Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Бородинская средняя общеобразовательная школа»

Исследовательская работа по физике

на тему

Биофизика кошки

\

Содержание:

Введение…………………………………………………………………………..3

История происхождения кошки………………………………………………....4

ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КОШКИ……………………….6

1.1 Биомеханика кошки…………………………………………………………..6

1.2 Тепловые явления в жизни кошки………………………………………….10

1.3 Электричество и кошка……………………………………………………...12

1.4 Оптика и кошка………………………………………………………………13

ГЛАВА 2. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КОШКИ……………..16

ГЛАВА 3. БИОМЕТРИЯ КОТА АРТЁМА…………………………………18

3.1 Определение размеров кота…………………………………………………18

3.2 Измерение массы тела кота…………………………………………………18

3.3 Объём тела кота……………………………………………………………...18

3.4 Измерение плотности тела кота…………………………………………….20

3.5 Давление кота на опору……………………………………………………..20

3.6 Определение скорости кота…………………………………………………23

3.7 Определение скорости в момент падения………………………………….23

3.8 Определение мощности кота………………………………………………..24

3.9 Определение силы тяжести, веса кота……………………………………...24

ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

КОТА……………………………………………………………………………..26

4.1 Определение сопротивления тела кота……………………………………

4.2 Определение температуры тела кота……………………………………….

Заключение………………………………………………………………………..

Список литературы……………………………………………………………..

2

Введение

Я изучил многих философов и многих кошек.

Мудрость кошек неизмеримо выше.

Ипполит Тэн.

Кошка- одно из наиболее популярных «животных-компаньонов», то есть домашних

животных. В настоящее время в мире насчитывается около 600 миллионов домашних

кошек. Выведено около 200 пород, от длинношерстных до лишённых шерсти. Поведение

этих животных до сих пор удивляет многих учёных. Вот и нам стало интересно изучить

кота, как физическое тело, и как живой организм.

На протяжении 10 000 лет кошки ценятся человеком, в том числе за способность

охотиться на грызунов и других домашних вредителей, а также за ласку, уют и отсутствие

ощущения одиночества в доме.

Цель работы: изучение кота с точки зрения биологии и физики.

Задачи:

1. Изучить литературу по данной теме;

2. Рассмотреть физические процессы и явления в жизни кота;

3. Определить биометрические параметры кота;

4. Выявить тепловые и электрические характеристики кота;

5. Сделать выводы.

Объект исследования: представитель семейства кошачьих – кот Артём.

Предмет исследования: физические и биологические процессы в организме кошки.

Проблема: какими физическими свойствами обладает кошка?

Гипотеза: особенности в поведении кота можно рассмотреть не только с точки зрения

биологии, но и физики.

Методы исследования:

1.Теоретические: анализ полученных данных;

2. Эмпирические: изучение литературы, наблюдение, измерение.

История происхождения кошки

О кошке, живущей рядом с нами, мы знаем почти все. А вот происхождение кошек

скрыто от человека пылью веков. Кем были их предки? Когда впервые кошка переступила

порог человеческого жилища? Достоверные и не совсем сведения, собранные по всему

миру, как кусочки мозаики, капризно не желают слиться в единую картину.

3

Первыми млекопитающими, среди которых появились и хищники, были креодонты.

Около 50 млн. лет назад от креодонтов произошли миациды. Это были звери, обладающие

более развитым интеллектом, чем их предшественники. Кошки появились около 40 млн.

лет назад, когда эволюция миацидов пошла двумя путями.

Появление кошек часто связывают с проаилурусом. Это был гибкий и юркий хищный

зверёк. Большую часть времени проводил на деревьях, спускаясь с ветвей лишь в поисках

добычи.

Примерно 140 тыс. лет назад появилась степная кошка – один из подвидов лесного

дикого кота. Степная, африканская или пятнистая кошка по сей день обитает в

пустынных, горных и степных районах Азии, Африки, Индии, Казахстана и Закавказья.

История появления слова кошка остается загадкой. На древней латыни кошка звучит

как felis (пер. «хороший знак»). От этого слова образовано современное название вида

Felis Catus и науки о кошках – фелинологии. Считается, что во многие языки слово

«кошка» пришло именно из латыни.

Не так давно группа ученых опровергла теорию происхождения домашних кошек из

Древнего Египта, проведя масштабное исследование ДНК домашних кошек по всему

миру. Выяснилось, что одомашнивание кошек началось на территории Плодородного

Полумесяца.

Местность, включающую современный Израиль, Ирак, Сирию, Ливан, часть Иордани

и Турции, называют колыбелью цивилизации. Именно здесь кочующий человек решил

прекратить поиски – впервые возникло земледелие и скотоводство. Помимо уже

одомашненных собак, люди стали держать овец и коз, и, наконец, около 10 тыс. лет назад,

началась история одомашнивания кошек. К тому времени человек достиг определенных

успехов в земледелии: теперь можно было не только сытно питаться, но и делать запасы.

Где амбары, там и мыши. А где грызуны, там и кошки. Кроме того, усатые охотники с

непримиримой ненавистью уничтожали змей, обитающих на их территории, что тоже

приносило жителям существенную пользу.

Появление мурок на территории России пока еще остается загадкой. Самые древние

останки найдены на территории Кировоградской области и датированы II веком.

Известно, что на Руси кошек уважали и дорого ценили,

что подтверждалось

законодательно. Если человек нечаянно убил кошку, он должен был выплатить ее хозяину

штраф. Труп кошки подвешивали вертикально за хвост так, чтобы мордочка касалась

ровной поверхности земли. Виновный сыпал зерно на землю до тех пор, пока под

насыпью не скрывался кончик хвоста погибшей кошки. Стоил котенок от хорошей

4

крысоловки так дорого, что порой крестьяне вскладчину покупали усатого малыша,

работавшего впоследствии на всю деревню.

ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КОШКИ

1.1

Биомеханика кошки

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.

Кошка - это животное-иноходец. При ходьбе у нее сначала левые ноги идут, а потом

правые. Данная ходьба обеспечивает проворство, тишину и скорость. Кошка -

необязательно бывает «правша» или «левша». Очень многие кошки пользуются двумя

лапами сразу, особенно на охоте. Домашние кошки - это единственные кошачьи, у

которых хвост при ходьбе может быть вертикально. Абсолютно все дикие кошачьи при

ходьбе свои хвосты держат между ногами или горизонтально.

Ходьбу и бег кошки можно рассматривать как колебательное движение, в процессе

которого, то нарушается, то восстанавливается равновесие тела. Движения кошки легки,

грациозны, быстры. Кошка двигается, отталкиваясь от опоры. При этом внешние силы –

силы тяжести, сила трения, сопротивление среды, вступают “во взаимодействие” с

внутренними силами организма (напряжение 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. Кошки способны развить скорость до 50 км/час на короткое расстояние.

У взрослой здоровой кошки нормальная частота пульса колеблется в пределах от 100

до 130 ударов в минуту. У котят пульс более частый -150-200 ударов в минуту. У котов

пульс реже, чем у кошек. Жара, духота, усталость, эмоциональные нарушения, стрессы

могут увеличить сердцебиение животного.

Свободный полет

Подобно парашютисту в свободном падении, еще не достигнув предельной скорости,

она инстинктивно вытягивает конечности, а после того как максимальная скорость

достигнута, кошка расслабляется и раскидывает лапы горизонтально. При этом

увеличивается сопротивление воздуха, которое распределяется на всю площадь тела и

5

уменьшается скорость падения. Малый вес и гибкость конечностей обеспечивают

наименьшую силу удара.

Приземление на лапы

Приземление на лапы - врождённая способность кошек приземляться на четыре лапы,

независимо от того, в каком положении кошка была в начале падения и с какой высоты

она упала.

Рефлекс приземления на лапы начинает проявляться у котят к возрасту 3—4 недели и

закрепляется к 6—7 неделям.

Возможность совершения подобного приземления

обеспечивают кошке очень гибкий позвоночник и отсутствие ключицы. Минимальная

высота для переворота кошки на 180° составляет всего около 30 сантиметров. Вопреки

ранее распространённому заблуждению, кошки без хвоста почти так же свободно

приземляются на четыре лапы, так как для сохранения момента импульса они используют

задние лапы, а не хвост.

За чувство равновесия у кошек отвечает хорошо развитый вестибулярный аппарат,

расположенный во внутреннем ухе. Дополнительным предохраняющим средством при

падении служит рефлекторное расставление лап в стороны, в результате чего поверхность

тела кошки увеличивается и срабатывает «эффект парашюта». Однако в случае падения с

большой высоты (из окон многоэтажных домов) этот рефлекс не всегда срабатывает, и

животное может разбиться, что связано с эффектом «шока» при выпадении из окна. При

падении с малой высоты (например, с рук ребёнка) времени на разворот может быть

недостаточно, и кошка также может травмироваться. Как показали новые исследования,

при падении с большой высоты кошки приземляются не на лапы, а скорее на живот.

В 1976 году ветеринарным врачом из Нью-Йорка Гордоном Робинсоном был описан

так называемый высотный синдром, согласно которому: «чем выше здание, с которого

упала кошка, тем меньше повреждений получит животное. То есть, как ни парадоксально,

15-й этаж безопаснее 2-го». Математиком Ричардом Монтгомери была разработана

теория, получившая название «Задача о падающей кошке», согласно которой кошка,

падающая спиной вниз, переворачивается спиной вверх, даже если кинетический

момент равен нулю.

С какой бы высоты ни падала кошка, её скорость не превысит 100 км/ч. Этому

способствуют небольшой размер, лёгкие кости и шерсть, а также то, что в полёте кошка

расставляет все лапы, достигая, как уже говорилось выше, «эффекта парашюта». Для

сравнения, скорость падающего человека достигает 210 км/ч, даже если он в падении

максимально увеличивает площадь своего тела для сопротивления набегающему воздуху.

6

Простые механизмы

В скелете кошки можно найти кости – рычаги: это череп, челюсть, лапы. Есть и такой

простой механизм, как клин - это острые зубы, когти. С их помощью кошка может создать

очень большие давления, что служит хорошей защитой или помогает при нападении, ведь

своими когтями и зубами она буквально может вспороть кожу противника. Еще один клин

– бугорки на языке. Шершавый, с бугорками, язык кошки действует как щетка, поэтому

кошка ловко чистит им шерсть, удаляя пыль и остатки грязи.

Мурлыкание

Это чередование двух звуковых волн, которые появляются при вдохе и выдохе, когда

голосовые связки колеблются в потоке вдыхаемого воздуха. При этом мускулатура

гортани сокращается с частотой от 20 до 30 Гц.

Форма тела кошки с точки зрения обтекаемости

Так как кошка перемещается быстро, природа создала ее 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,

быстро двигаться в траве, в густом кустарнике.

1.2Тепловые явления в жизни кошки

Температура тела кошки

В норме температура тела у взрослой кошки колеблется от 38,0 до

39,5 °С, у котят эти показатели бывают более высокие. У голых кошек эта

температура выше на 2-3 градуса из-за отсутствия волосяного покрова. Кошки погибают,

если температура их тела опускается ниже 18 градусов или повышается более чем до 43,4

С.

Частота дыхания равна 20— 30, у молодых кошек этот показатель выше и

достигает 40 дыхательных движений в минуту. Если кошка дышит с открытым ртом, то

это связано с возбуждением животного или повышением температуры окружающего

воздуха. Кошка, таким образом, нормализует свой теплообмен, помогая потовым железам

справляться с возросшей нагрузкой.

7

Терморегуляция кошки

Организм кошек лучше приспособлен для сохранения тепла, чем для его

выработки, хотя малая относительно площади поверхности масса тела увеличивает

скорость охлаждения, позволяя эффективно отводить излишки тепла. Часть тепла

отводится излучением. Кроме того, у кошек наличествуют потовые железы, которые

помогают охлаждению через испарение, а вылизывая шерсть, кошки еще более улучшает

этот процесс. При испарении жидкости с поверхности тела температура его понижается и

тем сильнее, чем активнее идёт процесс испарения. Происходит это потому, что для

отрыва молекул жидкости, т.е. разрыва межмолекулярных и межатомных связей и

перевода жидкости в газообразное состояние, требуется энергия; берётся она у самого

тела, с поверхности которого идёт испарение. Часть тепла может отводиться и при

дыхании, хотя и не так эффективно, как это происходит у собак.

Кошка сворачивается в клубок, чтобы сохранить тепло, так как у свернувшейся

кошки меньше свободная поверхность тела, поэтому и меньше теплообмен, меньше

охлаждение. Чем теплее в комнате, тем больше распрямляется тело кошки, пока не

вытянется в прямую линию. Однако при сильной жаре кошка снова немного

сворачивается; но этот факт не нашёл пока научного объяснения. В сильный мороз кошка

может ходить по снегу, не обмораживая лап. У неё на подушечках есть тонкий слой,

обладающий плохой теплопроводностью. Он-то и держит большой перепад температур.

1.3 Электричество и кошка

В осенние и зимние месяцы года у кошек сильно электризуется шерсть. Это

связано с началом отопительного сезона. Горячие батареи, сухой воздух в квартире,

использование в быту синтетических материалов приводят к накоплению статического

электричества в шерсти у животных. Мы можем увидеть сухую шерсть, стоящую дыбом,

при этом еще и испускающую искры.

Если в сухую погоду или в сухом помещении кошку гладить по шерсти, то от

трения шерсть быстро электризуется. Если гладить долго и энергично, то может

произойти сильная электризация: на поверхности скопиться большой заряд, и как

следствие возникнет – искра. Кошка не всегда любит, когда её гладят: в сухую погоду её

шерсть так сильно электризуется, что возникает достаточно сильное электрическое поле;

проскакивающие искорки вызывают у кошки неприятные ощущения.

Кошка может выдержать гораздо большее напряжение, чем человек. И именно

благодаря кошке удалось выяснить, какую большую роль в ослаблении электрического

действия поля на живой организм играет фактор внимания. (Для горения электрической

лампы в 15Вт надо было бы одновременно гладить 1,5 млрд. кошек!).

8

1.4 Оптика и кошка

Среди домашних животных у кошки самые большие глаза относительно размеров

тел. Зрачки у кошки могут достигать сантиметра в диаметре. Изображение, которое видит

кошка обоими глазами, фактически одно и то же. В мозгу кошки оба изображения

накладываются одно на другое, и картинка становится трехмерной. Этот эффект

называется бинокулярным зрением. Глаза кошки направлены вперёд, и их зрительные

поля

перекрываются.

Поэтому

кошки

обладают

стереоскопическим

зрением,

позволяющим оценивать расстояние до предмета наблюдения. Около 60 % кошек

способны к движениям глаз, при которых зрительные оси сходятся и расходятся. Поле

зрения у кошек составляет 200°, против 180° у человека. В жёлтом пятне на сетчатке глаза

у кошек отсутствует центральная ямка, а вместо неё имеется диск, где находятся

колбочки. Палочек в сетчатке глаза в 25 раз больше, чем колбочек, что обусловлено тем,

что кошка является ночным хищником, поэтому способность видеть при слабом

освещении (за которую отвечают именно палочки в сетчатке) является для неё

приоритетной.

Какими цветами видят кошки?

Кошки умеют различать цвета, но по сравнению с человеком восприятие цвета у

них слабее - менее контрастное и яркое. У кошек (как и большинства других

млекопитающих, кроме приматов) есть два типа колбочек - чувствительные к более

длинноволновому и коротковолновому свету. «Длинноволновые» колбочки кошки

содержит опсин, имеющий максимум поглощения в области 553 нм. Считается, что у

большинства

млекопитающих

отсутствуют

«зелёные»

колбочки

(соответствующие

средневолновым колбочкам приматов), поэтому их цветовое зрение напоминает таковое у

человека при дейтеранопии (разновидность дальтонизма).

Неподвижные и близко стоящие предметы кошка воспринимает хуже, чем

движущиеся. У кошек способность к фокусировке зрения на предметах в 2-3 раза меньше,

чем у высших обезьян и человека. Кошки превосходно видят в условиях слабого

освещения. За сетчаткой глаза располагается особый слой — тапетум, который у кошек

содержит

большое

количество

люминесцентного

пигмента.

Функция

тапетума

заключается в отражении обратно на сетчатку той части света, которая проходит сквозь

полупрозрачный слой светочувствительных клеток и которая без тапетума безвозвратно

терялась бы. Благодаря тапетуму и другим механизмам, светочувствительность глаза

кошки в 7 раз выше, чем у человека, и кошки могут хорошо видеть даже при слабом

освещении, но при ярком свете они видят хуже человека. Из-за интенсивной пигментации

тапетума кошачьи глаза при их освещении в темноте светятся жёлто-зелёным цветом.

9

Пигментация тапетума тесно связана с пигментацией радужной оболочки. У голубоглазых

кошек, независимо от цвета шерсти, тапетум пигментирован слабо и их зрачки

отсвечивают красным цветом и менее ярко - как у человека. Это позволяет предположить,

что ночное зрение голубоглазых кошек такое же слабое, как у человека. Котята

рождаются с голубыми глазами, то есть со слабо пигментированной радужкой и,

соответственно, со слабо пигментированным тапетумом. Примерно к 3-месячному

возрасту, когда у желтоглазых и зеленоглазых кошек радужка насыщается пигментом,

пигментируется и тапетум. Оттенок свечения зрачков также зависит от угла падения

света, так как пигментация тапетума снижается по направлению от задней стенки глазного

яблока к передней и его оттенок меняется градиентом: жёлто-зелёный, бирюзовый,

голубой, синий, фиолетовый, красный, чёрный. Но при фронтальном ракурсе у кошек с

хорошо пигментированной радужкой зрачки светятся жёлто-зелёным цветом.

Вопреки распространённому заблуждению, в абсолютной темноте кошки видеть не

могут.

Чтобы уменьшить световой поток на сетчатке при ярком освещении, зрачок

кошачьего глаза может изменять форму. Причём он не круглый, как у человека, а

вертикально-овальный вплоть до щелевидного, так как радужная оболочка сжимается с

помощью мышечных волокон неравномерно; такими же способностями обладают глаза у

лис, относящихся к семейству псовых.

Радужная

оболочка

служит

диафрагмой,

регулируя

количество

света,

проникающего внутрь глаза.

ГЛАВА 2. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КОШКИ

Кошки обладают прекрасным зрением, умеют различать цвета, но по сравнению с

человеком восприятие цвета у них слабее — менее контрастное и яркое. Обычно они

охотятся ночью и видят в темноте примерно в 6 раз лучше, чем человек. Зрачки круглых

глаз расширяются, для того чтобы впустить максимальное количество света. Отражающий

слой на дне глаза – тапетум, усиливает свет. Примечательно, что кошачьи глаза светятся

не в полной темноте, а при наличии хотя бы какого-нибудь источника света, пусть и

весьма тусклого.

Слуху

кошек

прекрасно

развит.

Большие чуткие уши улавливают

звуки,

недоступные человеческому уху. Они слышат малейший шорох на большом расстоянии и

правильно

оценивают

его

происхождение.

Они

различают

самое

осторожное,

незначительное шуршание почвы под ногами животного и могут посредством слуха

находить добычу, даже не видя ее.

10

Осязательные функции у кошек выполняют особые чувствительные волоски

«вибриссы»— усы, расположенные с двух сторон в четыре ряда над верхней губой, над

глазами, под подбородком, на хвосте и на лапах, на концах которых находятся нервные

окончания. Так же вибриссы располагаются по всему телу кошки. Именно они

«передают» кошке информацию обо всём, чего они касаются, помогают кошке двигаться

бесшумно в темноте и охотиться за подвижной добычей. Усы очень чувствительны к

малейшему движению воздуха. Усы помогают ориентироваться кошке в пространстве.

Обоняние у кошек примерно в 14 раз сильнее человеческого, что позволяет им

чувствовать запахи, о которых человек даже и не подозревает.

У кошек очень хорошо развито чувство равновесия. Они могут безбоязненно

передвигаться по конькам крыш, заборам и сучьям деревьев. При падении рефлекторно

принимают в воздухе положение, нужное для приземления на лапы.

Кошки очень «разговорчивы» - они производят свыше 60 разных звуков. Чем

больше разговаривать с кошкой, тем больше мурлыканья и мяуканья вы услышите от нее

в ответ. Мурлыканье – это одна из наиболее замечательных загадок природы, связанная с

кошачьими. Есть несколько теорий, объясняющих механизм мурлыкания кошек, но уже

известно, что мурлыкание - это вибрация, которая каким-то чудесным образом

благотворно влияет и на кошачий, и на наш организм, помогает снизить давление, унять

головную боль.

Кошки любят тепло, поэтому многие стараются для сна находить уютный,

обогреваемый уголок.

ГЛАВА 3. БИОМЕТРИЯ КОТА СЕМЁНА.

3.1.Определение размеров кота

С помощью сантиметровой ленты измерим длину кота от кончика носа до кончика

хвоста.

Длина получилась = 72см

Измерим длину вибриссов (усов).

Длина усов = 10 см

Вывод: вибриссы играют роль высокочувствительных антенн и оказывают кошке

неоценимую помощь при ближней ориентации. Благодаря им животное получает самую

разнообразную информацию. Они являются высокочувствительными детекторами

движения. По длине усов можно определить, в какую щель пролезет кот.

11

3.2. Измерение массы тела кота

Кости, мышцы, связки и сухожилия составляют основную часть массы тела кота.

Организм кота состоит из различных тканей, но с точки зрения биомеханики

рассматриваются только три основных компонента – жировая масса и мышечная масса,

которая приблизительно на 70% состоит из воды.

Таким образом, воду можно рассматривать как третий компонент, определяющий

массу тела.

Массу тела можно определить с помощью весов.

Измеряем массу кота:

m = 3,7 кг ( 70% = 0,7) 3,7 * 0,7 = 2,59 кг

mв = 2,59~2,6 кг

Вывод: в организме кота Семёна вода составляет приблизительно 2,6 кг.

3.3. Определение объема тела кота

Измерения объема тела будем проводить на основе закона Архимеда.

Закон Архимеда: Тело, находящиеся в жидкости, теряет в своем весе столько, сколько

весит жидкость в объеме вытесненном телом.

Приборы и принадлежности: ванна, фломастер, линейка, теплая вода, кот

Проведение эксперимента:

1. Наливаем в ванну теплую воду и отмечаем уровень воды фломастером;

2. Измерим длину a и ширину ванны b;

3. Погрузим кота в воду и отметим новый уровень воды;

4. Вычислим высоту подъема воды

∆ h

= H-h;

5. Рассчитаем объем вытесненной воды, т.е. объем кота V(без учета головы)

∆ V

=

a

∗

b

∗

∆ h

Принимая, что голова кота имеет форму шара, можно рассчитать объем головы по

формуле:

V =

4

3

π r

3

Объем кота с учетом головы:

V

¿

=

V

+

∆ V

Результаты эксперимента:

1. a=137 см длина ванны

b=58 см ширина ванны

2. Начальное положение воды в ванне – 18 см

Положение воды после погружения кота в воду – 19 см

3. Высота подъема воды:

12

∆ h

= H-h = 18,6 – 18 = 0,6 см ~ hсм

∆ h

=

0,6 см

4. Объем вытесненной воды, т.е. объем кота:

∆ V

=

a

∗

b

∗

∆ h

∆ V

=

137

∗

58

∗

0,6

=

4767,6 см

3

4767,6

см

3

=0,0047676

м

3

5. Принимая, что голова кота имеет форму шара, можно рассчитать объем головы по

формуле:

V =

4

3

π r

3

L = 2

πR

−

обхват головы кота

R =

L

2 π

L = 32 см

R =

32

2

∗

3,14

= 5,095

V =

4

3

∗

3.14

∗

5,095

3

= 0,00055264

м

3

6. Объем кота с учетом головы:

V

¿

=

V

+

∆ V

V

¿

=

0,00055264

+

0,0047676

=

0,00532024 см

3

Вывод: V тела кота Семёна– 0,00532024

см

3

3.4. Определение плотности кота

Плотность можно вычислить, зная массу и объем тела.

Чтобы определить плотность, надо массу тела разделить на его объем:

ρ

=

m

V

Результаты измерений массы и объема кота возьмем из предыдущих опытов. M=

3,7 кг

V= 0,00532024

см

3

ρ

=

3,7

0,00532024

=

695,5

кг

см

3

Вывод: несмотря на то, что кот состоит на 70% из воды, его плотность схожа

с плотностью эфира и бензина.

3.5. Измерения давления кота на опору

Давление кота на опору рассчитаем в трех положениях:

13

1.Стоя;

2. Лежа;

3. Сидя.

Для расчета давления на опору мы воспользовались формулой:

P=

F

S

,

где Р- давление,

[

Р

]

=

Па ;

F- сила давления,

[

F

]

=Н;

S- площадь опоры,

[

S

]

=

м

3

S- площадь фигуры, вычисленная по площади фигуры, полученных очертаниями кота на

бумаге.

1 клетка= 5 мм

S

кл

=

5

∗

5

=

25 мм

2

S

кл

=

25

∗

0,000001

=

0,000025 м

2

1. Положение лежа

3462 клетки

S

1

=

0 ,000025

∗

3462

=

0,08655 м

2

F=mg

F= 3,7* 10=37 Н

p=

F

S

p=

37

0? 08655

=

427,5 Па

2. Положение стоя

1 лапа= 602 клетки

4 лапы= 2408 клеток

S

кл

=

0,000025 м

2

S=0,000025*2408= 0,0602

м

2

F=mg

F=37H

p=

F

S

p=

37

0,602

=

614 Па

3.Положение сидя

1550 клеток

14

S

кл

=

0,000025 м

2

S= 0,000025* 1550=0,03875

м

2

F=mg

F=37H

p=

F

S

p=

37

0,03875

=

955 Па

Сидя

Лёжа

Стоя

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

955

427,5

614

Положение сидя

Положение лёжа

Положение стоя

Р,Па

Вывод: наибольшее давление кот оказывает в положении сидя, т. к. давит на

поверхность с меньшей площадью. Наименьшее – лёжа, потому что площадь

соприкосновения с опорой больше.

3.6. Определение скорости кота

Заставить кота двигаться по прямой линии чрезвычайно трудно. Зафиксировать

траекторию движения, а затем измерить её длину было нелегко. Мы решили отмерить

дистанцию 4 метра. Для достижения результата потребовалось использовать различные

способы для того, чтобы заставить двигаться с различной скоростью.

Скорость определяется по формуле: V=

S

t

,

где S – это пройденный путь,

[

S

]

=

м ;

t – время движения,

[

t

]

=

с .

S

t

v

v

ср

15

К еде

4 м

3 сек

1,3

1,3

К ленточке

4 м

2,6 сек

1,6

1,6

На зов

4 м

5 сек

0,8

0,8

Вывод: кот быстрее всего бежит к ленточке, медленнее– на зов.

3.7. Определение скорости кота в момент падения

Начальная скорость равна 0. H= 1м

Ускорение свободного падения: g= 9,81

м

/

с

2

h=

¿

2

2

=

v 2

2 g

t=

v

g

=

2 h

g

v

= gt =

√ 2 g h

v

=

√

2×10 ×1

=

√

20

=4,47 м/c

Скорость равна

v

= 4,47м/c

3.8. Определение мощности кота

Мощность кота будем рассчитывать по формуле:

N=

A

t

, где А

−

механическая работа ,

[

А

]

=Дж;

t- время,

[

t

]

=

сек ;

N- мощность,

[

N

]

=

Вт.

Время прыжка кота на высоту 1 метра равно

A= mgh- работа мышц при прыжке на высоту 1 метра.

A= 3,7*10*1=37 Дж

t= 0,2 сек

N =

37

0,2

=

182 Вт

Вывод: мощность кота равна 185 ватт.

3.9. Определение силы тяжести, веса тела

Для определения силы, с которой Земля притягивает к себе кошку, мы

воспользовались формулой для нахождения силы тяжести:

16

F

тяж

=

mg

F

тяж

=

силатяжести

[

F

тяж

]

=

[

Н

]

m – масса тела

[

m

]

=

[

кг

]

g – ускорение свободного падения

[

g

]

=

[

Н

кг

]

g = 10

Н

кг

С такой же силой кот оказывает давление на опору, так как вес тела (т.е. сила, с

которой тело давит на опору) находить по формуле:

p = mg

p – вес тела

[

р

]

=

[

Н

]

F

тяж

=

3,7

∗

10

=

37 Н

F

тяж

=

р

=

37

Н

Вывод: сила тяжести равна весу тела кота – 37

Н

ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОТА

4.1 Определение сопротивления тела кота

Электрическое сопротивление – физическая величина, характеризующая свойства

проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению

напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.

[

R

]

=

[

ом

]

Электрическое сопротивление кота мы измерим с помощью мультиметра.

Лапка – носик –0,650 Мом

Лапка – лапка –0,647 Мом

4.3 Определение температуры тела кота

Чтобы измерить температуру тела у кота понадобится обычный медицинский

термометр. Лучше всего для этого использовать термометр электронный (цифровой)

ректальный, но если его нет, то подойдет термометр электронный (цифровой)

универсальный и термометр ртутный (обычный «градусник»). А вот новшество техники

17

(например, наклейки, индикаторные полоски, термометры инфракрасные) у животных не

применяются.

Мы решили измерить температуру у кота в разное время суток.

Результаты представлены в таблице.

Время суток

Температура тела

Утро

37,9

℃

День

38,7

℃

Вечер

38,3

℃

Ночь

38,1

℃

Утро

День

Вечер

Ночь

37,4

37,6

37,8

38

38,2

38,4

38,6

38,8

Температурная зависимость

°С

По полученным данным можно сделать вывод, что самая высокая температура кота

днем, когда он более активен. Низкая температура была с утра, т.к. кот был сонный и мало

двигался.

Заключение

Наша исследовательская работа была направлена на изучение кошки с точки

зрения биологии и физики. Мы выяснили, как законы физики действуют на организм кота

Семёна.

Теоретически мы изучили происхождения кошек, физические параметры и

биологические особенности.

Практически

определили

биометрические,

электрические

и

тепловые

характеристики кота Семёна. По результатам сделаны выводы.

Задачи, поставленные в начале исследования, полностью выполнены.

18

Нами была выдвинута гипотеза о том, что особенности в поведении кота можно

рассмотреть не только с точки зрения биологии, но и физики. Мы считаем, она полностью

доказана.

Кошка – удивительное животное! Чуткое, ласковое и дружелюбное. Ловкое,

быстрое и подвижное. Они способны лечить, любить и быть верными друзьями. Поэтому

давайте внимательней относиться к этим милым созданиям! Ведь мы далеко не всё ещё

знаем о том, на что способны кошки.

Список литературы

1.Андреев В.Н. Кошки. Справочное пособие для любителей домашних кошек. – М.:

Пламя, 1989.

2.Бацанов Н.П. Ваши домашние четвероногие друзья .СП - б: Лениздат, 1992.

3.Газета «Забайкальский рабочий». Рубрика «Это интересно», «Для чего кошке усы». –

Сентябрь, 2008.

4.Григорьев В.И., Мякишев Г.Я. Занимательная физика. – М.: Дрофа, 1996.

5.Детская энциклопедия. Занимательная физика. Занимательный журнал для девочек и

мальчиков. - № 8, 2004.

6.Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. М.: Просвещение,1988.

7. Яворский Б.М. Физика. Механика. М.: Дрофа, 2002.

19