ракета» - кальмар «сконструирован» природой за тысячелетия до создания человеком подобных аппаратов. Движение ракеты возникает за счет реакции вытекающей струи газов, а у кальмара движение возникает за счет реакции струи воды, выбрасываемой животным через воронку при сокращении мантийной полости. По принципу реактивного движения перемещаются осьминоги и медузы. По этому принципу летают ракеты и работают газотурбинные двигатели (реактивные). Инженеры создали водомётный движитель (устройство, преобразующее энергию двигателя, в полезную работу по перемещению транспортного средства), т.е. водяной насос, работающий под водой. У него сила, движущая судно, создаётся выталкиваемой из него струёй воды (реактивная тяга). [Приложение 3]. 1.2.2. Глубоководные аналоги. Современная техника позволила создать подводные аппараты, с помощью которых человек начал опускаться на большую глубину и изучать жизнь океана. При построении первых глубоководных подводных лодок — батискафов — ученые пользовались принципом функционирования подводного жилища паука серебрянки. Из всех пауков только он живет под водой. Но поскольку серебрянка, как все пауки, дышит воздухом, то приходится ему строить из паутины куполообразный дом, заполненный воздухом. Время от времени паук пополняет запасы воздуха, принося его с поверхности водоемов. Запасшись им, серебрянка неделями не покидает своего жилища. [Приложение 3]. 1.2.3. Механические явления. Движение - основное свойство живой материи. Движутся молекулы и атомы, движутся насекомые и животные, движется наша планета Земля и практически всё на ней. Из наземных животных быстрее всех бегает гепард – 33 метра в секунду. Из водных животных самое быстрое – Парусник (рыба), проплывающая до 31 метра в секунду. Из птиц самая быстрая - сапсан до 108 метров в секунду. Самое медленное из всех животных – улитка: она проползает 1,5 миллиметра в секунду. Птицы. Реализация идей полета человека началась с изучения механизма полета птиц, летучих мышей и насекомых. Еще в трудах Леонардо да Винчи есть схемы и зарисовки летательных аппаратов с машущими крыльями. Александр Федорович Можайский – 8 военный деятель, изобретатель, пионер авиации также тщательно изучал строение птиц, прежде чем построил свой первый самолет с неподвижно раскрытыми крыльями. И это не случайно, так как действительно крыло птицы – чудо конструкции. Оно поражает прочностью и легкостью. На основании исследования полёта птиц появилась авиация. Николай Егорович Жуковский - основоположник современной гидро- и аэродинамики, изучив механизм полёта птиц и условия, позволяющие им парить в воздухе, построил легкий самолет АИР - 1. Прогресс в самолетостроении привел к тому, что воздушные лайнеры, превзошли птицу по скорости, высоте и дальности полета. Однако, по экономичности даже самые лучшие из них отстают от птиц. Например, летательный аппарат аиста в 10 раз экономичнее, чем у самолета ИЛ –18 или ТУ –144. Есть еще чему поучиться у птиц. Дело в том, что у этих созданий все предназначено для полета: обтекаемые формы тела, особые свойства перьев и уникальное строение крыльев, определенные объемы легких и воздушных мешков, легкая «конструкцией» скелета. Например, орлы, ястребы, коршуны могут держаться на одной высоте, не работая при этом крыльями. «Парящая» в высоте птица поддерживается восходящими конвекционными потоками тёплого воздуха и держится на неподвижно распростёртых крыльях, опираясь на эти потоки. [Приложение 3]. Уникальными летчиками считаются и насекомые. Стрекозы. Извечной проблемой самолетов было постоянное вредное колебание крыльев, которые довольно часто ломались из-за этого, что приводило к катастрофам. Такое явление получило название флаттер. Причиной флаттера, как выяснилось позже, являлось несовпадение центра жёсткости с центром давления и недостаточная жёсткость конструкции крыла. Если посмотреть на крылья стрекозы - на них есть темные утолщения, которые устраняют вредные колебания при полете, эдакий флаттерный груз. Авиаконструкторы переняли эту идею, и проблема решилась сама собой.[7] Также стрекоза стала прообразом вертолета. Как и насекомое, машина взлетает с места без предварительного разбега, «зависает» в воздухе, садится без пробега. Ее удивительные летательные способности вдохновляли, в частности, изобретателя Игоря Сикорского. Один из его вертолетов был почти точной копией стрекозы: в распоряжении ученого были 2000 воссозданных на компьютере маневров стрекозы в воздухе. [8] [Приложение 4]. 9 Колибри. У этой птицы есть чему поучиться человеку. Колибри в отличии от стрекозы имеет только два крыла. Самые мелкие птицы на Земле являются мастерами полета высокого класса. Они могут летать практически в любом направлении, зависать в воздухе, совершать вертикальный взлет и посадку. Колибри превосходят все виды птиц тем, что могут останавливаться на одном месте надолго и без видимых усилий. Это единственная птица в мире, которая может лететь назад. Колибри используют стиль полета, который является промежуточным между стилем птиц и стилем насекомых. Во время «полета на месте» колибри приходится выписывать крыльями восьмерку. Благодаря этому птица держится в воздухе в вертикальном положении. Разгон до максимальной скорости и мгновенная остановка у этих птиц происходит практически мгновенно, всего лишь за несколько секунд. [9] Совы. Особые эластичные и пористые кончики перьев на задней кромке крыльев совы умеют поглощать и подавлять большую часть звуковых колебаний, возникающих во время полета, что делает этих ночных хищников бесшумными во время охоты. Если скопировать этот звукопоглощающий механизм, присутствующий в крыльях совы, то можно создать новые типы покрытий из волокон с переменной жесткостью, которые можно будет использовать в качестве основы для обшивки крыльев и фюзеляжа самолетов, а также бортов кораблей. [10] [Приложение 4]. 1.2.4. Сила трения. Необходимым условием жизни животных и насекомых является надёжное «сцепление» их с поверхностью. Оно достигается благодаря когтям, острыми краями копыт, шипам, щетинкам, чешуйкам, усикам, хоботам, цепким хвостам и др. А вот морские животные интересны тем, что умудряются двигаться в плотной воде со скоростями, порой недоступными даже для полета в воздухе. Создавая новые самолеты, корабли, подводные лодки, конструкторы создают им обтекаемые форы, скопированные с лучших пловцов животного мира: китов, дельфинов, тунцов. [Приложение 4]. Дельфины. Дельфины двигаются в воде без особых усилий со скоростью до 60 км/ч, испытывая минимальное сопротивление воды. Секрет такой скорости дельфинов зависит от строения их эластичной и упругой кожи. 10 С 1960г. изготавливаются покрытия, подобные «дельфиньей коже» - «ламинфло». Первые опыты с торпедой и катером показали уменьшение сопротивления воды на 40-60% . [2,11] Глиссер (легкое быстроходное судно) по форме корпуса похожий на дельфина был построен компанией Innespace в 2001 году.Он красив и быстро катается, имея возможность, натурально, по-дельфиньи играть в волнах, помахивая плавничком. Корпус сделан из поликарбоната. Мотор при этом очень мощный. [Приложение 4]. Акулы. Скорости этих рыб достигают десятков километров в час, например, скорость голубой акулы около 36 км/ч. В отличие от дельфинов кожа акулы похожа на наждачную бумагу. Зубчатая чешуя, с множеством бороздок, оказывает акуле двойную услугу. Во- первых, тело акулы становится более обтекаемым, что уменьшает сопротивление воды. Во-вторых, когда акула плывет, чешуйки шевелятся, из-за чего паразиты не могут на них поселиться. Ученым уже удалось создать плавательный костюм, верхний слой которого имитирует кожу акулы. Благодаря свойству чешуек, скорость пловца возрастает примерно на три процента. По мнению специалистов, те же принципы можно использовать в кораблестроении и автомобильной промышленности, чтобы уменьшить сопротивление трения и сэкономить до 4,5 млн. тонн топлива в полетах и около 2000 тонн в год в морских рейсах. [Приложение 4]. Киты. Японские инженеры и биологи установили в результате многочисленных экспериментов, что форма тела кита совершеннее формы современных судов. Его голова имеет грушеобразную форму, которая более приспособлена к перемещению в воде, нежели ножеобразные носы современных судов. И тогда судостроители построили океанский лайнер, придав ему форму этого крупного животного. Благодаря этому инженерам удалось на четверть уменьшить мощность его двигателей, хотя этот корабль обладал той же грузоподъемностью и скоростью, что и обычный. Благодаря учению гидродинамических особенностей китов и рыб, удалось создать особую обшивку торпед, которая при той же мощности двигателя обеспечивает повышение скорости на 20 — 25%. [Приложение 5]. Птицы. Чтобы уменьшить силу трения и силу сопротивления воздуха, многие перелетные птицы во время длительных путешествий выстраиваются в клин или косяк. Более сильная 11 летит впереди. Ее тело рассекает воздух, как киль корабля. Остальные выстраиваются по обе стороны от нее, инстинктивно сохраняя острый угол, потому что в таком положении сила сопротивления минимальна, и птицы могут лететь легко и быстро. Интересно то, что построением клином дает возможность всем птицам иметь максимальный обзор и пернатые регулируют свое положение, чтобы попасть в восходящую часть воздушного вихря, образуемого крыльями впереди летящей птицы.[2] Пилоты самолетов тратят долгие годы, чтобы научиться летать клинообразной эскадрильей, а птицы наделены этой способностью с рождения. Интересно, что такое построение в эскадрилье реально экономит топливо у самолетов. [Приложение 5]. Геккон. Лапки гекконов снабжены пластинками, на которых поперечными рядами располагаются щеточки, состоящие из миллионов микроскопических многовершинных волосков. Всего один небольшой сдвиг волосков с места позволяет ящеркам спокойно отцепить лапу от поверхности. Благодаря своей ничтожно малой величине эти крючкоюбразные выросты способны охватывать самые мельчайшие неровности поверхности, что в сочетании с когтями позволяет ящерице легко передвигаться по гладким наклонным и вертикальным поверхностям. После того как тайна гекконов была раскрыта, ученые создали сверхлипкую ткань Geckskin. Образец нового материала при площади контакта с ровной поверхностью всего в 100 квадратных сантиметров выдержал усилие в 2950 ньютонов (300,8 килограмма). Ткань не оставляет пятен, легко удаляется, позволяя тем самым снять приклеенный предмет. Также ученые придумали специальные перчатки с присосками, надев которые любой человек может вскарабкаться на вертикальную стену. Силиконовые присоски перчаток, как и лапы геккона, покрыты тысячами волосков, и благодаря межмолекулярному притяжению материал словно приклеивается к поверхности. [Приложение 5]. Бобры. Известно, что бобры перегрызают толстые деревья. Почему зубы бобра не тупятся при этом? Зуб бобра состоит из нескольких слоев различной твердости. Когда бобр грызет дерево, прочная эмаль, покрывающая верхний участок зуба, испытывает большую нагрузку, а остальная, сравнительно мягкая ткань — меньшую. В результате весь зуб стачивается равномерно и угол заострения остается неизменным. [Приложение 5]. На этом принципе основана работа самозатачивающихся инструментов. 12 1.2.5. Животные - аэропланы. Интересно строение тела белок-летяг, шерстокрылов и летающих лягушек. Они пользуются своими летательными перепонками для того, чтобы совершать большие прыжки – «планирующие спуски», как выражаются авиаторы. Так, белки-летяги могут перепрыгивать расстояние до 20 - 30м с верхушки одного дерева к нижним ветвям другого. Скорее всего, аэропланы устроены вовсе не по типу птицы, как обыкновенно думают, - а именно по типу белок-летяг, шерстокрылов и летающих лягушек.[12] Вингсьют (аналог белки – летяги для экстремалов)— специальный костюм-крыло, конструкция которого позволяет набегающим потоком воздуха наполнять крылья между ногами, руками и телом пилота, создавая тем самым аэродинамический профиль. Это дает возможность выполнять планирующие полёты. [13] [Приложение 5]. 1.2.6. Амортизаторы. Дятел. Средняя скорость нанесения ударов дятлом — 20-25 движений за секунду. Общее количество ударов, наносимое дятлом по дереву в день — 8000-12000. Голова дятла движется со скоростью, в два раза превышающей среднюю скорость пули, вылетающей из дула пистолета. Измерения показывают, что перегрузки, испытываемые дятлом, достигают 1000 – 1200 g. Это гораздо больше, чем могут выдержать организмы других животных, включая человека. Наибольшая (кратковременная) перегрузка автомобиля, при которой человеку удалось выжить - 179,8g. Летчики, выполняющие фигуры высшего пилотажа, получают перегрузки вплоть до 12 g. А дятлы каждый день они добровольно подвергают себя этим чудовищным перегрузкам. Его сверхтвердый клюв ударяет в ствол строго перпендикулярно, не сгибается и не вибрирует от удара. Амортизационная система дятла включает: вязкую внутричерепную жидкость между черепной коробкой и мозгом, эластичный клюв, жилистую и пружинистую подъязычную кость (гиоид - хрящь), а также особую губчатую кость в голове. Получается что вибрации, которые не удалось погасить черепной жидкости и гиоду, «успокаивает» губчатое вещество костей. Защищены от удара и глаза птицы. При ударе о дерево на глаз дятла опускается третье веко (мигательная перепонка). Она оберегает глазное яблоко от вибрации, не допуская расслоения сетчатки. [14] [Приложение 5]. Скопировав эти механизмы, инженеры смогли создать различные аппараты, в том числе и те, что защищают черные ящики в самолетах от разрушения в случае катастрофы. 13 Рыба-меч. Интересный амортизатор есть у меч-рыбы. Она может пробить своим острым "носом" деревянную лодку, но сама же от этого не пострадает. Дело в том, что в основании меча имеется специальная полость, заполненная жиром, что служит для рыбы гидравлическим амортизатором. Между позвонками рыбы есть очень толстые хрящевые прокладки, которые смягчают удар подобно буферам у вагонов. [2] [Приложение 5]. 1.2.7. Оптические явления. Муха. В конструкции измерителя скорости самолета использованы принципы функционирования сложного глаза насекомых: по разности времени появления изображения в простых глазках насекомое улавливает перемещение предмета. Основываясь на этом принципе, конструкторы создали прибор, способный мгновенно измерять скорость самолетов, попавших в поле его зрения. Был создан измеритель путевой скорости самолета относительно Земли. Была разработана фотокамера «мушиный глаз» для особо точных репродукций с оригиналов. Такая камера отличается высокой разрешающей способностью и большой скоростью съемки. [Приложение 6]. Кошка. Глаза у кошки обладают удивительным свойством: они светятся в темноте. Это свечение – физическое явления, называемое фотолюминесценцией (свечение, возбуждаемое в среде светом разной длиной волны). Поглощая внешний свет, глаза кошки испускают свет фотолюминесценции с длинами волн, соответствующими зеленому участку спектра; поэтому они становятся зелеными и светятся зеленым светом. Принципы их зрения были использованы при разработке приборов ночного видения. Кошачьи глаза легли в основу еще одного изобретения — светоотражателя. Его придумал англичанин Перси Шо, когда на темной трассе увидел отражение фар своей машины в глазах кошки. Изобретение «кошачий глаз», подсвечивающее дорогу устройство, было запатентовано в 1934 году и вскоре появилось на дорогах Великобритании, увеличив их безопасность. [Приложение 6]. 1.2.8. Звуковые явления. Мир полон звуков. Поют птицы и работает радио, шумит трава и лает собака. Мы слышим только малую часть из всех звуков (ухо человека воспринимает звуки частотой от16 до 20000Герц). Инфразвук и ультразвук мы не слышим. Чего не скажешь о других. Летучая мышь. Летучие мыши помогли ученым открыть эхолокацию — способ определения положения объекта в пространстве по времени задержки возвращений отраженной волны. 14 Они охотятся ночью, вслушиваясь в темноту. Посылая ультразвуковые сигналы, они определяют размеры, скорость и направление полёта добычи, ориентируясь в радиусе около 6 м. Ученые создали ряд приборов, в том числе сонар для подводных объектов и морского дна. К эхолокации способны не только летучие мыши, но и киты, дельфины, в меньшей степени некоторые птицы, землеройки и мадагаскарский еж. Недавно британские инженеры из Саутгемптонского университета представили новый тип радара, который позволит извлекать лыжников из-под лавин и шахтеров из подземных завалов. [8] [Приложение 6]. Дельфины. Звуколокационный аппарат дельфинов превосходит существующие в технике подобные устройства - высокочувствительные технические системы гидроакустического поиска и обнаружения. С его помощью дельфины обнаруживают рыбу на расстоянии до 3 км, воспринимая как низкочастотные сигналы, так и высокочастотные. Эхолокатор дельфина поражает необыкновенной точностью. На расстоянии, например, 20 - 30 м дельфин безошибочно указывает место, где упала дробинка диаметром 4 мм. Кроме месторасположения предмета дельфины могут различать форму предмета, их величину, структуру, а также скорость и направление движения. [Приложение 6]. Тигры. Сейчас ведутся разработки нового типа оружия, способного вводить войска противника в шоковое состояние с помощью ультразвука. Этот принцип воздействия был позаимствован у тигров. Рев хищника содержит ультранизкие частоты, которые хотя и не воспринимаются человеком как звук, оказывают на него паралитическое воздействие. [Приложение 6]. Рыбы. Нильская рыба мормирус, имея у хвоста орган, генерирующий электрические колебания, а у спинного плавника – орган, принимающий сигналы, способна ориентироваться в мутной воде. Подобным образом действуют изобретенные человеком радиолокаторы. [Приложение 6]. Медузы. Задолго до начала шторма медузы спешат укрыться в безопасном месте. Сигналом к этому служат инфразвуки, возникающие от трения волн о воздух. В результате изучения данного явления был сконструирован прибор, позволяющий определить направление шторма и силу задолго до его начала (примерно за 15 часов). 15 Совы. Совы наделены острым слухом и хорошим зрением, что позволяет им быть прекрасными охотниками. У сов голова как спутниковая тарелка, перья на «лице» помогают ей улавливать и перенаправлять звук к ушам. Они не только улавливают малейшие шорохи, но и определяют местонахождение источника звука. [8] Радары (радиолокационные установки) были созданы несколько десятков лет назад. С их помощью по эхо-сигналу, отраженному от удаленного объекта, устанавливают местонахождение объекта, направление и скорость его движения. Природа в своей мастерской создала подобную систему намного раньше, чем человек, только вместо радиоволн живые модели пользуются звуковыми. Выявление и изучение аналогий в живой природе и технике и использование этих аналогий для решения разнообразных инженерных проблем – задача перспективной науки - бионики. Символом бионики стал математический знак интеграла, на концах которого – скальпель (орудие биолога) и паяльник (орудие техника). 16 II. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Изучение физики природных явлений имеет, прежде всего, огромную познавательную ценность. Каждый рассмотренный мною пример достоин более подробного изучения. Природа - эта гигантская физическая лаборатория. В наше время человек, вооруженный комплексом современных научных знаний и прекрасными измерительными приборами и устройствами, уже в состоянии заглянуть в самые сокровенные тайники природы. Поэтому именно теперь он способен многое взять от природы, способен многому у нее научиться. Мы учимся видеть красоту в физике и, более того, учимся вообще более глубоко чувствовать прекрасное. В этом состоит эстетическая ценность изучения физики природы. Наконец, не надо забывать, что понимание процессов, происходящих в природе, является залогом бережного отношения к ней, что особенно важно в наше время, когда вооруженный мощной техникой человек в состоянии не только искалечить, но и вообще погубить земную природу. Я расширил свой кругозор. Нашел сведения о физических явлениях в окружающем мире. Подобрал интересные факты из жизни животных, птиц и насекомых, подтверждающих, что в природе всё взаимосвязано. Показал применение этих фактов для более полного понимания живой природы и повседневной жизни. И проделав огромную работу, я изготовил презентацию и ознакомительный плакат по данной теме. [Приложение 7] Во время проведения «Недели физики» в нашей школе планирую выступать перед учащимися разных классов для повышения их интереса к науке физики. Моя гипотеза верна. Все физические явления нашли своё отражение в живой природе. Мир этих явлений интересен, загадочен, многообразен. Изучайте и узнавайте о нём больше. Удивляйтесь, любите жизнь и всё в ней. 17 СПИСОК ИСТОЧНИКОВ. 1. http://estestvoznanie-gimn57.blogspot.ru/2012/05/blog-post_2302.html - Марк Львовский 2. https://fishki.net/1628136-jelementarnaja-fizika-v-zhivoj-prirode-pojmyot-dazhe-jaselnaja- gruppa.html - Элементарная физика в живой природе. 3. http://nevozmozhnogo.net/faktyi/kakogo-tsveta-kozha-belogo-medvedya.html - Какого цвета кожа белого медведя? 4. https://zooclub.ru/faq/show.php?id=3876 - Почему у слонов такие большие уши? 5. https://www.nkj.ru/archive/articles/10425/ - Электрические рыбы. 6. https://geektimes.ru/post/281524/ - Морские черепахи. 7. https://geektimes.ru/post/282548/- Физика в мире животных: стрекозы и их полет. 8. https://www.moya-planeta.ru/travel/view/chemu_my_uchimsya_u_prirody_9032/ - Чему мы учимся у природы. 9. https://5cek.livejournal.com/502148.html - Колибри и ее полет. 10. http://www.nexplorer.ru/news__11910.htm - Интересные факты о совах. 11. https://geektimes.ru/post/281748/ - Физика в мире животных: дельфины. 12. http://iknigi.net/avtor-yakov-perelman/79193-zanimatelnaya-fizika-kniga-1-yakov- perelman/read/page-4.html - Я.И. Перельман. Занимательная физика. Книга 1. Животные-аэропланы. 13. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D1%81%D1%8C%D1 %8E%D1%82 - Вингсьют. 14. http://vladmama.ru/forum/viewtopic.php?f=1397&t=232989 - Физика в мире животных: дятел и его «отбойный молоток». 15. В. М. Варикаш, Б. А. Кимбар, И. М. Варикаш - Физика в живой природе, Минск "Народная асвета", 1984г. 16. Диафильм «Физика в живой природе», автор Ю. Царев, Москва, 1970г. 18 IV. ПРИЛОЖЕНИЕ. Приложение 1. Равнодействующая сила. Рычаги. Клин. Поверхностное натяжение. 19 Приложение 2. Атмосферное давление. Капиллярность. Архимедова сила. Тепловые явления. Собирающая линза. 20 Приложение 3. Рупор и манометр. Электрические явления. Магнитные явления. Реактивное движение. Глубоководные аналоги. Птицы. 21 Приложение 4. Стрекоза. Совы. Сила трения. Дельфины. Глиссер. Акулы. 22 Приложение 5. Киты. Птицы. Геккон. Бобры. Животные - аэропланы. Амортизаторы. 23 Приложение 6. Оптические явления. Кошка. Муха. Звуковые явления. Летучая мышь. Дельфин. Мормирус. Тигр. Сова. Радары. Эхолокаторы. Сонары. Гидролокаторы. 24 Приложение 7. Презентация «Физика в живой природе» Плакат «Физика в живой природе». |