Почему человек плавает с точки зрения физики

Сама_Невинность (26) 7 (84728) 11 66 149 8 лет

в нас воздух — раз.
virsmas spraiguma spēks (я давно на русском не училась)
ну и мы выталкиваем столько же, сколько весим. это же всё в книгах красиво написано, не?

Ништяк (29) 7 (63309) 9 73 198 8 лет

Ladderok 3 (888) 4 10 8 лет

Хоть человек и состоит большей частью из воды (60-80%), но плотность его тела все же больше плотности воды в обычных условиях, и поэтому мы, не умея плавать, легко можем утонуть. Существуют, однако, водоемы, где риск уйти под воду минимален. Примером может служить Мертвое море. Концентрация раствора солей в нем настолько велика, что выталкивающая сила может удерживать человека на поверхности без каких-либо усилий с его стороны.

genacvali77 4 (2442) 33 58 8 лет

скорее с точки зрения инстинкта самосохранения )

DEF SHOCKE PLAY (27) 6 (15924) 3 27 73 8 лет

потому что наши лёгкие как надувные балоны, когда мы выпускаем воздух мы тонем, когда набираем воздух нет..

Yeezy 7 (46883) 5 40 135 8 лет

В лёгких воздух.
Если человек худой, то он скорее всего уйдёт под воду, потому что плотность его тела будет больше, чем плотность воды.
Если же ты два метра в ширину, то скорее всего будешь свободно плавать, потому что плотность «жира», меньше плотности воды.
Сила поверхностного натяжения играет незначительную роль в данном случаи.

Fashion Cannibal 7 (59826) 11 64 174 8 лет

lolwut 3 (628) 2 4 8 лет

мы говно, а оно не тонет

Тони 5 (4664) 2 14 31 8 лет

Закон Архимеда+Сила поверхностного натяжения

что имеется ввиду ?

Белая одежда лучше отражает свет, чёрная — лучше поглощает.

Свет это поток фотонных облачков («фуг»), расстояние между которыми определяет частоту света — цвет. Чем меньше расстояние между фугами, тем выше электромагнитная частота светового потока и тем выше цвет по спектру радуги (цвета по возрастанию частоты: Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан). Если рядом летят все цвета радуги, свет кажется белым — солнечный свет желтовато-белый.

Отражение света — это процесс взаимодействия фуги с поверхностью, при котором меняется направление движения фуги, и она возвращается в ту среду из которой пришла, полностью (отражённый свет того же цвета что и падающий, — поверхность на белом свету белая) или частично (цветная одежда). В случае если свет проникает в одежду полностью и не отражается, такая одежда чёрная. Она нагревается потому, что поглощённые фуги света распадаются на отдельные фотоны, которые бьют атомы одежды, заставляя их колебаться быстрее (по аналогии с генератором накачки колебательного контура — атома). Повышение частоты (выше скорость — выше и частота) колебания атомов воспринимается как тепло, потому что все пять наших органов чувств настроены на восприятие электромагнитных волн и больше ничего. Низкочастотные волны чувствуются как тепло, высокочастотные как свет.

ну так это восприимчивость к свету, она заложена и генетически, и ты ее формируешь сам — тем что ты *сова* или *жаворонок*.
Мышцы глаза ведь живые и им нужны те доли секунды, по которым яркость света начинает восприниматься.

короче, в эти секунды происходит настройка твоей встроенной в глаз линзы 🙂

Плавание животных и человека

Средняя плотность живых организмов, населяющих водную среду, близка к плотности окружающей их воды. Это и делает возможным их плавание под водой. Плаванию животных в толще воды способствует также дополнительная подъемная сила, которая возникает при их перемещении в водной среде. (Эта подъемная сила аналогична той, которая действует на крылья летящего самолета.)

Различают активное и пассивное плавание. При активном плавании животные передвигаются либо с помощью имеющихся у них гребных органов (как, например, различные ластоногие животные, а также простейшие организмы, использующие свои жгутики или реснички), либо посредством волнообразных изгибаний тела и использования непарных плавников (как, например, киты, большинство рыб, змей, пиявки и т. д.), либо в результате периодических выталкиваний воды (как, например, медузы и осьминоги). При пассивном плавании животные просто увлекаются движущейся водой.

Скорость передвижения животных в воде может достигать довольно больших значений. Например, акулы и скумбрии плавают со скоростью 20 км/ч и выше, летучие рыбы разгоняются до скорости 65 км/ч, а меч-рыба развивает скорость до 130 км/ч.

Большую роль в передвижении рыб внутри воды играет плавательный пузырь. Меняя объем этого пузыря (а также количество газа в нем), рыба способна как увеличивать, так и уменьшать действующую на нее выталкивающую силу. Благодаря этому рыба может в определенных пределах регулировать глубину своего погружения.
Киты регулируют глубину своего погружения за счет уменьшения и увеличения объема легких.

В настоящее время известно, что жизнь на Земле зародилась в водной среде. Это произошло около 4 миллиардов лет тому назад. 400 миллионов лет назад жизнь вышла из моря. 65 миллионов лет назад появились первые млекопитающие. Но вода и сейчас продолжает составлять значительную часть в живых организмах, причем как в морских животных, так и в млекопитающих, обитающих на суше (включая человека). Например, у десятидневного человеческого эмбриона содержание воды достигает 95%, у новорожденного — приблизительно 72%, а у взрослого человека — в среднем 60%.

Строение человека таково, что его плотность оказывается близкой к плотности воды. У многих людей она чуть меньше, особенно когда желудок пустой, а вода соленая. В таких случаях человек способен свободно находиться на поверхности воды, не боясь утонуть. Вот что написал об этом в одном из своих рассказов американский писатель Эдгар По (1809—1849):

«В среднем человеческое тело немногим тяжелее или легче воды. Тела тучных, дородных людей с тонкими костями и тела подавляющего большинства женщин легче, чем тела худощавых крупнокостных мужчин. Упавший в реку человек почти никогда не пойдет ко дну, если он позволит весу своего тела прийти в соответствие с весом вытесненной им воды — другими словами, если он погрузится в воду почти целиком. Для людей, не умеющих плавать, наиболее правильной будет вертикальная позиция идущего человека, причем голову следует откинуть и погрузить в воду так, чтобы над ней оставались только рот и нос. Приняв подобную позу, вы обнаружите, что без всяких усилий и труда держитесь у самой поверхности. Однако совершенно очевидно, что вес человеского тела и вес воды, которую оно вытесняет, находятся лишь в весьма хрупком равновесии, так что достаточно ничтожного пустяка, чтобы оно нарушилось в ту или иную сторону. Например, рука, поднятая над водой и тем самым лишенная ее поддержки, представляет собой добавочный вес, которого достаточно, чтобы голова ушла под воду целиком, тогда как случайно схваченный даже небольшой кусок дерева позволит вам приподнять голову и оглядеться. Человек, не умеющий плавать, обычно начинает биться в воде, вскидывает руки и старается держать голову, как всегда, прямо. В результате рот и ноздри оказываются под водой, которая при попытке вздохнуть проникает в легкие. Кроме того, большое ее количество попадает в желудок, и все тело становится тяжелее настолько, насколько вода тяжелее воздуха, наполнявшего эти полости прежде. Как правило, этой разницы достаточно для того, чтобы человек пошел ко дну».

На Земле есть и такое море, в котором вообще невозможно утонуть. Это соленое озеро, называемое Мертвым морем. Оно настолько соленое, что в нем отсутствует всякая жизнь (за исключением некоторых видов бактерий). Если вода большинства морей и океанов содержит 2—3% соли, то в Мертвом море ее содержится более 27%! Из-за большого содержания соли плотность воды здесь оказывается больше плотности человеческого тела, и потому человек в Мертвом море может спокойно лежать на его поверхности и читать книгу. Если же в эту воду войдет лошадь, то, как пишет Марк Твен, она оказывается в столь неустойчивом состоянии, что «не может ни плавать, ни стоять в Мертвом море,— она тотчас же ложится на бок».

Помимо Мертвого моря, огромной соленостью обладают также воды залива Кара-Богаз-Гол и озера Эльтон в Волгоградской области.

Некоторым больным специально рекомендуют принимать соленые ванны. Погружаясь в такую ванну, люди испытывают странное и необычное ощущение. «Если соленость воды очень велика, как, например, в Старорусских минеральных водах, то больному приходится прилагать немало усилий, чтобы удержаться на дне ванны. Я слышал,— пишет Я. И. Перельман, — как женщина, лечившаяся в Старой Руссе, с возмущением жаловалась, что вода «положительно выталкивала ее из ванны». Кажется, она склонна была винить в этом не закон Архимеда, а администрацию курорта. »

Экспериментальное задание. Попытайтесь определить среднюю плотность своего тела. Для этого сначала измерьте свою массу (например, на весах в медицинском кабинете своей школы). Затем с помощью своего друга определите объем тела. При определении своего объема погрузитесь полностью в ванну с водой. Одновременно с этим ваш друг с помощью кусочка липкой ленты (скотча) должен отметить уровень поднявшейся воды в ванне. Затем, выйдя из ванны, возьмите литровую (или пол-литровую) банку и добавьте в ванну столько воды, чтобы ее поверхность поднялась до отмеченного лентой уровня. Подсчитав, сколько банок воды пришлось вылить в ванну, вы найдете свой объем, а зная объем и массу,— плотность.
Определив свою плотность, сравните ее с плотностью воды. Будете ли вы тонуть в морской воде? Плотность морской воды составляет обычно 1010—1050 кг/м 3 . Плотность воды в заливе Кара-Богаз-Гол равна 1180 кг/м 3 .

Нужна помощь. вот вопрос по физике: Почему люди тонут в воде?

Упавший в реку человек почти никогда не пойдет ко дну, если он позволит весу своего тела прийти в соответствие с весом вытесненной им воды — другими словами, если он погрузится в воду почти целиком.

При утоплении вода проникает в легкие. Кроме того, большое ее количество попадает в желудок, и все тело становится тяжелее настолько, насколько вода тяжелее воздуха, наполнявшего эти полости прежде. Как правило, этой разницы достаточно для того, чтобы человек пошел ко дну, но только не в тех случаях, когда речь идет о людях с тонкими костями и излишком жира на теле. Такие люди, и утонув, продолжают держаться на поверхности.

Почему люди тонут?

Главная причина — ПАНИКА. Так, банальный крик о помощи «Спасите, я не умею плавать! » часто и приводит к утоплению (см. ниже). А еще люди гибнут из за собственного невежества. Если бы в школах, офисах и на курортах ввели краткий курс «Как не утонуть» с объяснением природы утопления и основ психологии, число смертельных случаев сократилось. НЕ утонуть очень просто! А вот УТОПИТЬ себя нужно постараться.

Плавучесть тела в воде зависит от соотношения его веса и объема. Если сила тяжести превышает архимедову, тело погружается, если наоборот — остается на плаву. Значит, первое, что должен сделать тонущий, — немедленно увеличить свой объем и уменьшить вес. Если он оказался в воде одетым, необходимо сбросить с себя как можно больше, ибо намокающая одежда и особенно обувь одновременно набирает вес и уменьшается в объеме. Если тонущий одет лишь в плавки или совсем легкие одежды, все упрощается. Ведь плавучесть человека практически нейтральна — чуть отрицательна в пресной воде и почти положительна в морской.

Для усиления положительной плавучести, нужно постараться принять горизонтальное положение и постоянно его поддерживать, работая ногами. При этом следует максимально использовать легкие — это же прекрасный плавательный пузырь! Легкие любого объема, наполненные воздухом, прочно удерживают человека на водной поверхности. Можете проверить: глубоко вдохните и задержите дыхание; примите неподвижно вертикальное положение. Вы будете болтаться на поверхности, как поплавок. Когда захочется подышать, быстро выдохните и снова вдохните. А теперь подвигайтесь, совершая резкие беспорядочные движения ногами и руками. Так значительно хуже, правда? Вы начинаете. проваливаться под воду, дыхание учащается, и вы уже неспособны задержать его на некоторое время.

В сочетании с поддержкой горизонтального положения техника задержки дыхания с наполненными легкими никогда не даст вам утонуть. Большинство же попавших в критическую ситуацию делает все прямо наоборот: с криком «Помогите, тону!» выпускает воздух из легких и, разумеется, немедленно погружается под воду, пытается вдохнуть и захлебывается, кричит снова, беспорядочно барахтаясь в воде и теряя последние крохи плавучести. Пара последних панических вдохов под водой, и наш герой, израсходовав весь воздух в легких и наполнив их водой, идет ко дну.

Аквалангист может захлебнуться в разных ситуациях, но по одной причине — в результате рефлекторного вдоха при понижении содержания кислорода в крови до критического. Наиболее обычны следующие ситуации.

Израсходование всего запаса воздуха в баллонах в результате ослабления контроля или неисправности манометра. В этом случае нужно постараться подняться на поверхность прежде, чем совершится рефлекторный вдох.

Разрыв мембраны легочного автомата или шланга регулятора. Уровень надежности снаряжения неуклонно повышается производителями, но угроза брака все же существует. Старое снаряжение должно быть внимательно проверено перед использованием.

Дыхание из одного легочника с партнером, у которого израсходован воздух или произошла какая-либо другая неприятность со снаряжением. Ошибка при очистке легочника от воды или взаимонепонимание с партнером приводят к заглатыванию воды.

Прорыв загубника. Большинство современных загубников для легочного автомата изготовляют из силикона. Случается, что иногда их прокусывают зубами в возбужденном состоянии, и тогда в систему рот — легочник поступает вода.

Кашель, чихание и рвота стимулируют мощные рефлекторные вдохи ртом, остановить которые очень трудно, и поэтому особенно часто становятся виновниками утопления. Если вас мучает кашель, достаточно покрепче держать загубник во рту, но со рвотой под водой справиться намного сложнее.

Азотное наркотическое опьянение служит причиной разных непредсказуемых действий, из которых наиболее распространенные — срывание маски и выплевывание загубника.

Психологический шок и паника в экстремальной ситуации: например, при потере маски, травмах или нападении акулы. Человек теряет способность думать и самоконтроль; остаются лишь рефлексы, слепое подчинение которым легко приводит к утоплению. Один из них — глубокое беспорядочное дыхание, которому мешают загубник и сопротивление воздуха в акваланге. Как правило, задыхающийся от страха человек вырывает изо рта загубник и вдыхает полной грудью.

Избежать вышеперечисленных ситуаций легко: прежде чем залезать в воду, стоит лишь спросить себя: «А готов ли я к погружению, все ли в порядке со снаряжением и здоровьем?», и честно ответить «Да» или «Нет» еще на поверхности, чтобы потом не отвечать под водой.

Почему человек тонет в воде?

Утопление происходит по разным причинам. Часто люди тонут, пренебрегая элементарными мерами предосторожности (не заплывать за буйки, не купаться в нетрезвом виде, не купаться в сомнительных водоёмах, не купаться в шторм).
Эффект поплавка
1. Человек чувствует, что тонет. А может быть, ему это только кажется.
2. Он пугается и старается высунуться из воды как можно выше.
3. Архимедова сила, поддерживающая его тело, уменьшается. Поэтому он глубже погружается в воду.
4. Затем архимедова сила возрастает и выталкивает его тело наверх. Снова повторяется пункт 3. И т.д.
5. Возникает процесс раскачивания верх–вниз, который развивается стремительно. А человек от всех этих качаний ещё больше пугается.
6. Человек не успевает вдыхать воздух, тем более что когда его лицо над водой, по лицу ручьями стекает вода. Поэтому он не в состоянии нормально дышать, кричать или звать на помощь.
7. Человек захлёбывается и идёт ко дну.
Со стороны это действительно выглядит как поплавок. Всё происходит бесшумно и очень быстро, за два десятка секунд.

Так, что будьте бдительны и осторожны!

В дополнение к ответу Артёма хотелось бы замметить, что даже при нырянии с задержкой дыхания на вдохе, на определённой глубине плавучесть становится нейтральной, а еще чуть глубже вообще отрицательной. Т.е. если близко к поверхности нам нужно прилагать усилия, чтобы погружаться (так как вода нас выталкивает), то с определённого момента начинается просто «падение» в глубину, и силы уже нужны для всплытия.

Это происходит из-за того, что давление приводит к сжатию воздуха в лёгких; уменьшению объёма тела; уменьшению выталкивающей силы; дальнейшему погружению; и снова увеличению давления. Круг замкнулся. В отсутствии ориентиров человек может не заметить перехода границы нейтральной плавучести, и просто физически не смочь всплыть.

Нейтральная плавучесть наступает на глубине примерно 5-6 метров. Это зависит от массы тела, объёма лёгких, других физиологических особенностей. Фиридайверы регулируют эту границу, с помощью дополнительных грузов. Они делают это, чтобы оптимально распределить свои силы между погружением и всплытием (отдохнуть на половине погружения и почувствовать облегчение на второй половине подъёма).

Рекомендую захватывающий документальный фильм На одном вдохе.

Глава пятая

ФИЗИКА ПЛАВАНИЯ

В предыдущих главах вам не раз встречалось упоминание о способе отдыха в заплыве. И читатель не раз, наверное, сомневался: а можно ли так лежать каждому в воде, без движения, это только, дескать, доступно редким людям. Так вот, я обоснованно утверждаю: это может каждый. Давайте же теперь вместе и разберемся, в чем состоят секреты такой плавучести. Несмотря на то, что книга посвящена непотопляемости, как в первую очередь психологической проблеме, надо хорошо познакомиться с физическими предпосылками плавания, а также с различными приемами статического плавания, дающими человеку возможность уверенно чувствовать себя в воде.

Способность тела удерживаться па воде, не опускаясь в глубину, называется плавучестью. Ее создает подъемная сила, происхождение которой более двух тысяч лет назад объяснил Архимед: «Тело, погруженное в жидкость, теряет в весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость», или, иными словами, «на погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости». Плавучесть человека зависит от степени развития костного скелета и мускулатуры, но главным образом — от умения глубоко дышать: ведь, совершая вдох, мы увеличиваем объем грудной клетки, а это при неизменном весе ведет к уменьшению средней плотности тела. Так, при обычном, неглубоком вдохе, который делает каждый из нас в покое, тело бывает чуть «тяжелее» пресной воды — с удельным весом около 1,01. Глубокий вдох способствует тому, что тело становится более «легким» — с удельным весом от 0,99 до 0,94, и тогда нетрудно удержаться на воде без движения — в плавучем состоянии,

Те, кому доводилось купаться в море, замечали, что соленая вода держит пловца лучше, чем пресная. Действительно при плотности морской воды 1,02—1,03 и весе пловца 70–80 килограммов (среднюю плотность человеческого тела примем за единицу) можно подсчитать, что запас плавучести за счет солености воды составит 1,5–2,5 килограмма.

Полистайте учебники плавания. Для начинающих там есть упражнения, которые не только помогают привыкнуть к воде, учат делать выдох в воду, но и демонстрируют способность тела к плавучести. Это «поплавок» (или «бочонок»), «медуза», «стрела», «солнце» — упражнения, доступные каждому человеку, кроме людей с хроническими заболеваниями легких, у которых вследствие болезненного процесса воздушность легочной ткани уменьшена и способность глубокого вдоха значительно снижена.

Итак, плавучесть прежде всего зависит от объема воздуха, который пловец способен набрать в легкие. Иными словами, глубина вдоха, увеличение объема грудной клетки являются главным механизмом, регулирующим плавучесть. Тут все взаимосвязано: от хорошо развитого дыхания увеличивается наша способность держаться на воде, плавание же, в свою очередь, как никакой другой вид спорта, развивает дыхательную систему — увеличивает жизненную емкость легких, вырабатывает правильный ритм дыхания. Таким образом, занимаясь плаванием регулярно, можно постепенно увеличить свою плавучесть.

Начинающие пловцы нередко отмечают боли в грудной клетке, жалуются, что с непривычки устают дышать в заплыве. Это характерно для нетренированных людей, которым даже небольшой проплыв, проходящий к тому же на фоне психической и физической напряженности (расслабляться такой пловец еще не научился), дается ценой максимальных усилий. Немудрено, что и дыхательные мышцы, не достигшие у новичков нужного развития, устают первыми. В систематических тренировках, которые укрепят мускулатуру, придет и умение расслабляться, позволяющее избавиться от болезненных ощущений.

Статическое плавание. Умение находиться в воде без движения в плавучем состоянии и при этом беспрепятственно дышать называется статическим плаванием. Этот навык черезвычайно важен в аспекте проблемы непотопляемости — именно статическое плавание дает человеку возможность отдыха в воде, особенно необходимого в минуты психогенной напряженности.

Какова физика статического плавания?

Любое свободно плавающее тело размещается в жидкости так, что его центр тяжести находится на одной вертикали с центром погруженного объема. Если этого нет, то тело пребывает в состоянии неустойчивого равновесия и стремится выйти из него.

Центр тяжести тела при горизонтальном положении — точка G. Условный центр приложения подъемной архимедовой силы — точка А. Тело перемещается в пространстве, пока центры не окажутся на одной вертикали.

Центр тяжести человеческого тела, лежащего в воде, находится на уровне первого-второго крестцовых позвонков, а центр объема — на несколько сантиметров ближе к голове. Поэтому в горизонтальной позе с руками, лежащими вдоль туловища, ноги стремятся опуститься, и это продолжается до тех пор, пока тело не займет почти вертикальное положение, и центр тяжести не окажется под центром объема. Это движение ног вниз увлекает пловца с головой под воду, однако погружение можно приостановить, слегка поработав ногами, как в стиле кроль или по типу велосипеда, а можно совершать легкие толчковые движения руками, что, правда, уже требует от человека каких-то усилий, исключая полный отдых и неподвижность.

Чтобы обеспечить устойчивое горизонтальное равновесие тела в воде, достаточно завести прямые руки за голову. При этом центр тяжести переместится чуть ближе к голове и совпадет по вертикали с центром объема. Если этого изменения позы недостаточно и ноги все-таки продолжают опускаться, можно высунуть из воды пальцы или кисти рук. Ноги сразу всплывут и появятся над водой. Кстати, не нужно стремиться высунуть их из воды, это допустимо лишь при достаточном запасе плавучести. Ноги и все тело могут занимать под водой и наклонное положение. Для отдыха важно оставаться в расслабленной и неподвижной позе.

Некоторые люди с повышенной плавучестью подкладывают под голову согнутые в локтях руки и, приподнимая их из воды, регулируют равновесие. Бывает достаточно раскинуть руки в стороны или широко развести ноги — центр тяжести чуть смещается в сторону головы, и ноги всплывают. Наконец, можно согнуть их в коленях и добиться того же эффекта равновесия. Однако в этом непривычном для нас положении со «свесившимися» ногами не удается оставаться с полным расслаблением мускулатуры: скоро появляются неприятные ощущения в мышцах бедер, что заставляет выпрямить ноги.

Достаточно выставить из воды пальцы или кисти рук, как ноги всплывут к поверхности и тело примет устойчивое положение на спине.

Как видите, есть много возможностей поддерживать состояние горизонтального равновесия в воде. Надо только хоть однажды «прочувствовать» это, и тогда легко научиться лежать долго в такой позе. И все же, повторяю, главным фактором, обусловливающим плавучесть, для большинства людей остается глубина вдоха, степень развертывания грудной клетки. Если сделать недостаточно полный вдох, запас плавучести может оказаться малым и будет трудно балансировать во взвешенном состоянии.

Разучивая позу отдыха на спине, можно сначала отработать исходное положение тела на суше: лечь на спину со слегка разведенными ногами и прямыми, вытянутыми за голову руками. Расслабление мускулатуры должно быть полное: любое напряжение мешает правильно овладеть этим приемом отдыха. В воде первые уроки статического плавания лучше проводить при тихой погоде, когда волна не заливает лицо и не пугает новичка.

Ошибки, допускаемые при разучивании позы отдыха, сводятся к следующему: чрезмерно выставляются из воды кисти рук, предплечья, локти, слишком обнажаются из воды живот или грудь; недостаточно запрокидывается голова из-за боязни, что вода зальет уши, лицо; неправильно дыхание (вдох должен быть коротким, но глубоким, выдох — задержанным, медленным); нет полного расслабления, мышцы напряжены. Вероятно, таких ошибок будет меньше, если пловец сначала научится делать выдох в воду и усвоит первые упражнения на плавучесть, в частности поворот в воде со спины на живот и обратно. Технически этот прием осуществляется так: сделав наплыв вперед с опущенной в воду головой и вытянутыми руками, надо постепенно поворачиваться па левый бок. При этом левая рука остается вытянутой (по не напряженной!), и на нее как бы ложится голова, а правая рука совершает круг перед туловищем и, не высовываясь из воды, проводится за голову, располагаясь рядом с левой. Подобный переход к отдыху на спине может быть совершен и через правый бок с соответствующей сменой рук.

Чтобы выполнить упражнение «поворот на спину» без излишнего погружения, надо ни на мгновение не высовывать руки из воды. Тогда не возникнет топящая сила и вода не зальет лицо, повернутое кверху.

При освоении горизонтальной позы отдыха сначала трудно следить за руками, поэтому локти, предплечья, кисти высовываются из воды больше, чем это позволяет индивидуальная плавучесть. Тут сразу обнаруживает себя топящая сила, и вода будет заливать нос. Это вызывает неприятные ощущения, заставляя каждый раз вставать на ноги, если мелко, или переворачиваться на живот.

Добрую услугу здесь может оказать зажим для носа. Одно время они продавались в комплекте с маской и дыхательной трубкой для подводного плавания. Сейчас изменилась конструкция, и сжимающие нос резиновые выступы вмонтированы в маску. Если не удастся достать зажим, то его может заменить самодельный, наподобие бельевой прищепки, который своими резиновыми лапками мягко придавливает крылья носа. На период разучивания позы отдыха можно применять затыкание ноздрей ватой с вазелином.

В период разучивания позы отдыха на спине такие зажимы позволяют избежать попадания в нос воды. Их можно изготовить и самостоятельно.

Отдыхать можно и в вертикальном положении, правда, эта поза применима в основном при спокойной поверхности воды в тихую погоду. Прочувствовать ее первый раз проще, если из положения на спине постепенно переходить в вертикальное, уложив руки вдоль туловища. При этом ноги начнут опускаться, набирая скорость. Как только они станут приближаться к отвесной линии, важно успеть сделать глубокий вдох и чуть оттолкнуться руками, чтобы погасить инерцию опускающихся ног. Голову нужно запрокинуть как можно дальше (но без напряжения!) к спине. Тогда лицо не скроется под воду, тело же займет вертикальное положение. Дыхание в этой позе должно быть таким, как при отдыхе на спине, а глубина вдоха и здесь играет главную роль.

Удерживаться в воде вертикально совсем без движения несколько труднее, чем в позе «отдых на спине»: быстро устают мышцы шеи и затылка, сказывается давление воды на грудную клетку. Кроме того, горизонтальное положение более удобно при значительном волнении — в лицо попадает меньше воды и легче дышать. Это особенно важно для восстановления нормального дыхания, если оно было сорвано в момент наибольшей нагрузки. Таким образом, осваивать вертикальную позу отдыха целесообразно, лишь овладев навыком отдыха на спине.

Гидростатическое давление возрастает по мере погружения. Сравните толщину слоя воды (h) при горизонтальном и вертикальном положении тела и прикиньте, как изменяется давление воды на живот и грудную клетку.

В последнее десятилетие пропагандируется метод длительного удерживания себя на воде, предложенный американским тренером Фредом Лану и являющийся разновидностью вертикальной позы отдыха. Предназначен он в первую очередь для людей, которые, оказавшись в воде, почему-либо не могут плыть и должны продержаться до прихода помощи. В его основе лежит использование той самой плавучести, которой обладает каждый человек со здоровыми легкими и с их жизненной емкостью не менее трех литров (это у взрослого, у детей же она соответственно возрасту меньше).

Особенность этого метода заключается в чередовании периода расслабления — основной и наиболее длительной фазы отдыха — с периодом незначительных движений, необходимых для того, чтобы поднять из воды лицо и сделать вдох (выдох осуществляется под водой). Весь цикл от одного вдоха до другого вначале занимает 9—14 секунд, по мере тренировки он может удлиниться за счет задержки дыхания и замедленного выдоха.

Состоит цикл из пяти основных фаз:

1) короткий вдох ртом с поднятым из воды лицом (1–2 секунды);

2) погружение с головой в воду, легкие движения рук гасят инерцию опускания (2 секунды);

3) полное расслабление в воде (4–6 секунд). В середине этой паузы начинается постепенный выдох — медленно выпускаются пузыри воздуха через рот или нос;

4) подготовка к поднятию головы: одна нога выводится вперед (ноги в положение открытых ножниц), а руки медленно подносятся к лицу. Выдох продолжается еще 1–2 секунды;

5) гребок руками от лица и сводящее движение ногами (ножницы закрываются); тело принимает почти вертикальное положение, голова поднята над водой для вдоха (1–2 секунды).

Затем все повторяется снова — фаза расслабления с задержкой дыхания, потом постепенный выдох. Он может быть растянутым и прерывистым (выдох порциями); растянутым, непрерывным; коротким, форсированным (быстрым).

Последний наименее предпочтителен, так как вынуждает долго держать грудную клетку развернутой на вдохе, а это утомляет дыхательные мышцы, и без того работающие в условиях повышенной нагрузки, вызванной давлением воды на тело.

Ошибки, которые обычно совершают в начале обучения, заключаются в следующем:

1) делается слишком глубокий вдох, и, так как сразу за этим не следует выдох, межреберные мышцы быстро устают, появляются боли в груди;

2) противоположная ошибка: делается мелкий вдох. Это сокращает фазу расслабления, заставляя чаще дышать, больше двигаться, что опять-таки не дает необходимого отдыха;

3) слишком затянута дыхательная пауза — время от конца выдоха до начала вдоха. От этого тоже скорее устают мышцы грудной клетки. Дыхательная пауза может быть исключена совсем или, в зависимости от тренированности, длиться 2–6 секунд;

4) затянут весь цикл от одного вдоха до другого: возникает чувство удушья, начинает «стучать в висках», появляется нервозность. Все это быстро утомляет пловца и не ведет к желаемым результатам.

Средний ритм, не требующий напряжения и хорошо переносимый, состоит из 5–8 циклов (вдохов) в минуту.

Способ длительного удержания себя на воде с минимальной тратой физических сил (метод Фреда Лану):

а) вдох, подготовка к погружению; б) начало погружения, притормаживание руками, расслабление; в) полное расслабление, начало медленного выдоха; г) расслабление, продолжение выдоха; д) под* ведение рук к лицу и разведение ног ножницами для толчка, позволяющего принять более вертикальное положение, конец выдоха; е) толчок руками и ногами, подъем головы, вдох.

Метод Фреда Лану действительно хорош и достоин того, чтобы быть освоенным каждым. Это можно сделать очень быстро, примерно за час. Особенно метод незаменим в том случае, когда в горизонтальной позе лежать не удается, например, если человек оказался в воде одетым.

Однако в целом для отдыха надо считать более удобной горизонтальную позу (если она возможна), особенно при порывистом ветре, срывающем гребни волн, когда приходится следить за обстановкой вокруг, чтобы успевать чередовать вдох и выдох с моментами захлестывания лица водой. С опущенным по методу Фреда Лану в воду лицом труднее ориентироваться. Но когда требуется долго продержаться в воде, рекомендуется чередовать оба способа. Поэтому, важно овладеть разными приемами отдыха, как и несколькими способами плавания, чтобы менять их, если наступает усталость или возникает чувство апатии от надоевших однообразных движений, чтобы лучше приспосабливаться к волнению на воде и, конечно, более уверенно чувствовать себя в любых условиях.

Важно помнить, что грудная клетка в любом из этих способов отдыха находится в состоянии некоторого повышенного вдоха, поэтому выдох должен быть по возможности полным. Лишь тогда обеспечивается достаточная вентиляция легких и газообмен соответствует запросам организма.

Динамическое плавание. Несмотря на то, что с физикой динамического плавания люди знакомы в большей степени, чем с приемами статического плавания, здесь есть моменты, на которые надо обратить внимание.

Известно, что, отбрасывая ногами воду, отталкиваясь от нее руками, мы создаем силу тяги на основании третьего закона Ньютона, по которому «всякому действию есть равное ему и противоположное по направлению противодействие».

Эта реактивная сила и помогает нам плыть, удерживая голову над водой. Но чем больше энергии уходит на поддержание выступающей из воды головы, тем меньше ее остается для продвижения вперед.

В этом и заключается одна из серьезнейших ошибок, которую совершает в критические минуты плохо плавающий человек: пугаясь и задыхаясь, он тратит свои последние силы на то, чтобы высовывать голову из воды как можно выше. Но это стремление находится в явном противоречии с законом Архимеда: чем большая часть тела выступает над водой, тем больше мышечной энергии требуется для удержания его у поверхности — ведь эта часть тела не уравновешена выталкивающей силой воды.

Встречались вам, конечно, такие пловцы, которые, плывя вразмашку, стремятся высунуться из воды чуть ли не до пояса, причем руки у них порхают, едва касаясь воды. Продвигаются они небыстро, но им это и надо, чтобы подольше покрасоваться на виду у других.

Понятно, что нагрузка здесь приходится в основном на ноги, с помощью которых пловец «выпрыгивает» из воды. Однако способ этот непрактичен: «форса» хватает ненадолго, поэтому копировать таких пловцов неразумно.

Абсолютное большинство «водоплавающих», не пройдя обучения, пользуется народными способами, которые отдаленно напоминают классические и относятся к разряду вольных: саженками, на боку, по-собачьи, по-лягушачьи, по-морскому. Иногда такие пловцы могут совершать сравнительно далекие заплывы, однако, не владея основами правильного дыхания и отдыха, быстрее устают, а главное, могут оказаться беспомощными в критической ситуации, если, например, на реке начнется волнение, особенно при встречном ветре, когда срывающаяся волна плещет в лицо, сбивает дыхание и заставляет пловца поднимать голову выше над водой. Это требует большего напряжения, выматывает физически и морально.

Когда в проплыве человек все время держит голову над водой, его тело вынужденно занимает наклонное (к поверхности воды) положение, иначе быстро устает шея от запрокинутой головы. А чем менее горизонтально держится пловец, тем заметнее возрастает лобовое сопротивление и снижается скорость движения, тем больше сил уходит впустую.

Это не имеет значения, если речь идет о плавании «в свое удовольствие». Но когда дистанцию надо проплыть быстро, да еще при ветреной погоде, или помогая уставшему товарищу, либо продвигаясь с грузом, то сделать это, не опуская голову в воду, бывает трудно или даже невозможно. Вот в таких обстоятельствах особенно важно владеть основами спортивного плавания, ибо только оно обеспечивает высокую скорость передвижения при строгой экономии сил.

Приглядитесь к спортсмену на дистанции. Каким бы способом он ни плыл, главное неизменно: голова опущена в воду, поднимает он ее лишь на мгновение для короткого вдоха, выдыхает всегда только в воду — и ни одного лишнего движения. Так и надо плавать!

Короче говоря, необходима начальная школа спортивного плавания, которую должен пройти каждый.

Почему человек плавает?

Когда я хотела нырнуть на дно бассейна, у меня это не получилось. Я как попловок выплывала на поверхность. Тогда я подумала: почему человек не тонет?

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

начальная общеобразовательная школа №21

Направление: физика, математика, техника

Исследовательская работа на тему:

«Почему человек плавает?»

Руководитель: Прощенко Наталья Анатольевна

Консультант: Сараева Екатерина Владиславовна (мама)

-твердое тело, жидкость, газ

— плотность вещества зависит от…

Еще недавно я не умела плавать. Но год назад моя мама повела меня в бассейн. Я ужасно боялась утонуть, но она сказала мне, что если расслабится, то вода вытолкнет меня на поверхность. Так оно и произошло. Когда я хотела нырнуть на дно бассейна, у меня это не получилось. Я как поплавок выплывала на поверхность. Тогда я подумала: почему человек не тонет?

Затем я заметила, что некоторые вещи остаются на поверхности воды, а некоторые идут ко дну. Например, моя резиновая кукла, как и я умеет плавать. Зато мамин фотоаппарат сразу утонул. Большой резиновый мяч держится на воде, а маленькая монетка нет.

Таким образом, обьектом моего исследования является человек.

Гипотеза: Я предположила, что способность держаться на воде зависит не только от массы.

Цель исследования : выяснить от чего, главным образом, зависит умение держаться на воде и не тонуть.

1. Узнать в научно — познавательной литературы почему одни предметы тонут, а другие нет
2. Применить эти знания на человеке
3. Показать на опыте почему одни предметы тонут, а другие нет
4. Узнать, как погружаются на глубину ныряльщики и какие методы защиты используются на воде.

2.Поиск информации в сети Интернет

3. Измерение и сравнение

Итак, давайте выясним почему одни предметы тонут, а другие нет.

Все, что нас окружает состоит из атомов. Их невозможно увидеть глазом, они очень маленькие. Но ученые с помощью микроскопов давно их изучили.

У различных веществ атомы находятся на разном расстоянии друг от друга и связаны между собой.

Каждое вещество занимает некоторый объем. И может оказаться, что объемы (размеры) двух тел равны, а массы разные. В этом случае говорят, что плотности этих веществ различны.

То есть плотностью называют отношение массы тела к его объему

Плотность вещества зависит от:

1. От расстояния между атомами . Чем ближе атомы расположены друг к другу, тем больше плотность
2. От прочности связи атомов между собой . Чем прочнее атомы связаны, чем выше плотность.

Атомы прочно связаны друг с другом и очень близко расположены.

Атомы тоже прочно связаны между собой и близко расположены друг к другу. Поэтому плотность жидкости не очень отличается от твердых веществ.

Атомы газа имеют очень слабую связь между собой и находятся на большом расстоянии друг от

друга. Поэтому газ имеет наименьшую плотность.

Если плотность тела больше плотности воды, то оно тонет.

А если плотность тела меньше плотности воды, то оно плавает.

Плавучесть определяется еще и Силой Архимеда . Это сила, выталкивающая тело из воды. Тем больше предмет, чем сильнее действует сила. Сила Архимеда выталкивает тело с такой силой, которая равна весу и размеру (объему) погруженного в нее тела. Она также помогает большим кораблям не утонуть.

Для опыта нам потребуются предметы одинакого размера (объема) , но состоящие из различных веществ. Мы взяли гипсовое, деревянное и пенопластовое яйцо. Взвесили их на весах. Получились следующие результаты:

Гипсовое яйцо= 114 г

Деревянное яйцо = 32 г

Пенопластовое яйцо = 1 г

У них был одинаковый объем, но масса у всех получилась разная. От сюда следует, что ПЛОТНОСТЬ у них разная.

Опустим их в воду.

Гипсовое яйцо утонуло, деревянное и пенопластовое плавает. Гипсовое яйцо имеет большую массу и значит большую плотность поэтому и утонуло.

Если мы опустим мячик в воду, то он не утонет. Так как внутри него содержится газ, плотность которого меньше плотности воды. И снизу на него действует сила Архимеда. Мы опускаем мячик в воду и отпускаем. Мячик выпрыгивает из воды. Если вы возьмем мячик по больше, то он выпрыгнет еще выше. Значит чем больше предмет, чем сильнее на него действует сила Архимеда.

Может вы никогда не обращали внимание, то в соленной воде легче плавать, чем в пресной

Для опыта нам потребуется:

Наливаем воду. В один стакан добавляем соль. Опускаем картошку в первый стакан. Картошка утонула.

Опускаем картошку в стакан с соленой водой. Она всплыла.

Это связано с тем, что плотность соленной воды выше, чем пресной.

Для опыта нам потребуется:

— емкость с водой

Сделаем из кусочка пластилина кораблик, загнув его края. Кладем на поверхность воды. Наш кораблик плывет

Если смять его в шарик, то он утонет.

Это объясняется тем, что пластилин, имея форму кораблика заключает в себя объем воздуха, который поддерживает ее на поверхности воды. Т.к. плотность воздуха меньше плотности воды.

Вы никогда не задумывались почему айсберги не тонут. Они тоже состоят из воды и такие огромные и тяжелые.

Для опыта нам потребуется:

-емкость с водой

Погружаем в воду кусочек льда. Он не тонет.

Это связано с тем, что в кусочке льда находятся пузырьки воздуха, которые выталкивают его на поверхность. А как мы помним плотность воздуха меньше плотности воды.

Для опыта нам потребуется:

Закрываем банку. Опускаем в воду стекло и банку. Стекло утонуло, а банка осталась на поверхности воды.

Это связано с тем, что в закрытой банке находится воздух, он и удерживает ее на поверхности воды.

Так почему же человек не тонет?

Как все мы знаем, мы дышим легкими. В легких находится воздух (газ). Поэтому когда мы плывем, он удерживает нас на поверхности. Еще на нас действует сила Архимеда, которая выталкивает из воды.

Но если вы не очень хорошо плаваете, лучше используйте спасательный жилет, нарукавники или круг. В нем накачен воздух, и он будет дополнительно удерживать вас на воде.

А ныряльщики делают все наоборот. Мама говорила мне, что на спине у них большие баллоны с кислородом (газом). Поэтому, чтобы погрузиться в воду они используют специальные ремни с тяжелыми металлическими грузами.

Любите воду, не забывайте о средствах защиты на воде и спасибо за внимание!

Список используемой литературы:

2. «Тело человека. Самая первая энциклопедия.» Москва, 2014

3. «Физика. 7 класс», Перышкин А.В., Москва, 2013.

4. «Простая наука. Книга вторая», Д. Мохов

5. «Физика. 7 класс». Методическое пособие. Пурышева Н.С., Важеевская Н.Е.

Почему корабли не тонут? Элементарная физика!

Для того чтобы суда путешествовали через открытое море, они должны выдерживать огромную нагрузку: вес корабля вместе с экипажем, багажом, принадлежностями и пассажирами. Секрет того, почему корабли не тонут, заключается в том, что они делают это с небольшой помощью принципов плотности и плавучести.

Интересно, что круизные суда могут весить от 65 до 70 тысяч тонн. Они вытесняют эквивалентное количество воды, когда надавливают на океан, который тем временем подталкивает и удерживает корабль на плаву. Вот почему корабли не тонут.

Именно по этой причине инженеры, говоря о тяжести корабля, упоминают перемещение, а не вес. Чтобы не утонуть, круизный корабль должен вытеснить свой вес в воде до того, как он погрузится в воду. С технической точки зрения сконструировать такой круизный корабль, который будет менее плотным, чем вода под ним, сложнее.

Понять, почему железные корабли не тонут, проще на следующем примере: нужно представить себе разницу между сбросом шара для боулинга в воду и попыткой погрузить в воду надувной мяч. Боулинг-шар не может вытеснить достаточное количество воды, прежде чем он погрузится, поэтому он опускается. Пляжный мяч делает противоположное и остается на плаву.

Элементарная физика: почему корабль не тонет

Инженеры помогают кораблям достичь плавучести, выбирая легкие, прочные материалы и рассеивая вес корабля по всему корпусу. Корпус корабля под основной палубой, как правило, очень широкий и имеет глубокую базовую линию, или же так называемую нижнюю часть. Такие большие суда, как грузовые, морские, транспортные и круизные, обычно используют вытеснительные корпуса или корпуса, которые отводят воду в сторону, чтобы оставаться на плаву. В этом и заключается весь ответ на вопрос, почему металлические корабли не тонут.

Форма корпуса — залог успеха

Корпус перемещения с круглым дном выглядит как большой прямоугольник с закругленными краями для рассеивания сопротивления или силы, действующей против движущегося объекта. Закругленные края минимизируют силу воды против корпуса, позволяя крупным тяжелым кораблям двигаться плавно.

Если бы вы каким-то образом вытащили круизный корабль из воды и посмотрели на него в нескольких сотнях метров, корпус выглядел бы как огромная прописная буква «U» в зависимости от размера киля. Киль бежит от носа к корме и действует как костяк корабля.

О недостатках распространенной формы корпуса

Как и все, что происходит в нашей жизни, корпусы с круглым дном имеют свои преимущества и недостатки. В отличие от лодки с V-образным корпусом, которая поднимает из воды волны, круглое дно позволяет судну двигаться по воде плавно, делая такие средства передвижения чрезвычайно стабильными и мореходными. Пассажиры на этих кораблях редко ощущают какое-либо раскачивание или движение «вбок».

Лодки с круглыми корпусами движутся плавно, но сопротивление воды делает их чрезвычайно медленными. Они могут плыть быстро только в случае, если к ним будет добавлен двигатель большой мощности. Тем не менее потребность в стабильности и плавности хода превосходит общую скорость, что делает корпус с круглым дном подходящим для круизных судов.

Корпус-защитник

Стоит отметить, что корпус судна — не только ответ на вопрос, почему корабли не тонут: корпус, помимо всего прочего, выполняет стабилизирующую и защитную функции. Рифы, песчаные отмели и айсберги могут разрывать стекловолокно, композитные материалы и даже сталь. Чтобы предотвратить катастрофические повреждения, судостроители обычно строят круизные суда с использованием сверхпрочной стали и вставляют двойные корпусы в качестве дополнительной меры предосторожности. Конструкция с двойным корпусом представляет собой корпус внутри корпуса, например шину с внутренней трубкой.

К сожалению, несчастных случаев не избежать. Чтобы предотвратить крушение кораблей, в случае если что-то проникло в первые две линии обороны, по всей внутренней части корпуса устанавливаются вертикальные водонепроницаемые разделители, известные как переборки. Эти разделители удерживают поврежденные корабли на плаву, останавливая входящую воду в специальных отсеках, тем самым предотвращая затопление всего судна. Таким образом, весь секрет того, почему корабль не тонет даже при повреждениях, заключается в разработке инженерами правильного корпуса судна.

Почему человек плавает с точки зрения физики

Физика – одна из основных наук о природе.

На уроках физики мы часто рассматриваем физические явления и законы, в основном связанные с неживой природой, а о живой говорим мало. Но живая природа тоже уникальна, и здесь действуют все законы физики.

Насекомые передвигаются, скользя по глади воды, и не тонут, так как их вес не преодолевает силу поверхностного натяжения воды. Многие перелетные птицы во время длительных путешествий выстраиваются в клин, чтобы уменьшить силу трения о воздух и силу сопротивления.

А что уж говорить о самом человеке? Он – часть природы. В нем самом и в его действиях много физический явлений.

Я решил подтвердить гипотезу о том, что на организм человека действует большое количество сил, как внешних, так и внутренних.

Цель работы: научиться применять законы физики для объяснения законов и процессов, протекающих в организме человека, и исследовать свои физические характеристики.

— осуществить подбор и анализ материала, отвечающего на вопрос: какие физические явления и процессы играют важную роль в жизни человека;

— опираясь на знания, полученные в этом учебном году, провести ряд опытов, раскрывающих физические характеристики моего организма;

— сделать выводы по полученным результатам.

— теоретический (сбор и изучение материала в различных источниках: литература, Интернет-ресурс);

— эмпирический (измерения, расчет физических данных).

Предмет исследования:физические характеристики организма человека.

Объект исследования: мой организм.

Практическая значимость работы заключается в том, что знание личных физических характеристик имеет значение для определения резерва физического здоровья человека. Также не менее важно знать, какие физические законы объясняют процессы, протекающие в организме.

Результаты моей работы актуальны и представляют интерес для людей, которые интересуются физикой, и стремятся познать себя, свой организм, своё тело с точки зрения физики.

1. Физика человека

2. Рассмотрим основные процессы жизнедеятельности человека и попробуем объяснить их с точки зрения физики.

1.1. Силы, действующие на человека

Если рассматривать человека как объект изучения физики, то можно увидеть, что многие привычные нам действия подчиняются ее законам.

Любое движение, упражнение, положение тела осуществляется при взаимодействии сил, оказывающих действие на тело человека. Эти силы подразделяют на внешние и внутренние.

Внешние – это силы, действующие на человека извне, при взаимодействии его с внешними телами (земля, гимнастические снаряды, любые предметы). Наибольшее значение для движений человека имеют сила тяжести, сила реакции опоры и сила сопро­тивления среды. Спортсмены, выполняя упражнения со штангой, учитывают силу тяжести, направленную вниз. Если бы не существовало трения, человек не мог бы ходить и бегать: нога, которой произво­дится отталкивание, скользила бы назад, и перемещение тела было бы невозможно (нечто подобное наблюдается при ходьбе по сколь­зкому льду). Сила сопротивления среды действует на тело человека при его движениях в воздушной или водной среде. Уменьшают тормозящее влияние среды принимая наиболее выгодную (обтекаемую) форму тела.

Внутренние силы возникают внутри тела человека при взаи­модействии частей тела. Основная активная внутренняя сила — сила сокра­щения мышц.

Если силы, действующие на тело, уравновешены, то оно на­ходится в покое; если же их равнодействующая не равна нулю, то тело перемещается в направлении этой равнодействующей.

Каж­дая из сил может быть движущей или тормозящей. Например, сила тяжести при движении вниз является движущей силой, а при дви­жении вверх — тормозящей. Сила попутного ветра, например, при ходьбе — движущая сила, а сила встречного вет­ра — тормозящая.

Для человека также характерна инерция. Ее типичным случаем являются прыжки. В начале прыжка тело человека находится под действием силы, развиваемой мышцами ног. Пока они не отрываются от поверхности земли. После этого никакого двигательного усилия уже не нужно. Тело движется вперед, преодолевая сопротивление воздуха и силу тяжести, исключительно вследствие инерции.

Человек может развивать большую силу, если будет двигаться с ускорением. Следовательно, чем лучше разогнаться, тем дальше будет прыжок.

На примере человека можно проследить все виды деформации.

Деформацию сжатия испытывают позвоночный столб, нижние конечности, покровы ступней; растяжения – верхние конечности, связки, сухожилия; изгиба – позвоночник, кости таза; кручения – шея при повороте головы, туловище в пояснице при повороте, кисти рук при вращении и др. (Приложение 1).

Позвоночный столб, как правило, подвергается сжатию как под воздействием веса тела, так и натяжения различных мышц и сухожилий. Для их удержания и обеспечения подвижности он имеет сложную S-образную форму. Позвоночник – наиболее рано стареющий орган, поэтому его изменения начинаются уже с 18-летнего возраста.

Деформация характерна и для мышц человека. Мышечная ткань обладает свойством растягиваться и сокращаться, ей присущи эластичность и упругость. В теле человека насчитывается около 600 мышц.

Центр тяжести существует у любого тела (Приложение 2).

Почему человек, несущий груз на спине, наклоняется вперед? Груз изменяет положение центра тяжести, и человек, находящийся в неустойчивом положении наклоняется, чтобы вертикаль, проходящая через центр тяжести, прошла через центр опоры.

Почему трудно стоять на одной ноге? Площадь опоры мала. Поэтому человеку, стоящему на одной ноге, трудно удержать равновесие.

Почему при ходьбе люди размахивают руками? Когда человек перемещает ногу вперед, вперед смещается и центр тяжести. Чтобы сохранить первоначальное положение центра тяжести, руку отводят назад, такое чередование повторяется при каждом шаге.

1.4. Рычаги в теле человека

В скелете человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами. Например, кости конечностей, нижняя челюсть, череп, фаланги пальцев.

Рука представляет собой совершенный рычаг, точка опоры которого находится в локтевом суставе (Приложение 3). Под действием силы рычаг – рука поднимает груз, находящийся на ладони. Чтобы удержать груз, необходимо усилие мышцы, в десять раз превышающую величину груз.

Почему вытянутой рукой нельзя удержать такой же груз, как согнутой? Если вы подняли гирю в несколько килограммов и держите её на весу, то с точки зрения механики мы совершили работу только при поднятии груза, но держать гирю на весу не легче, чем поднять её вверх, хотя работа равна нулю. Это объясняется тем, что мышцы, приводящие в движении руки или ноги, способны к быстрым сокращениям, но каждое сокращение длится малое время. Сокращение мышцы вызывается сигналом, поступающим к ней по нервам головного мозга. Если длительное время держать груз на весу, такие сигналы непрерывно друг за другом поступают к мышце. Когда приходит очередной сигнал, мышца сокращается, но тут же сама по себе расслабляется до получения следующего сигнала. В результате груз, который мы держим, испытывает малые колебания вверх и вниз. Рука дрожит, что особенно заметно, если гирю держать достаточно долго. Скелетные мышцы не способны удерживать груз в строго определенном положении. При периодическом поднятии груза на малые расстояния работа будет совершаться. Поэтому рука устает, не только когда мы поднимаем груз, но и когда держим его на весу.

Одни из самых сильных мышц у человека те, что расположены по обе стороны рта и отвечают за сжатие челюстей. Они способны развивать усилие до 700 H. Согласно исследованиям у плачущего человека задействованы 43 мышцы лица, в то время как у смеющегося всего 17. Таким образом смеяться энергетически выгодно.

Строение и форма мышц зависит от той работы, которую приходится им чаще всего выполнять. Сила, развиваемая мышцей, является геометрической суммой сил отдельных волокон. Поэтому, чем толще мышца, тем она сильнее,  например, икроножная мышца. Она может поднять груз массой до 130 кг.

Если бы все мышцы человека напрягались, они бы вызвали силу давления, примерно равную 250 кН.

1.5. Движение крови

Сосуды пронизывают все участки нашего тела (Приложение 4). Кровь течет по ветвям артерий до капилляров. Их общая длина около 100 тыс. км.

Сердце – это насос, нагнетающий кровь в артериальную систему. Оно работает в импульсном режиме. Во время каждого импульса, длящегося примерно 0,25 с, сердце выталкивает в аорту около 0,1 л крови. Удивительный двигатель в среднем за сутки сокращается 100 тыс. раз и перекачивает при этом 10 тыс. литров крови. Вследствие насосной функции сердца в сосудах создается постоянное давление крови. Кровь течет по ним из области высокого давления в область низкого.

Пища, находясь в полости рта человека, проталкивается в глотку, а затем к пищеводу мышечными сокращениями языка. Затем происходит сокращение мышц пищевода, и пища проходит в желудок. Роль смазки в данном процессе играет слюна. Она обволакивает пищу, тем самым уменьшая силу трения, возникающую при ее движении по пищеводу.

А как мы пьем? При питье мы расширяем грудную клетку, под давлением наружного воздуха жидкость устремляется в то пространство, где давление меньше, и таким образом проникает в наш рот. Итак, строго говоря, мы пьем не только ртом, но и легкими.

1.7. Диффузия в организме человека. Дыхание

В процессе всасывания пищи большую роль играет диффузия — взаимное проникновение молекул одного вещества в другое.

Наибольшее всасывание происходит в тонких кишках, стенки которых приспособлены для этого. Площадь внутренней поверхности кишечника человека равна 0,65 м 2 . Она покрыта ворсинками — микроскопическими образованиями слизистой оболочки высотой 0,2 – 1 мм, за счет чего площадь реальной поверхности кишечника достигает 4 – 5 м 2 , то есть в 2-3 раза больше площади поверхности всего тела.

Дыхание – это перенос кислорода из окружающей среды внутрь организма сквозь его покровы, тоже является примером диффузии. В дыхании у человека принимает участие вся поверхность тела. Особенно интенсивно дышит кожа на груди, спине и животе.

Однако, во всем дыхательном процессе участие кожи ничтожно по сравнению с лёгкими. При вдохе объем грудной клетки и легких увеличивается, при этом в них понижается давление, и воздух через нос и горло входит в легочные пузырьки. При выдохе объем грудной клетки и легких уменьшается. Давление в легочных пузырьках увеличивается, и воздух с избыточным содержанием углекислого газа выходит из легких наружу.

Сколько воздуха мы вдыхаем?

При каждом вдохе человек вводит в свои легкие около поллитра воздуха. В минуту мы делаем в среднем 18 вдыханий. Значит, за одну минуту в нашем теле успевает побывать 9 литров воздуха. Это составляет в час 540 л. За сутки человек вдыхает около 12 кубометров воздуха. Но, если принять в расчет, что вдыхаемый воздух состоит на 4/5 из бесполезного для дыхания азота (Приложение 5), то оказывается, что наше тело потребляет кислорода около 8 кг, то есть примерно столько же по весу, сколько и пищи (твердой и жидкой).

2. Исследовательская часть: определение физических показателей моего организма

Для расчета физических показателей моего организма с помощью напольных весов и ростомера я измерил свои рост и вес:

— мой рост – 171 см

— масса тела – 47 кг.

2.1. Определение объема тела

Объем тела я определял двумя способами:

1) по объему вытесненной воды.

Для этого в ванну была налита вода и отмечен ее уровень. Затем я полностью погрузился в воду и отметил новый уровень. После этого емкостью известного объема (банкой) долил воду до отмеченного второй раз уровня. Объем долитой воды равен объему моего тела.

Объем тела, измеренный данным способом, равен 46 л = 0,046 м³.

2) математически (Приложение 6).

Полный объем тела определяла по формуле:

где объем головы (объем шара),

объем тела (объем параллелепипеда),

объем руки (объем усеченного конуса),

объем ноги(объем усеченного конуса).