Фізика живих систем

Фізика життя: як фізичні закони формують біологічні процеси

Ця тема не лише розширить ваші знання, але й покаже, як фізика та біологія тісно переплітаються, створюючи неймовірну гармонію життя. Готові до подорожі у світ "Фізики життя"?

Перш ніж ми зануримося в нові концепції, пригадаймо основні фізичні поняття та біологічні процеси, які нам знадобляться для подальшої роботи:

Отже, ми з вами пригадали основні фізичні поняття, які нам знадобляться. А тепер розгляньмо, як ці поняття працюють у живих системах .

Дослідження дифузії та осмосу

Інструкція та пояснення до експерименту

Дослідження поверхневого натягу та механіки руху

Інструкція та пояснення до експерименту

Домашній експеримент:

Проведіть експеримент з "плаваючою голкою" та опишіть, як додавання мила впливає на результат. Поясніть, чому це відбувається з погляду поверхневого натягу.
Порівняйте розмір крапель води та мильного розчину, що утворюються з піпетки. Поясніть різницю.
Якщо вода в річці буде забруднена, чи вплине це якось на силу поверхневого натягу? Як це вплине на мешканців водойми?

Практична частина експерименту повинна бути представлена у вигляді фото- чи відеофайлу, теоретична - документ в текстовому редакторі або фото ваших записів у зошиті. Виконане завдання обов'язково завантажте в Classroom.

Які особливості будови допомагають птахам підніматися у повітря?

Обтічна форма тіла допомагає їм підійматися у повітря і ширяти в повітрі.
Їхні міцні та надзвичайно м'язисті ноги з довгим сухожиллям здатні на різке прискорення й уповільнення.
Кістки птахів порожні, наповнені повітрям, тому тіло легке.
Їх передні кінцівки, тобто крила, здатні розвивати велику силу і мають велику несучу поверхню.

Під час польоту тиск повітря над крилами та під крилами різний. Будова крила забезпечує протікання повітряного потоку зі швидшою швидкістю, над крилом, ніж під ним. Через цю різницю тисків виникає підйомна сила. Птахи створюють підіймальну силу, махаючи крилами та/або використовуючи повітряні потоки.

Для створення такої підіймальної сили потрібна велика кількість енергії, тому птахи, за можливості, користуються повітряними потоками ширяючи в повітрі, або просто відпочивають і регулярно роблять перерви під час польоту. Птахи здатні на величезні зусилля, які необхідні для роботи крил і в цьому їм допомагають розвинуті грудні м’язи, що кріпляться до виступаючої грудини - кіля.

Домашній експеримент:

Тримаючи аркуш паперу горизонтально дмухніть на нього. У якому напрямку зрушиться протилежний кінець аркуша паперу?

Пояснення:

Це явище пояснюється законом Бернуллі, який говорить, що швидкість руху рідини (або газу) обернено пропорційна її тиску. Коли ви дмухаєте на верхню поверхню аркуша, швидкість повітря над ним збільшується, що призводить до зниження тиску. Тиск повітря під аркушем залишається незмінним, тому виникає різниця тисків. Більший тиск знизу піднімає аркуш вгору.

2. Користуючись відеоуроками виготовте декілька паперових літачків різної форми. Подумайте про зв’язок форми паперового літака з формою його крила та траєкторією польоту. Телефоном зробіть відеозапис польоту ваших паперових літаків і перегляньте його ще раз. Що сприяє польоту паперового літачка і підтримує його в повітрі?

Пояснення:

Фактори, що впливають на політ паперового літачка:

Форма крил (крила створюють підіймальну силу, яка підтримує літачок у повітрі):

- широкі крила забезпечують більшу підіймальну силу, але можуть зменшити швидкість;
- вузькі крила дозволяють літачку летіти швидше, але зменшують підіймальну силу.

Форма корпусу (корпус забезпечує стабільність польоту):

- аеродинамічна форма корпусу зменшує опір повітря;
- правильно збалансований центр ваги літака, не дає йому перевертатися в польоті.

Сила кидка:

- сила, з якою ви кидаєте літачок, визначає його початкову швидкість і дальність польоту;
- чим сильніший кидок, тим далі полетить літак.

Опір повітря:

- опір повітря сповільнює літачок;
- аеродинамічна форма літачка зменшує опір повітря.

Підіймальна сила:

- підіймальна сила - це сила, яка підіймає літачок вгору;
- вона створюється різницею тиску повітря над і під крилами.

Траєкторія польоту:

- траєкторія польоту залежить від форми літачка, сили кидка та опору повітря;
- літачок може летіти прямо, криволінійно або по колу.

Що сприяє польоту паперового літачка і підтримує його в повітрі:

Підіймальна сила: різниця тиску повітря над і під крилами створює підіймальну силу, яка підіймає літачок вгору.
Інерція: початкова сила кидка надає літачку інерцію, яка допомагає йому рухатися вперед.
Аеродинаміка: аеродинамічна форма літачка зменшує опір повітря і забезпечує стабільність польоту.

Чому трава зелена?

Інструкція та пояснення до експерименту

Трава зелена завдяки наявності хлорофілу – пігменту, що міститься в хлоропластах клітин рослин. Хлорофіл поглинає світлові хвилі різних кольорів, але відбиває зелені хвилі, тому наші очі сприймають траву як зелену.

Ось як це пояснити з погляду фізики та біології:

Творче завдання "Зелена історія у коміксах"

Завдання: Створіть комікс, який би розповідав історію про те, чому трава зелена. Головними героями можуть бути молекули хлорофілу, фотони світла та інші учасники процесу фотосинтезу.

Мета:

Візуалізувати складні наукові процеси.
Розкрити розуміння фізичних та біологічних законів у творчій формі.
Розвинути навички оповідання та візуального представлення інформації.

Підсумок уроку:

Щоб покращити наші майбутні уроки, прошу вас залишити відгук про сьогоднішнє заняття заповнивши форму "Дві зірки та побажання". Вам необхідно написати два моменти, які вам сподобалися, та одне побажання щодо покращення. Ваші коментарі та пропозиції дуже цінні.

Page updated

Google Sites

Report abuse