Наукова робота
На тему: «Фізика в біології»
Учня 8-А класу
Криворізького Центрально-Міського ліцею
Большакова Дениса
Зміст
Широке впровадження фізики……………………………….3
Механіка в біології…………………………………………………..4
Гідродинаміка в біології………………………………………….5
Аеродинаміка в біології…………………………………………..6
Звукові коливання…………………………………………………….6
Електростатика в біології………………………………………..8
Чому людина не стала велетнем…………………………….9
Про питому потужність людини і сонця…………………11
Політ птаха і політ людини……………………………………. 12
З відром на голові…………………………………………………….14
Відважні стеклолази………………………………………………..16
Широке впровадження фізичних методів дослідження в біологію дозволило вивчати біологічні явища на молекулярному рівні. Блискучими роботами біохіміків, фізіологів, біофізиків і кристалографії встановлено молекулярні структури ряду найважливіших біологічних об'єктів. Наприклад, з'ясована структура дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) - основного носія спадкової інформації, структура молекул міоглобіну, що запасають кисень в м'язах тварин, структура молекул гемоглобіну, що входять до складу червоних кров'яних тілець і переносять кисень з легенів до тканин, будова поперечносмугастих м'язів і білкових молекул, що входять до їх складу, структура деяких ферментів, вітамінів і ряду інших важливих біологічних молекул.
В даний час ніхто не заперечує можливість застосування законів фізики до дослідження біологічних явищ. Переважна більшість вчених згодні з тим, що всі різноманітні прояви життя в кінцевому рахунку можна пояснити на підставі тих же фізичних законів, яким підкоряються неживі системи. Однак деякі дотримуються думки, що потрібен розвиток нової, ще не створеної фізики.
Механіка в біології
Щвидкість меч - риби досягає 130 км / ч - як швидкість сучасного авто, перелітні гуси - до 80 км / год, гепарда - 110 км / год, а равлики всього 5 метрів на годину. Відомий випадок, коли гепард подолав відстань близько 650 метрів за 20 секунд, що відповідає швидкості 120 км на годину. Абсолютний рекорд швидкості гепарда - 128 км на годину. Друге місце в швидкості серед наземних тварин належить вилоріг (вилоріг антилопа), що живе в Північній Америці. Рекорд швидкості вилоріг - 98 км / год, при цьому вилорог може бігти на високій швидкості значно довше гепарда. З птахів найшвидша птах - сапсан. У пікіруючому польоті сапсан розвиває швидкість до 440 км / год. Найшвидша риба - вітрильник, який може розвинути швидкість 109 км / ч. Найшвидше морський ссавець - косатка. Вона може плисти зі швидкістю 55, 5 км / год. А з комах - найшвидший американський тарган, який за одну секунду може пробігти відстань, в 50 разів перевищує довжину власного тіла. Для спринтера - людини це відповідало б швидкості 330 км / год. Для таргана це швидкість 5, 4 км / год.
Цікаві також механічні властивості тканин живих організмів: так, завдяки раціональному трубчастого будовою великогомілкової кістки людини міцність її на розтягнення майже дорівнює міцності чавуну.
Відмінними пружними властивостями володіє м'язова тканина - еластичність м'язів краще, ніж у деяких видів гуми. Енергетичні можливості людини теж дивні: потужність, що розвивається кращими штангіст, порівнянна з потужністю легкової автомашини, а серце людини робить протягом життя роботу, якої б вистачило, щоб підняти на гору заввишки майже 5000 м цілий поїзд.
Гідродинаміка в біології
Вчинені гідродинамічні пристрої, пристосовані для пересування, є у морських зірок і їжаків, інших голкошкірих. За рахунок підвищення тиску рідини відбувається розгинання кінцівок у павуків. Цікавий хлопцям і такий факт - внутрішній тиск рідини в листках і стеблах рослин порівняно з тиском в парових котлах теплоелектростанції. Завдяки цьому слабкі, ніжні паростки рослин пробивають товстий шар грунту,асфальт.
Аеродинаміка в біології
Білка - летяга завдяки розтяжною складці між кінцівками може збільшувати площу свого тіла до 200 кв. см. Якщо летяга стрибає з високого дерева, то вона може пролетіти до 60 м. Її пухнастий хвіст під час польоту виконує функції керма, за допомогою якого звір здатний змінювати напрямок польоту майже на 90 °. При цьому вона може міняти напрвление польоту, робити петлі і інші фігури пілотажу.
Звукові коливання в біології
Собака, яка втратила зір, через кілька днів уже орієнтується по слуху і не натикається на зустрічні предмети, хвилеподібні рухи риби у воді створюють навколо неї ущільнення, що є джерелом звукових хвиль, відбиті від навколишніх предметів, ці хвилі сприймаються особливим органом почуттів риби - бічною лінією на її тілі.
Кажани використовують принцип ехолокації ще і для пошуків їжі. Вони здатні не тільки засікти видобуток, а й визначити напрямок і швидкість її руху. Такими ж здібностями володіють і дельфіни. Не менш вражаюча точність ехолокації дельфінів. Дослідами встановлено, що дельфіни здатні визначати напрямок на ціль при відстанях в десятки метрів з великою точністю. В експериментах, що проводилися радянськими вченими на Чорному морі, афаліни безпомилково підпливали, наприклад, до дробинки діаметром 4 мм, кинутої в море на відстані 20 - 30 м від тваринного, попередньо промацавши її звуковим пучком. І миші і дельфіни використовують ультразвуки.
