Исследовательская работа по физике Физические свойства в жизни кошки

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
«Мотызлейская ООШ»
Исследовательская работа
«Физические свойства в жизни кошки»
Выполнила:
Фоломкина Оксана,
ученица 8 класса

Руководитель:
Леонтьева Нина Алексеевна-
учитель физики
2015 год
Содержание
Введение
I. Теоретическая часть
Из истории
Механические явления в жизни кошки
Зачем кошки мурлыкают?
Теплообмен кошки
Лечебные свойства кошки.
Как видит кошка
Что такое «глазной слух»
Существо с шестым чувством
II. Исследовательская часть работы

Социологический опрос
Наблюдение
Измерение
Эксперимент

III. Заключение

IV. Список использованной литературы

Приложения
Введение.
Кошка - самое домашнее, самое ласковое создание, которое создаёт уют и в любом доме. Люди, которые любят этих животных, утверждают, что они совершенство, источают покой, приносят удачу, счастье, богатство, человек становится добрее и терпимее. Они умеют любить, лечить, спасать от одиночества, быть преданным и верным.
Цель работы заключается в том, чтобы выяснить, может ли обычная кошка представлять интерес в качестве объекта физических исследований
Задачи:
1. Изучить литературу о физических свойствах домашней кошки. 2. Рассмотреть физические процессы и явления в жизни кошки. 3. Провести социологический опрос.
4. Исследовать разными способами физические характеристики домашних кошек.
Объект изучения: домашняя кошка Маруська, подвижная кошка, 5 лет
Предмет исследования: физические свойства кошки.
Проблема: Какими физическими свойствами обладает домашняя кошка?
Гипотеза: Изучение физических свойств кошки будет проведено успешно, если провести следующие исследования: наблюдение, измерение, эксперимент.

Методы исследования: 1.Обзор литературы. 2.Обзор по сети Интернет. 3.Социологический опрос
4.Наблюдение
5. Измерение 6.Эксперимент
7. Фотосъемка
Актуальность исследования:
Физика - наука о природе. Мы, как и братья наши меньшие - домашние животные, частицы этой природы, следовательно, все законы физической науки должны найти и в нас и в них своё проявление. У многих дома есть кошки - очаровательные, грациозные, во многом загадочные и многими любимые животные. Думаем, что многих заинтересует, каким образом различные физические свойства проявляются в поведении кошки. Изучая физику, мы знакомимся со многими физическими величинами (массой, плотностью, скоростью, силой и др.), учимся их измерять. Но все опыты на уроках проводятся с неживыми объектами. Есть ли особенности в измерении этих же характеристик у живых существ? Какие они?

Теоретическая часть
1. Из истории
В настоящее время в мире насчитывается не менее 500 млн. кошек. По данным ученых, например, в США их около 55 млн. (по 1 кошке на 5 человек). А вот в высокогорных Перу и в Центральной Африканской республике домашних кошек нет. Здешний климат плохо подходит для них, да и местное население традиционно равнодушно к этим животным
Основными прародителями более чем сотни ныне существующих пород домашних кошек считается дикая нубийская кошка. Правда, в Европе, вероятно, в жилах домашних кошек течёт и некоторая доля крови лесной кошки, очень похожей на домашнюю.
Первые представители кошачьего семейства появились около 50 млн. лет назад. Это были хищные животные похожие на горностая. Из них путём эволюции и дальнейшего одомашнивания и возникла современная кошка. Биологи отмечают что « духовный мир » кошки утончён, но вместе с ним и дик. Зверёк не раскрывает его перед людьми, навязывающими ему свою любовь. Кошка различает интонации человеческого голоса, делит ощущения на приятные и неприятные, умеет выражать удовольствие и неудовольствие, радость, печаль, страх, надежду, отвращение и гнев.2. Механически явления в жизни кошки.
Можно наблюдать за походкой кошки, за тем как она бегает и прыгает с точки зрения физики, за положением тела кошки при падении, какие простые механизмы имеются в анатомии кошки, за тем как кошка мурлыкает и как кошка добивается обтекаемости своего тела. Помимо этого можно измерять некоторые механические параметры: производимое кошкой давление на пол, масса животного, высота его прыжков.
Движения кошки удивительно быстры, легки и грациозны. Что позволяет ей достичь этого? Кошка движется, отталкиваясь от опоры. При этом внешние силы - силы тяжести, сила трения, сопротивление среды, вступают во «взаимодействие» с внутренними силами организма (напряжением мышц). Движение происходит благодаря совместной деятельности всех мышц и силе трения покоя. При беге животного возникает особый ритм: каждый очередной мах конечностей состоит из чередующихся ускорений и замедлений. Установлено, что только 1\5 часть из 40 мышц лапы кошки работает на передвижение, другие же остаются в покое как бы про запас, на случай чрезвычайных перегрузок.
Кошка падая, всегда приземляется на все четыре лапы – за счет хвоста. Хвост во время падения совершает вращение, заставляющее всё тело животного поворачиваться в обратном направлении; так продолжается до тех пор, пока органы равновесия кошки не отметят, что её голова заняла правильное положение относительно поля тяготения. Затем происходит выравнивание тела животного относительно его продольной оси. Концом вращения кошки является сведение лап вместе, при этом она выгибает спину, хвост играет роль амортизатора. (Приложение № 1)

3. Мурлыкание кошки
Что же собой представляет мурлыканье кошки? Это чередование двух звуковых импульсов, которые происходят при вдохе и выдохе. Голосовые связки колеблются в потоке выдыхаемого воздуха. При этом мускулатура гортани сокращается от 20 до 30 раз в 1 секунду.
Мурлыкание помогает кошке заниматься самолечением: заживлять раны и укреплять кости. Учёные предположили, что мурлыканье схоже с лечением ультразвуком. Выяснилось, что воздействие звуков в этом диапазоне увеличивает заживление ран, рост и укрепление костей. Если вы наблюдали за кошкой, то вспомните тот факт, что после падения, ранения и во время родов они мурлычут. Есть мнение, что при этом они обезболивают и лечат себя.
Учёные считают, что мурлыканье можно использовать при лечении остеопороза, особенно у пожилых людей, т.к. физические упражнения им не под силу.
4. Теплообмен кошки
Форма тела кошки обладает обтекаемостью. Так как кошка перемещается быстро, природа создала её такой, чтобы при беге и прыжках она испытывала наименьшее сопротивление воздуха. По данной причине волоски, образующие « мех» у кошки, расположены по правилам оптимального обтекания: волоски укладываются назад и друг на друга, образуя гладкую поверхность; кроме того, это позволяет ей не намокать и легко пролезать в узкие проходы. Кошка может свёртываться в клубок, или вытягиваться во всю длину, почему это происходит? Когда холодно, делает это она для того, чтобы сохранить или отдать тепло. Интересен тот факт, что кошка в сильный мороз может ходить по снегу, не обмораживая лап: ведь на подушечках нет шерсти? Оказывается, что на подушечках лап есть тонкий слой, обладающий плохой теплопроводностью, он то и «держит» большой перепад температур.

5. Лечебные свойства кошки.
Система лечения человека общением с животными называется - АНИМАЛОТЕРАПИЯ. Известно, что кошек притягивает отрицательная энергия, они как бы впитывают её.
Когда в нашем организме или вокруг нас происходят какие-либо нарушения, она, улавливая, стремится на это место. Кошки очень любят находиться вблизи электроприборов, которые излучают отрицательные электромагнитные колебания. Человеку же, наоборот, чтобы избавится от недомоганий, нужно снять отрицательную энергетику. Так, что кошка - просто подарок, домашний лекарь.
Надо сказать, что кошки разные болезни лечат по-разному. Найдя больное место, одни ложатся на него, пытаясь согреть. Другие, выпустив свои коготки, как иголки иглотерапевта, начинают своеобразный массаж. Как правило, лечебные эффекты наступают при первых урчащих и мурлыкающих звуках, которые успокаивают и расслабляют.
Было установлено, что если в течение нескольких минут гладить кошку, у человека нормализуется кровяное давление, сокращается риск повторного инсульта и инфаркта. Наша кожа напрямую связана через нервные рецепторы с головным мозгом. Гладя кошку, мы передаём через кожу пальцев рук сигналы в мозг. У нас появляется чувство расслабления и спокойствия.
Многолетние наблюдения за кошкой предполагают такой факт, что разные породы имеют свою область в целительстве. Например:
Длинношерстные кошки (персидская, ангорская, сибирская, бирманские и др.) – невропатологи, помогают при бессоннице, раздражении и депрессии. Короткошерстные с плюшевой шерстью (экзотические, британские, шотландские, русские голубые и др.) - "специализируются" по сердечнососудистым заболеваниям.
Короткошерстных и бесшерстных пород (сиамские, ориентальные, сфинксы и др.) врачуют болезни печени, почек, гастрит, колит. В Берлинском институте геронтологии группой из семи учёных было проведено исследование влияния кошек на продолжительность жизни их владельцев. Выводы, полученные в результате этого, проводимого в течение пяти лет исследования более 3000 владельцев кошек показали, что люди, у которых на протяжении всей жизни была кошка, живут в среднем на 10,3 года дольше, чем "бескошатники". У владельцев животных показатели кровяного давления лучше, чем у другой половины человечества. По мнению геронтологов, кошки - настоящий эликсир молодости для их владельцев.

6. Как видит кошка.
Устройство глаза кошки похоже на строение глаза человека. Зрачок у кошки не круглый, а вертикально – овальный, вытянутый сверху вниз, щелевидный. Природа сделала его таким, чтобы кошка обладала острым зрением, была способна видеть в полумраке, и чтобы яркий свет не ослеплял животное. Величина зрачка может меняться в зависимости от освещения. Глаз кошки способен к ясному видению предметов, находящихся от него на различных расстояниях, путём изменения преломляющих свойств его оптической среды, сосредоточенной главным образом в хрусталике.
Выяснилось, что угол зрения каждого глаза кошки около 2050, это помогает ей точно оценивать расстояние, форму и взаимное расположение предметов в пространстве. Кошка, как и человек обладает бинокулярным зрением. У кошки в отличие от человека есть третье веко, известное под названием мигательная перепонка. Оно уменьшает интенсивность очень яркого света и немного предохраняет глаза от травм.
Когда светло, зрачок сокращается до узкой вертикальной щёлочки. С наступлением ночи зрачок расширяется.

Наблюдения показали, что глаза у кошки обладают удивительным свойством: они светятся в темноте. Это свечение – физическое явление. Называется фотолюминесценцией. Фотолюминесценция - это возбуждённое светом оптическое излучение. Поглощая внешний свет, глаза кошки испускают свет фотолюминесценции с длинами волн, соответствующими зелёному участку спектра, поэтому они становятся зелёными, светятся зелёным светом.

7. Что такое глазной слух.
Долгое время люди не представляли себе, насколько сложна деятельность органов чувств кошки. Всем известна, например легендарная способность кошки находить обратный путь, как бы далеко её не увозили от дома. Эксперименты дали и совсем неожиданный результат: кошка возвращается домой по более короткому пути, чем тот, по которому её увозили из дома. Как она находит нужное направление? Это стало проясняться после того, как американский учёный Франк Морель исследовал электронными методами нервную систему кошки. Оказалось что даже в полной темноте, когда глаза кошки не получали никакого светового сигнала, примерно половина нервных клеток её мозга, участвующих обычно в зрении, реагировала на ультразвуковые сигналы, имеющие частоты в диапазоне 20 - 30 кГц. Опыты доктора Мореля позволили сделать интересное заключение: кошка, по – видимому, обладает как бы вторым органом слуха. Этот слух обеспечивается нервными клетками, т. е. клетками, ответственными за зрение, поэтому его можно назвать «глазным слухом». Итак, кошка обладает повышенной акустической чувствительностью. При отыскании дороги домой она пользуется акустической картиной, на которой в её мозгу записаны звуки, характерные для данной местности.
Слух кошки поистине феноменальный. Кошка пробуждается от самого глубокого сна, если где–то за каменной стеной, в 15 м от неё начинает скрестись мышь. Бодрствующая кошка слышит мышь за 20 метров от неё.
Способность улавливать ультразвуки даёт возможность кошке чувствовать приближение землетрясения, так как землетрясению предшествует слабое дрожание земной коры, порождающее ультразвуки, которые и слышит кошка уже за 2 -3 дня до события и явно реагирует на них: беспокоится, уносит своих котят, убегает из дома, прижимает уши, взъерошивает шерсть, громко мяукает. Некоторые учёные считают, что кошка чувствует и увеличение статического электричества в земной коре, которое тоже предшествует землетрясению.
8. Существо с шестым чувством.
Даже в абсолютной темноте и тишине, когда кошке уже не могут служить ни глаза, ни уши, она и тогда не превращается в беспомощное существо, ибо обладает запасной системой ориентации в пространстве; эту систему ориентации образуют длинные упругие усы (вибриссы), брови и небольшие волоски, растущие на задней стороне передних лап. Был поставлен такой эксперимент: кошек запускали в сложный тёмный лабиринт. И они неизменно находили выход, но лишь до тех пор, пока у них не обрезали усы.
Усами, которые могут шевелиться, кошки исследуют предметы, определяют ими размеры и движение добычи, которую держат в зубах вне поля своего зрения. Собираясь совершить прыжок, кошка старается предварительно «ощупать» усами поверхность приземления. Наблюдения показали, что тоже самое она делает, если надо обследовать незнакомое место: подвижные усы животное собирает в пучок, кончик каждой волосинки едва уловимо для человеческого глаза « бегает» по поверхности, ощупывая её с разных сторон. Некоторые учёные считают, что кошка добирается до своего хозяина, когда оказывается далеко от дома, именно благодаря своим чудесным усам. Может быть, усы кошки – это своеобразные антенны, улавливающие разной частоты звуки? На этот вопрос пока ответа нет.
Ряд учёных полагает, что кошка чувствительна к магнитному полю Земли и способна регистрировать изменения в окружающем магнитном поле.
Кошка обладает своим биополем, которое может вступать во взаимодействие с биополем человека. Возможно, благодаря именно этому свойству кошка безошибочно находит своего хозяина и приходит к нему на помощь.



II. Исследовательская часть.
Социологический опрос:
Мной была составлена анкета и проведена среди жителей села Мотызлей:
Живет ли у вас дома кот или кошка?
Какие физические свойства кошки вам известны?
Знаете ли вы, что кошки обладают лечебными свойствами, какими?
Было всего опрошено 58 человек.
По первому вопросу «Живет ли у вас дома кошка?», результаты следующие, да, живут в доме кошки – 78%, нет – 22% опрошенных.

По второму вопросу «Какие физические свойства кошки вам известны?» Из опрошенных вес отметили – 48%, скорость - 18%, теплопроводность – 8%, лечебные свойства – 11%, и затрудняюсь ответить – 15%.

На третий вопрос «Обладают ли кошки лечебными свойствами, какими?» люди, которых мы опросили 100% ответили «да», но какими лечебными свойствами они обладают, 65% ответить затруднились.
1 способ исследования – наблюдение
Я наблюдала за режимом питания, едой, режимом сна. Я наблюдала за походкой кошки, за тем как она бегает и прыгает с точки зрения физики, за тем как кошка мурлыкает. Я выяснила, что кошка ходит «на цыпочках». Основания лап у неё круглые, и след у неё округлый. На бегу, она втягивает когти, и ступает на толстые и мягкие подушечки пальцев. Обратили внимание на удивительные способности падающей кошки, из какого бы положения падение ни начиналось – приземляется она на все четыре лапы. Из изученной литературы выяснили, что падающая кошка корректирует положение тела с помощью хвоста. Хвост во время падения совершает вращение, заставляющее всё тело животного поворачиваться в обратном направлении. (Приложение № 1)
Я также наблюдала, что кошка то свёртывается в клубок, то вытягивается во всю длину, почему это происходит? Когда холодно, делает это она для того, чтобы сохранить тепло, так как у свернувшейся кошки меньше свободная поверхность тела, потому и меньше теплообмен, меньше охлаждение. Чем теплее в комнате, тем сильнее распрямляется тело кошки, пока не вытягивается в прямую линию.
Мне стал интересен и вопрос о том, почему кошка в сильный мороз может ходить по снегу, не обмораживая лап: ведь на подушечках нет шерсти? Также из изученной литературы мы узнали, шерсти на подушечках пальцев нет, но на подушечках лап есть тонкий слой, обладающий плохой теплопроводностью, он то и «держит» большой перепад температур.
2 способ исследования – измерение
Я измерила вес (массу) нашей кошки с помощью пружинных весов, он составил 2,1 килограмм до еды, после еды вес увеличился на 150 грамм, и составлял 2,25 кг.

С помощью сантиметровой ленты я измерила длину кошки от ушей до кончика хвоста, длина равна – 73 см

Измерила длину усов (вибриссов), она составила - 6 см. Тем самым по длине усов можно определить в какую самую маленькую щель может пролезть кошка. Наша испытуемая может свободно пролезть в щель размером 12 см.

С помощью термометра измерила температуру тела в разное время суток

№ п/п Температура тела утром, 0С Температура тела днем, 0С Температура тела вечером, 0С Температура тела ночью, 0С
1. 37,9 38,5 38,2 38

Делаю вывод, что самая высокая температура соответствует дневному времени суток, когда активность животных наибольшая. Строим график зависимости температуры от времени суток.


3 способ исследования – эксперимент
Определяем давление на опору. Давление кошек на опору рассчитывалось для трех положений (стоя, лежа, сидя) по формуле: p = mg/S, где g = 9,8. Площадь опоры кошек вычисляли по площади фигур, получаемых очерчиванием соответствующих контуров.





Положение Масса, кгПлощадь, см3 Давление, кПа
Стоя 2,1 10,7 19,2
Сидя 2,1 18 11,4
Лежа 2,1 123.2 0,17
В разных положениях наша Маруся оказывают давление от 0,17 до 19.2 кПа, делаем вывод, чем больше площадь, тем меньше давление на опору.

Определяем скорость. Заставляем кошку двигаться по размеченной дорожке за движущимся предметом, засекая время секундомером. Скорость рассчитали по формуле: v = s/t.

Расстояние пробега 4 метра. Время, определенное секундомером = 2 секунды. Рассчитываем по формуле скорость пробега кошки - она равна 2 м/сек.

Заключение.
«Духовный мир кошек утончен и дик, он не раскрывается перед людьми, навязывающим животным свою любовь».
Конрад Лоренц
На мой взгляд кошка интересное и малоизученное животное из тех, которых сумел приручить человек. Помимо эстетического удовольствия, которое человек получает при наблюдении за кошкой и общении с ней, кошку поистине можно считать интересным объектом при изучении многих физических явлений, некоторые из которых я постаралась представить в своей работе:
- кошка различает интонации человеческого голоса, умеет выражать удовольствие и неудовольствие, радость, печаль, страх, надежду, гнев;
- силы тяжести, сила трения, сопротивление среды, вступают во «взаимодействие» с внутренними силами организма при движении кошки;
- кошка обладает обтекаемостью тела;
- кошка обладает теплоемкостью;
- мурлыканье обладает лечебными свойствами;
- кошка притягивают отрицательную энергию;
- обладает острым зрением и способна видеть в полумраке;
- обладает повышенной акустической чувствительностью;
- обладает фотолюминесценцией;
- способна улавливать ультразвуки;
- чувствует увеличение статического электричества в земной коре, способна регистрировать изменения в окружающем магнитном поле;
- обладает своим биополем, которое может вступать во взаимодействие с биополем человека.
В основном мои проблемы были связаны с тем, что наш живой объект исследования, в отличие от нас, не понимал цели деятельности, и зачастую сопротивлялся. Приходилось учитывать привычку и характер, подстраиваться под настроение и ритм жизни. Так, кошка большую часть дня проводит во сне. Таким образом, мы на практике убедились, насколько сложнее измерять физические характеристики живого существа.
Надо сказать, что тема, которую я выбрала, была для меня очень интересной, потому что кошки являются нашими домашними любимицами, и я убедилась, что кошек нельзя считать бесполезными для человека существами, что они представляют интерес и в качестве объекта для исследования и приносят большую пользу для здоровья.
Благодаря наблюдениям и сведениям из научной литературы мне стали понятны многие ответы на вопросы, связанные с жизнью и поведением кошки. На многие вопросы мне помогла ответить физика.
Данный материал может быть использован на уроках физики и биологии, на факультативных занятиях, элективных курсах.


Литература.
1 Куклачёв Ю. О кошках // Наука и жизнь. 1990г.
2 Литинецкий И. В. // Барометры природы. Москва. Дрофа. 2002г.
3 Непомнящий Н.// Кошка в вашем доме. Москва. Прфиздат. 1990
4 Непомнящий Н. Кошки предсказывают будущее //
5 Николаев Г. Существо с шестым чувством //Наука и жизнь.
6 Филлипов Ю. И. Домашние кошки. Москва. 1991 г.
7 Фогель А. Советы любителям кошек // Просвещение. 1999г//
8 www.koshki.ru9 www.kakkoshki



Приложение № 1
Перемещение кошки в пространстве во время падения