Определение плотности тела человека

Размещено на http://allbest.ru

ГБОУ Школа № 1538

Исследовательская работа

Определение плотности тела человека

Автор проекта:

Горина Мария, 6 Н класс

Руководитель:

Прохорова Елена Александровна,

учитель физики

Москва

2019

Содержание

Введение

Глава 1 Плотность вещества

1.1 Плотность как физическая величина

1.2 Измерение плотности вещества

Глава 2 Измерение плотности тела человека

2.1 Измерение объема тела человека (моделирование)

2.2 Измерение объема тела по изменению объема жидкости

2.3 Вычисление плотности тела человека

Заключение

Список используемой литературы

Введение

В прошлом году я работа над исследовательской работой «Съедобная физика», где измерила плотность различных фруктов и овощей: тех тел, которые мы кушаем.

Фрукты и овощи имеет очень разную форму, но проведя несложные расчёты я с большой точностью определила объём и плотность. И у меня возник вопрос: возможно ли в домашних условиях измерить плотность тела человека?

Физика - наука экспериментальная, и выполнение практических и лабораторных работ вызвало у меня большой интерес к познанию окружающего мира и самой себя. Человек является одним из объектов изучения физики и порой возникает необходимость знать параметры человека, например, объем тела и его плотность.

Я решила измерить плотность своего тела и тел всех членов моей семьи: сестры Ани, мамы, папы. Тело человека имеет очень сложную конфигурацию, но проведя несложные расчёты с большой точностью можно определить свой объём.

Гипотеза исследования: Плотность тела человека зависит от его комплекции.

Цель исследования: определить зависит ли плотность и объём нашего тела от комплекции человека.

Задачи:

1.Узнать определение понятия «плотность» и познакомиться с расчетной формулой ее нахождения.

2. Познакомиться со способами измерения объема различных тел.

3. Провести практическую работу по измерению объема разных частей тела членов моей семьи и внести полученные результаты в таблицу.

4. Провести расчеты вычисления плотности тел членов моей семьи, результаты занести в таблицу.

5. Проанализировать данные сводной таблицы.

6. Сделать вывод о проделанной работе.

Объект исследования: физическая величина - плотность.

Предмет исследования: тело человека.

Методы исследования:

1. Эксперимент

2. Измерения

3. Вычисления

4. Анализ и обобщение информации

Используемые материалы и оборудование:

1. Измерительная лента, для измерения параметров тела;

2. Электронные весы для определения массы исследуемого материала;

3. Ванна и секундомер, для измерения объёма тела

Глава 1 Плотность вещества

1.1 Плотность как физическая величина

Определение плотности вещества следующее: плотность показывает, чему равна масса вещества в единице объема, например, в одном кубическом метре. Так, плотность воды 1000 кг/ м³ , а льда - 900 кг/м³, именно поэтому лед легче и находится сверху зимой на водоемах. То есть, что показывает нам плотность вещества в данном случае?

Плотность льда равная 900 кг/м³, означает, что куб льда со сторонами 1 метр весит 900 кг. А формула для определения плотности вещества следующая: плотность = масса/объем. Обозначаются величины, входящие в это выражение, так: масса - m, объем тела -V, а плотность обозначается буквой с (греч. буква «ро»). И формулу можно записать следующим образом:

с=m/V

1.2 Измерение плотности вещества

Как рассчитать плотность какого-либо вещества? Для этого нужно знать объем тела и массу тела. То есть, мы измеряем вещество, взвешиваем, а потом полученные данные просто подставляем в формулу и находим нужное нам значение. А в чем измеряется плотность вещества понятно из формулы. Измеряется она в килограммах на метр кубический.

Иногда используют еще такое значение, как грамм на кубический сантиметр. Пересчитать одну величину в другую очень просто. 1 г = 0,001 кг, а 1 см³ = 0,000001 м³.

Соответственно 1 г/см³=1000кг/м³ . Еще следует помнить, что плотность вещества различна в разных агрегатных состояниях. То есть в твердом, жидком или газообразном.

Плотность твердых тел, чаще всего, выше плотности жидкостей и намного выше плотности газов.

Вода имеет очень полезное исключение - в твердом состоянии весит меньше, чем в жидком. Именно вследствие этой странной особенности воды на Земле возможна жизнь.

Жизнь на нашей планете, как известно, произошла из океанов. А если бы вода вела себя, как и все остальные вещества, то вода в морях и океанах промерзла бы насквозь, лед, будучи тяжелее воды, опустился бы на дно и лежал, не тая, там.

И только на экваторе в небольшой толще воды существовала бы жизнь в виде нескольких видов бактерий. Так что можно сказать спасибо воде за то, что мы существуем.

Глава 2. Измерение плотности тела человека

2.1 Измерение объема тела человека (моделирование)

Человек имеет очень сложную конфигурацию, а форму поверхности тела человека невозможно даже описать. Для измерения объема тела человека я использовала сантиметровую ленту и напольные весы.

Я смоделировала тело человека из геометрических фигур: голова- шар, руки и ноги - конусы, туловище - прямоугольный параллелепипед.

Для проведения моего опыта, я взяла свою семью. Я и сестра - худые, мама - средняя, папа - полный. Измерила вес, длину ног, рук, обхват головы и т.д.

Результаты измерений внесла в таблицу:

Таблица 1

Рассчитали объем каждого человека по формуле:

V=V_головы +V_{туловища} +2V_рук +2V_ног

Но перед этим нашли геометрические формулы для всех составляющих:

Объем головы:

V_головы= L ³/(6р²) ,

где L - обхват головы.

Объем туловища:

V_тул=abc,

где: a- длина туловища,

b- его ширина,

c- толщина.

Объем руки:

Vр=( L ^2.H)/(12р),

где: H- длина руки от кончиков пальцев до плеча,

L - обхват руки у предплечья.

Объем ноги:

V_н=( L ^2.H)/(12р),

где H - длина ноги от бедра до щиколотки,

L - обхват ноги у бедра.

Вычислила объем тела каждого человека и составила таблицу.

Таблица 2

Вычислила общий объем по формуле:

V=V_головы +V_{туловища} +2V_рук +2V_ног

Таблица 3

2.2 Измерение объема тела по изменению объема жидкости

Для проверки результатов моделирования объем тела определялся еще одним способом, с использованием ванны с водой, бутылки с известной емкостью, маркером, линейкой. плотность тело человек масса объём

Открываю кран в ванне так, чтобы вода лилась не очень сильно, и подставляю под струю литровый сосуд. С помощью секундомера определяю, за сколько времени вода наполнит сосуд доверху. Открываю слив, и выпускаю воду из ванны. Закрываю слив. И замечаю момент, когда струя воды начала заполнять пустую ванну. Затем отмечаю фломастером (цветным скотчем) на ванне интервалы времени, соответствующие заполнению ванны на один литр. Таким образом, заполняю ванну на ѕ. Выпускаю из ванны воду ровно наполовину. Погружаюсь в ванну и наблюдаю, как при этом изменился объем воды в ней. Определяю объем нашего тела.

Сравнила результаты первого и второго опыта по определению объема. Результаты измерений почти совпадают друг с другом. В опыте №2 объектом исследования были мы.

V = V₁ - V₂

Теперь можно перейти к определению плотности тела.

2.3 Вычисление плотности тела человека

Я рассчитала, чему равна плотность людей, участвовавших в моих экспериментах, по формуле

p=m/V.

С помощью весов определила массу. (Фото 5)

Рассчитала плотность тела, с помощью известного мне объема.

Занесла результаты в таблицу. (Фото 6)

Таблица 4

Было определено, что значения плотности участников экспериментов колеблется в пределах от 1708,54 кг/м³ до 1017,26 кг/м³. Среднее значение плотности человека получилось равным

р= (р₁ + р₂ + р₃ + р₄)/ 4 = 1256,85 кг/м³.

По литературным данным среднее значение плотности человека равно 1036 кг/ м³.

Можно сделать следующие выводы

1) Экспериментально полученное значение плотности человека очень близко к плотности воды. ( плотность воды 1000 кг/м³)

2) Плотность зависит от комплекции человека. Чем больше объем тела и меньше его масса, тем плотность тела больше. Чем больше объем тела и больше масса тела человека, тем меньше его плотность. У худых людей плотность больше, чем у полных.

Заключение

Человек является объектом изучения физики. Тело человека имеет очень сложную конфигурацию, но, проведя несложные расчёты, с большой точностью можно определить свой объём и плотность тела. Это очень интересно, познавательно и увлекательно.

Моё исследование доказало правильность выдвинутой гипотезы, что плотность и объем тела зависят от комплекции человека.

Я уверена, что экспериментально подтвержденные мною формулы займут достойное место в арсенале учителей физики и математики и сделают их уроки более занимательными.

Список информационных источников

Пурышева Н. С., Важеевкская Н. А. Физика 7 класс. Учебник для общеобр. учр.: М., Дрофа- Вертикаль, 2012 г.

Дорохов А. А., Артоболевский И.И. Что такое? Кто такой? В 3-ех томах.-М.: Педагогика, 1975 г.

Фрещенко Т. Вожегова В. Физика 4-11 класс. Справочник школьника. - М.: Слово, 1995 г.

Сайт Класс!ная физика

Сайт Википедия Плотность вещества

Размещено на Allbest.ru