МОУ Шаталовская СОШ

Починковского района Смоленской области

Реферат по физике на тему:

«Физика ощущений»

Выполнила ученица 11 «А» класса

Янковая Валерия

Руководитель: Мамичева И.С.,

учитель физики высшей категории

Починок,2009

Оглавление

Физика ощущений 5

Введение. Человеческие чувства и ощущения 5

Зрение. 6

Строение глаза 6

Бинокулярное зрение 2

Цветное зрение 3

Слух.Устройство уха 4

Зачем человеку два уха? 5

Резонанс. 6

Что такое эхо? 6

Акустический фон 7

Голосовой аппарат 8

Осязание. Главный орган осязания - кожа 9

Почему мы в холод дрожим, а в жару краснеем? 11

Почему мы потеем? 11

Обоняние 12

Орган обоняния 12

Вкус. Органы вкуса 1

Исследовательская работа 2

Заключение 6

Список литературы 2

Физика ощущений

Введение. Человеческие чувства и ощущения

Все мы родом из детства. Эта фраза вызывает воспоминания, которые спустя годы, заставляют человека тихо улыбнуться, засмущаться, удивиться себе - ребенку, такому наивному, любознательному и открытому для целого мира.

Именно в детстве складываются представления об окружающем мире, усваиваются законы природы. Дождь капает вниз, от капель мокро, а затем холодно. Ветер, попадая в лицо, не дает смотреть вперед, и из-за него тоже замерзаешь. Даже если подуть на вытянутую ладонь, словно дует маленький ветер, она остывает. Но если этой же ладонью прикрыть рот на выдохе, то ладонь согреется. Из-за чего такая разница? И как почувствовать холодная или теплая сегодня погода? Когда ответ верен - когда выходишь на улицу из дома или уже после прогулки? Почему же трава зеленая и никогда не бывает красной, как, например, цветы? А еще каждый из нас замечал, что если надеть новые туфли, пока они еще совсем новые и тесные, то ноги непременно замерзнут. А чтобы разглядеть эти самые туфли, нужно прищурить сначала один глаз, а потом второй, и туфли в момент «переключения» продвинутся, а ноги ведь на месте!

Почему комары пищат, мухи жужжат, а бабочки со стрекозами и вовсе летают бесшумно? Зачем человеку два уха? Почему же сухарь, который мы грызем внутри рта, звучит для нас очень громко, даже заглушая звуки телевизора?

Почему когда прислушиваешься к постороннему шуму, невольно открываешь рот? Почему мокрые волосы в парилке бани моментально нагреваются, а сухие позволяют выдержать жар? Почему кожа краснеет или синеет? Почему мы дрожим от холода?

Замечали ли вы, что если съесть сначала печенье, потом конфету, затем ложечку меда, то варенье окажется почти несладким? Случалось ли вам вспоминать запах весны - талой воды, нагретой почвы, испаряющейся влаги, непыльных дорог?

Все эти «Почему?», «Отчего?», «Зачем?» возникают по ходу взросления, обретения некоторого опыта жизни. Мне с детства хотелось узнать истину, которая бы отвечала на все эти вопросы.

Я решила, что начинать нужно с себя. Ведь это мои органы чувств, ведь разглядывая и прикасаясь, унюхав и прожевав, создают мое впечатление о природе, и о жизни. И услышав чье-то мнение о причинах существующих явлений, мне все равно хотелось уточнить, проверить самой, узнать подробнее. Появилось желание, цель - узнать, как возникают наши ощущения об окружающей нас среде? Какие законы «неживой» природы работают в живых организмах?

Каждый из нас знает, что у человека всего 5 главных органов чувств (не считая «Шестого чувства» - интуиции) - зрение, слух, осязание, обоняние и вкус. Физически здоровый человек приблизительно 80% информации получает с помощью глаз, 10% - с помощью ушей, 5, 3 и 2% приходятся на нос, кожу и рот. Интересно посмотреть на органы чувств с физической точки зрения. Итак, давайте же взглянем на чувства по-новому.

Зрение.

Строение глаза

Как устроен глаз человека? Все мы хотя бы раз в жизни задавали этот вопрос. Давайте же попробуем это выяснить.

1:задняя камера; 2:зубчатый край; 3:ресничная мышца;

4:ресничный поясок; 5:Шлеммов канал; 6:зрачок; 7:передняя камера;

8:роговица; 9:радужная оболочка; 10:кора хрусталика;

11:ядро хрусталика; 12:цилиарный отросток 13:конъюнктива;

14:нижняя косая мышца; 15:нижняя прямая мышца; 16:медиальная прямая мышца; 17:артерии и вены сетчатки; 18:слепое пятно (сосочек зрительного нерва); 19:твердая мозговая оболочка; 20:центральная артерия сетчатки; 21:центральная вена сетчатки; 22:зрительный нерв; 23:вортикозная вена; 24:влагалище глазного яблока; 25:жёлтое пятно; 26:центральная ямка;

27:склера; 28:сосудистая оболочка глаза; 29:верхняя прямая мышца;

30:сетчатка;

Глазное яблоко человека представляет собой шарообразное тело длиной 24-25 мм в осевом направлении, содержащее светопроводящий световоспринимающий аппараты глаза.

Роговица имеет форму сферической чашечки диаметром около 12 мм и толщиной около 1мм. Радиус кривизны ее в среднем 7-8мм. Показатель преломления 1,38. В центре радужной оболочки имеется отверстие - зрачок, размер которого при помощи мышечных волокон, управляемых из центральной нервной системы, может от 2-3мм при ярком освещении до 6-8мм при слабом. Таким образом, регулируется количество света, проходящего внутрь глаза. Пространство между роговицей и радужной оболочкой (передняя камера глаза) заполнено прозрачной жидкостью. Непосредственно позади зрачка находится хрусталик - прозрачное и упругое тело, по форме близкое к двояковыпуклой линзе. Диаметр его 8-10мм. Радиус кривизны передней поверхности в среднем 10мм, а задней 6мм. Показатель преломления вещества хрусталика 1,44. Полость позади хрусталика заполнена прозрачной студенистой массой, которая называется стекловидным телом. К сосудистой оболочке в задней части, называемой дном глаза, прилегает сетчатая оболочка, или ретина, содержащая световоспринимающий аппарат глаза. Главная ось системы проходит через геометрические центры роговицы, зрачка и хрусталика. В глазе различают еще зрительную ось, проходящую через центры хрусталика и желтого пятна и определяющую направление, по которому глаз имеет наивысшую светочувствительность. Оптическая и зрительная оси образуют небольшой угол (порядка 5°). Основное преломление света происходит на внешней поверхности роговицы(на границе ее с воздухом). Поэтому из всех преломляющих сред роговица имеет наибольшую оптическую силу порядка 40дптр. Оптическая сила хрусталика 16-20дптр, влаги передней камеры и стекловидного тела(вместе) 3-5дптр.

Для построения изображения предметов на сетчатой оболочке глаза и анализа, связанных с этим явлений пользуются так называемым приведенным глазом. Говорят, что «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать». С помощью зрения человек получает 90% информации. Берегите глаза!

Бинокулярное зрение

Бинокулярное зрение - это одновременное видение предмета обоими глазами, в результате которого оба изображения сливаются в одно. Для осуществления бинокулярного зрения необходимо, чтобы изображения предмета на сетчатке обоих глаз соответствовали друг другу по величине и форме и попадали на соответствующие участки сетчатки. При бинокулярном зрении каждый глаз видит несколько иначе (с разных точек зрения), и при совместной обработке обоих изображений головной мозг получает информацию об объемности, глубине, стереоскопичности наблюдаемой картины.

Бинокулярное зрение имеет ряд преимуществ перед видением одним глазом: оно повышает остроту зрения, но главное - позволяет определить форму предметов и расценивать расстояние до них. Исследование бинокулярного зрения имеет большое значение при профессиональном отборе летчиков, шоферов и представителей некоторых других специальностей.

Цветное зрение

Исследования цветового зрения начались еще в XVII в. Основы современной науки о свете заложил И. Ньютон, который сообщил о преломлении солнечных лучей при прохождении сквозь стеклянную призму. Они разлагались на цветовые компоненты, образующие видимы спектр. При их смешивании получался белый цвет.

В начале XIX в. английский врач, физик и астроном Т.Юнг предположил, что, смешивая три основных цвета (синий, зеленый и красный), можно создать любые краски. Юнг открыл, что смеси цветных излучений воспринимаются глазом в виде различных цветов. Этот эффект обусловлен тем, что глаз имеет три типа фоторецепторов (колбочковых клеток), чувствительных к этим цветам.

Эта теория была далее развита Гельмгольцем, который считал, что глаз автоматически разделяет воспринимаемое излучение на три сигнала, интенсивности которых зависят от соотношения исходных красного, зеленого и синего излучения. Мозг затем воспринимает сигналы от колбочек каждого типа как определенный цвет.

Из трех типов колбочек наименее чувствительны те, которые воспринимают синий цвет. Желтый и желто-зеленый цвета кажутся нам самыми яркими. Затем идут оранжевый, красный и др.

Палочки реагируют только на сумеречное освещение и наиболее чувствительны к зеленой области спектра. Таким образом, с уменьшением уровня освещенности цветочувствительность глаза смещается из желто-зеленой в зеленую область спектра. При очень слабой освещенности свет воспринимают только нецветочувствительные палочки и предмет кажется почти лишенным окраски. Это изменение цветочувствительности глаза известно как эффект Пуркинье.

В XX столетии были произведены уникальные эксперименты на сетчатке. Подтвердилось, что цветовое восприятие обеспечивается тремя типами колбочек с различной цветовой чувствительностью. Одни из них восприимчивы к красному, другие - к зеленому, третьи - к синему.

В 1874 году немецкий физиолог Э.Геринг выдвинул теорию оппонентных цветовых пар. Он предположил, что зрительное восприятие складывается из трех парных процессов, которым соответствует «осознание» цветов. Были открыты нервные клетки, которые на один из парных цветов реагирует возбуждением, а на другой - торможением.

Если колбочки какого-либо вида оказываются с дефектом, возникает дальтонизм - расстройство зрения, названное по фамилии английского физика и химика Джона Дальтона, впервые исследовавшего это явление. Дальтонизмом страдают 8% мужчин и 0,5% женщин. Одни не воспринимают красный цвет, другие - зеленый, третьи - фиолетовый. Редко, но встречаются люди, для которых мир окрашен в серый цвет.

Чем же разные цвета отличаются друг от друга? Световые лучи состоят из тончайших волн, их нельзя увидеть. Величина волны измеряется ее длиной. У каждого цвета своя длина волны. Например, длина волны красного цвета больше, чем фиолетового.

Слух.Устройство уха

Ухо - это один из важнейших органов, регистрирующих сигналы окружающей среды. Без слуха не было бы речи и музыки, людям было бы гораздо сложнее договариваться между собой. Уши воспринимают звуковые волны - колебания, возникающие в воздухе или в воде (в безвоздушном пространстве - вакууме - звука нет), называемые механическими. Колебания имеют периодичность, т.е. частоту, которая измеряется в герцах. Одна из характеристик - тон. Диапазон частот, воспринимаемых человеческим ухом - от 16 Гц до 20000 Гц. С возрастом верхний предел звукового восприятия понижается до 5000 Гц. Колебания, частота которых ниже 16 Гц, называют инфразвуком, а частота которых выше 20000 Гц - ультразвуком. Диапазон человеческой речи составляет от 250 до 6000 Гц. Для того, чтобы ухо человека восприняло звук, изменения воздушного давления ( вызываемые источником звука), должны достичь определенной амплитуды. От этого зависит сила звука. Единица измерения уровня громкости - децибел.

Как функционирует ухо?

Ушная раковина, как воронка, ловит звуковую волну. Она, пройдя через наружный слуховой проход к барабанной перепонке, усиливается почти в 2 раза. Барабанная перепонка отделяет наружное ухо от среднего. Среднее ухо состоит из барабанной перепонки, барабанной полости, находящихся в ней слуховых косточек (молоточек, наковальня, стремечко) и евстахиевой трубы. Слуховые косточки передают звуковые колебания овальному окну; барабанная перепонка, вибрируя, приводит в движение молоточек, который ударяется о наковальню; она передает колебания стремечку, находящемуся на мембране овального окна. Через мембрану внутреннего уха колебания дальше передаются улитке, и волны попадают в спиральный орган, находящийся в ней. Внутри улитки звуковые колебания преобразуются в нервные импульсы, которые через преддверно-улитковый нерв, находящийся во внутреннем слуховом проходе, передаются в головной мозг. Таким образом мы слышим звук.

Коротко:

• Ухо состоит из наружного уха (ушная раковина, наружный слуховой проход), среднего уха (барабанная перепонка, барабанная полость, евстахиева труба) и внутреннего уха (улитка, полукружные каналы).

• В ухе находится самая прочная височная кость, которая окружает внутреннее ухо.

• В ухе расположена и вестибулярная мембрана.

Зачем человеку два уха?

Наличие у человека парного слухового органа создает возможность устанавливать направление, в котором от него находится источник звука, т.н. бинауральный (двуушный) эффект.

Положение источника звука по отношению к голове наблюдателя достаточно объективно определяется расстоянием и углами в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Человек способен довольно хорошо различать угол в горизонтальной плоскости до 3 градусов. Угол в вертикальной плоскости и расстояние определяются на слух весьма грубо.

Резонанс.

Резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний при совпадении собственной частоты и частоты вынуждающей силы называется резонансом. Резонанс возникает из-за того, что внешняя сила, действуя в такт со свободными колебаниями тела, все время совершает положительную работу. За счет этой работы энергия колеблющегося тела увеличивается, и амплитуда колебаний возрастает. Явление резонанса может играть как полезную, так и вредную роль. На применении резонанса основано действие язычкового частотомера. Заметив, какая пластина вошла в резонанс, мы определим частоту системы. Маленький ребенок может раскачать язык большого колокола, если будет действовать на веревку в такт со свободными колебаниями языка. С резонансом можно встретиться и тогда, когда это совсем нежелательно. Так, например, в 1750 году близ города Анжера во Франции через цепной мост длиной 102 метра шел в ногу отряд солдат. Частота их шагов совпала с частотой свободных колебаний моста. Из-за этого размахи колебаний моста резко увеличились, и цепи оборвались. Мост обрушился в реку. В 1830 году по той же причине обрушился подвесной мост около Манчестера в Англии, когда по нему маршировал военный отряд. В 1906 году из-за резонанса разрушился и так называемый Египетский мост в Петербурге, по которому проходил кавалерийский эскадрон. Теперь для предотвращения подобных случаев войсковым частям приказывают «сбить ногу» и идти не строевым, а вольным шагом. Чтобы избежать резонанса при переезде поезда через мост, он проходит его либо на медленном ходу, либо на максимальной скорости (чтобы частота ударов колес о стыки рельсов не оказалась равной собственной частоте моста). С резонансом можно встретиться не только на суше, но и море и даже в воздухе. Так, например, при некоторых частотах вращения гребного вала в резонанс входили целые корабли. А на заре развития авиации некоторые авиационные двигатели вызывали столь сильные резонансные колебания частей самолета, что он разваливался в воздухе.

Звуковые ощущения у человека возникают в результате колебаний барабанной перепонки под действием звуковой волны. Перепонка начинает колебаться с частотой звука, входит в резонанс, нервный импульс передает в мозг сигнал о частоте, громкости, тембре звука.

Что такое эхо?

Эхо - это звуковые волны, отраженные от какого-либо препятствия (зданий, холмов, леса и т.п.) и возвратившееся к своему источнику. Если до нас доходят звуковые волны, последовательно отразившиеся от нескольких препятствий и разделенные промежутком времени 50=60 мс, то возникает многократное эхо. Некоторые из таких эхо приобрели всемирную известность. Так, например, скалы, раскинутые в форме круга возле Адерсбаха в Чехии, в определенном месте повторяют 7 слогов, а в замке Вудсток в Англии эхо отчетливо повторяет 17 слогов. Благодаря этому явлению и ультразвуку дельфины уверенно ориентируются в мутной воде. Посылая и понимая возвратившиеся назад ультразвуковые импульсы, они способны на расстояние 20-30м обнаружить даже самую маленькую дробинку, осторожно опущенную в воду. Этим же пользуются и летучие мыши. Они способны ориентироваться в полете даже в полной темноте. Используется явление эхо и на кораблях и на подводных лодках. Посылая короткие импульсы ультразвука, можно уловить их отражения от дна или каких-либо предметов. По времени запаздывания отраженного сигнала можно судить о расстоянии до препятствия.

Акустический фон

Громкость звука - это мера силы слухового ощущения, вызываемого звуком, зависит от эффективного звукового давления и частоты.

Акустический фон - это форма физического загрязнения среды. По вредности воздействия звука на человека выделяют четыре производственные категории. Четвертая категория - наиболее напряженная по условиям труда. В нее входят диспетчеры аэропортов, водители автомобилей(профессионалы), руководители крупных коллективов. Порог акустической нагрузки для этой группы - 50 децибел.

Третья категория - рабочие кузнечных и ткацких цехов, школьные учителя, люди, работающие в три смены. Для них предельная нагрузка - 60 децибел.

Вторая и первая категории - рабочие, крестьяне, учащиеся, для них допустимый фон - 70-80 децибел.

Голосовой аппарат

Голосовой аппарат человека состоит из легких, гортани с голосовыми связками, глоточной, ротовой и носовой полости. Голосовые связки являются звукопроизводящими частями голосового аппарата. При спокойном дыхании они вялы и между ними образуется широкая щель для свободного прохождения воздуха. При разговоре голосовые связки напрягаются и приближаются друг к другу так, что между ними остается лишь узкий промежуток, так называемая голосовая щель. Когда воздух, вдыхаемый легкими, проходит через эту щель, голосовые связки приходят в колебание, причем частота колебаний может изменяться в зависимости от степени напряжения связок, в прочем, в довольно узких границах. Звуковые волны, образующиеся в голосовой щели, весьма сложны и представляют собой наложение большого числа всевозможных тонов. Ротовая и носовая полости путем соответствующего расположения языка, зубов и губ, мы можем усиливать по желанию отдельные тоны звуковой волны, идущей из голосовой щели, и произносить тот или иной звук.

Голосовые связки с различно установленными резонансными полостями рта и глотки наиболее сильно колеблются при произношении гласных звуков. При образовании согласных звуков мягкое небо, кончик языка и губы приходят в самостоятельные колебания на различных участках. Эти колебания или сами по себе, или в соединении со смесью звуков, производимых голосовыми связками, образуют согласные звуки человеческой речи.

Частотный диапазон голоса, Гц

Мужские:

Бас

Баритон

Тенор

80-350

100-400

130-500

Женские:

Контральто

Меццо-сопрано

Сопрано

Колоратурное сопрано

170-780

200-900

250-1000

260-1300Для речи человека достаточно 4 - 6 тонов октавы. При пении диапазон значительно шире.

Осязание. Главный орган осязания - кожа

Приходилось ли Вам согревать замерзшие руки холодной водой? Возникало ли когда-нибудь обманчивое впечатление ожог а от холода, словно от пламени?

Вопросов много, и ответы на них разные.

Кожа - это самый большой орган нашего тела. Она защищает организм от вредных бактерий, солнца, воды и холода. Чем лучше кровь снабжает кожу питательными веществами и кислородом, тем надежнее наша защита. Кожа человека плотная, но при этом эластичная, состоит из нескольких слоев.

Самый верхний слой кожи - роговой. Он постоянно обновляется, на смену отмирающим клеткам приходят новые.

Под ним расположен зернистый слой, в котором вырабатывается особый белок, делающий кожу прочной.

Базальный слой определяет цвет кожи.

Жировые клетки кожи защищают организм от холода.

Дерма - самый толстый слой кожи. В нем находятся кровеносные сосуды и нервные окончания.

Кожный покров тела… Эта хрупкая и одновременно прочная оболочка, в которую одет наш организм, отделяет «я» от «не я» и берет на себя роль…Сколько же сложных и важных функций выполняет наша кожа! И прежде всего роль защитника организма от неблагоприятных воздействий. Роговой слой, соединительная ткань, подкожная жировая клетчатка - не бог весть что, но тем не менее благодаря этим структурам кожа способна оказывать сопротивление давлению, ушибам, разрывам, прочим механическим травмам.

В определенной мере кожа защищает нас от чрезмерной инсоляции: ее роговой слой почти целиком задерживает инфракрасные лучи и частично ультрафиолетовые (УФ). А те УФ лучи, которые все же проникают в глубь эпидермиса, стимулируют в клетках кожи выработку пигмента меланина, их же и поглощающего.

А бактерицидные свойства кожи? Только представьте: на поверхности кожи насчитываются от 115 тысяч до 32 миллионов различных микроорганизмов. И это на одном квадратном сантиметре! Но пока кожа здорова, она служит для них барьером. Более того, благодаря своей кислотной мантии, в состав которой входят продукты типа лизоцима, жирные кислоты, секрет сальных и потовых желез, кожа способна обезвреживать, уничтожать многих микробов.

Участвует она и в процессах дыхания, терморегуляции, обмена веществ. Через кожу организм избавляется от избытка воды и отработанных продуктов обмена веществ (потоотделение) и через нее же способен всасывать многие жирорастворимые, водорастворимые, газообразные вещества… О каждой функции кожи можно говорить долго и увлекательно. Но я хочу рассказать о коже чувствующей, воспринимающей, ощущающей.ицозима, а здорова, она служит для них барьером. 15 тысяч до 32 миллионов различных микр

Чем ощущаем мы прикосновения, поглаживание, похлопывание? Конечно, кожей. А тепло или холод? Тоже кожей. И многое, многое другое - даже добрый и недобрый взгляд! - мы чувствуем кожей.

Как пальцы, ладони ощущают шероховатость, выпуклую или вогнутую поверхность? Как они определяют температуру другого тела?

В физике твердого тела изучено явление пьезоэффекта. Пьезоэлектрический эффект был обнаружен учеными братьями Пьером и Полем Кюри в 1880 г. При исследовании свойств кристаллов они установили, что при сжатии кристалла кварца на его гранях, перпендикулярных по направлению сжатия, возникают электрические заряды: на одной грани - положительные, на другой - отрицательные. Если же кристалл подвергнуть растяжению, то на грани, на которой при сжатии возникал положительный заряд, при растяжении появится отрицательный заряд, и наоборот. Это явление получило название пьезоэлектричества (от греч. «пьезо» - давлю). Кристаллы, обладающие такими свойствами, называют пьезоэлектриками. К ним относятся кристаллы кварца, турмалина, сегнетовой соли, сахара и т.д.

Явление пьезоэлектрического эффекта обратимо: если на гранях кристалла создать разноименные электрические заряды, то кристалл либо сжимается, либо растягивается. Пластинка из пьезоэлектрика, помещенная в переменное электрическое поле, совершает вынужденные механические колебания (сжатие - растяжение). Амплитуда этих колебаний максимальна в том случае, когда частота изменения электрического поля (напряжения) близка или совпадает с частотой собственных колебаний пластины, т.е. при резонансе. Колебания пластины передаются частицам окружающей среды, в среде (воздух или жидкость) возникает ультразвуковая волна. Пьезоэлектрические излучатели генерируют ультразвуки с частотой до 50 МГц.

У меня, когда я воспользовалась пьезозажигалкой на кухне, возникла мысль, что возможно и в коже есть подобные «кристаллы», между гранями которых проскакивает искра, электрический ток (нервный импульс), сообщающий мозгу о сдавлении или расширении «кристалла»? Оказалось, моя гипотеза легко подтверждается.

Подсчитано, что на одном квадратном сантиметре кожи (а площадь ее равна 1,5 - 2 м² ) находятся 100-200 болевых рецепторов, 12-15 ходовых, 1-2 тепловых и около 25 воспринимающих давление. Подобно чутким локаторам, рецепторы кожи улавливают, впитывают информацию внешнего мира и передают ее в головной мозг с тем, чтобы организм мог сориентироваться и вовремя адаптироваться к окружающей среде, столь склонной к изменам и переменам.

Благодаря прямым и обратным связям, которые существуют между кожей и всеми внутренними органами (конечно, через посредство центральной нервной системы!), кожа получает информацию о состоянии окружающей среды. И совершенно не случайно врачеватели всех времен считали и считают кожу зеркалом организма.

Почему мы в холод дрожим, а в жару краснеем?

Это объясняется следующим образом. Нормальная для человека температура окружающей среды 18-20°С. Если она становится выше 25°С, то возбуждаются кожные нервные окончания, воспринимающие тепловое раздражение, и благодаря сигналам от центральной нервной системы происходит расширение сосудов кожи. В кожу притекает больше крови из внутренних органов, и она при этом краснеет. При низкой температуре среды организм начинает отдавать большую часть теплоты путем теплопроводности и излучения. Кожа получает тепло главным образом с притекающей кровью. Для уменьшения теплоотдачи сосуды суживаются, поэтому мы бледнеем. Когда нам холодно, в нашем организме увеличивается выделение энергии в мышцах благодаря беспорядочному сокращению отдельных групп мышечных волокон, которое мы называем дрожью.

Почему мы потеем?

Когда человек выполняет тяжелую работу или идет под жарким солнцем, его кожа становится влажной. На ее поверхности появляются капельки пота. Пот выделяется из потовых желез через маленькие отверстия - поры - в коже. Так организм оберегает себя от перегрева и избавляется от вредных веществ.

Как и двигатель машины, организм человека может перегреться от тяжелой работы. В этом случае мозг дает сигнал тревоги, и потовые железы начинают действовать. Их задача - смочить верхний слой кожи капельками пота и остудить наше тело, ведь при испарении внутренняя энергия тела уменьшается.

В пустыне, где очень жарко, кочевнике ходят по раскаленному песку в теплой одежде. Это кажется странным только на первый взгляд. Теплая одежда защищает поверхность кожи от нагревания, и человек почти не потеет. Только так можно сохранить в своем организме необходимую на жаре воду и не погибнуть от палящего солнца.

Когда марафонец бежит долго и на большое расстояние, температура внутри его тела повышается. Организму необходимо как можно быстрее остудить себя. Для этого потовые железы выделяют на поверхность кожи влагу.

Обоняние

Как узнать, что приготовлено на обед? В кухню заходить нельзя и подглядывать тоже не разрешается! Способность носа чувствовать запахи называется обонянием. Любой запах очень быстро распространяется в помещении, так как диффузия в газах занимает несколько минут.

Орган обоняния

Вверху носовой полости находятся специальные волоски, покрытые отростками, как бахрома. С их помощью человек чувствует запах. От этих волосков идут нервные окончания, которые посылают сигналы о запахах в мозг. Зимой в носовой полости воздух нагревается, ведь вы наверняка замечали, как воздух, выдыхаемый зимой, превращается в пар. Это нужно для того, чтоб организм не простудился.

И эксперименты, и клинические наблюдения показали: под влиянием различных запахов меняется частота и глубина дыхания, сила и ритм сердечных сокращений, снижается или повышается артериальное давление, активизируется либо напротив, угнетается деятельность центральной нервной системы.

Наружный нос имеет вид пирамиды и образован костями, хрящами, мышцами. Снаружи нос покрыт такой же кожей, как и лицо. В нем различают: корень, спинку, верхушку и крылья носа. Корень носа расположен в верхней части лица и отделен ото лба переносьем. Боковые стороны носа по средней линии соединяются и образуют спинку носа. Книзу спинка носа переходит в верхушку носа, внизу крылья носа ограничивают ноздри, ведущие в полость носа.

Наружный нос является важной частью косметического ансамбля лица. Форма и размеры наружного носа придают чертам лица неповторимую индивидуальность.

В полости носа различают преддверие носа, покрытое изнутри продолжающейся сюда через ноздри кожей наружною носа, и собственную полость носа, выстланную слизистой оболочкой. Кожа преддверия содержит волоски, потовые и сальные железы.

Преддверие переходит в полость носа, которая представляет собой канал, проходящий в продольном направлении через кости лицевого скелета и имеющий форму призмы. Дном полости носа является твердое небо.

Полость носа перегородкой делится на две половины: правую и левую, в перегородке различают костную и хрящевую части. Сзади через хоаны полость носа сообщается с носовой частью глотки. Большая часть полости носа представлена носовыми ходами, с которыми сообщаются околоносовые пазухи (воздухоносные полости костей черепа). Три носовые раковины (верхняя, средняя и нижняя), расположенные на боковых стенках, увеличивают общую поверхность полости носа. Между обращенными внутрь поверхностями раковин и перегородкой носа расположен щелевидный общий носовой ход, а под раковинами - носовые ходы, имеющие соответствующие названия: верхний средний и нижний. В нижний носовой ход открывается носослезный проток, в верхний - задние ячейки решетчатой кости и клиновидная пазуха, в средний - средние и передние ячейки решетчатой кости, лобная и верхнечелюстная пазухи. Изнутри полость носа выстлана слизистой оболочкой, в которой можно выделить две отличающиеся друг от друга по строению и функции части: дыхательную и обонятельную.

Обонятельная область занимает часть слизистой оболочки носа, покрывающую правую и левую верхние носовые раковины, а также часть средних раковин и соответствующий им отдел носовой перегородки. В обонятельной области находятся нервные клетки, воспринимающие пахучие вещества из вдыхаемого воздуха.

Нос выполняет разнообразные функции: дыхательную, защитную, резонаторную и обонятельную. Обонятельная функция осуществляется благодаря наличию специфических обонятельных рецепторов в полости носа. В жизни человека запахи играют важную роль, помогая определять доброкачественность пищи, наличие вредных примесей во вдыхаемом воздухе. В раде случаев запах помогает человеку ориентироваться в окружающей обстановке, испытывать удовольствие или отвращение. На обоняние большое влияние оказывают влажность воздуха, его температура, атмосферное давление, общее состояние человека.

Некоторые подробности работы органа обоняния

• Оказывается, площадь обонятельной зоны носа человека - 5см². Здесь расположено около 1млн. обонятельных нервных окончаний. Чтобы в нервном обонятельном волокне возник импульс, на его окончание должно попасть примерно 8 молекул пахучего вещества. Чтобы возникало ощущение запаха, должно возбудиться не менее 40 нервных волокон.

• Знали ли вы, что память человека на запахи обычно во много раз превосходит зрительную и слуховую? Даже мимолетные обонятельные образы нередко оставляют глубокий след, и затем через многие годы запах способен воскресить события прошлого, «окрашенные» таким же обонятельным ощущением.

• Известно, что животные различают до 100 тыс. запахов, в то время как мы всего 3 тыс. Человеческому обонянию доступны 9 групп запахов: фруктовые или эфирные; камфарные или ароматные; цветочные или душистые; мускусные или амброзиевые; чесночные или хлорные, серные; запахи горелого; запахи жира или пота; зловонные или отталкивающие; гнилостные или тошнотворные.

• Для распознавания пахучих веществ имеет значение, какой ноздрей принюхиваться (левая к запахам чувствительнее); существенны даже пол и национальность. Как правило, женское обоняние тоньше мужского; лучше всех распознают запахи датчане, а хуже всех - финны.

• Интересно, что амфибии предпочитают всем остальным способам передачи информации язык запахов. Поставив пахучую метку, амфибия оповещает тех, кто набредет на эту метку, о самом важном: к какому виду она принадлежит и какого она пола.

• Я была удивлена, что одной из удивительных способностей рыб является их «сверхнюх». Ученые установили, что некоторые рыбы способны реагировать даже на отдельные молекулы ароматического вещества. В частности, было установлено, что угорь может обнаружить по запаху спирт.

• Доказано, что акулы ощущают запах крови, если ее концентрация в воде составляет лишь одну миллионную процента.

Вкус. Органы вкуса

Язык называют органом вкуса. Это бесспорно. Но хочется заметить: «дегустация» всевозможных веществ - одна из главных, но отнюдь не единственная функция языка. Все, конечно, знают, с чего начинают знакомство с внешним миром младенец: он буквально все тянет в рот. Ибо для него узнать - значит облизать. И язык в данном случае выступает как «орган познания». А наша способность говорить? Разве могли бы мы произнести хотя бы одно слово, не будь языка?

Язык представляет собой мышечный орган и образован преимущественно поперечнополосатой мышечной тканью, волокна которой собраны в переплетающиеся между собой пучки, располагающиеся в трех плоскостях. Эта особенность расположения волокон позволяет выполнять движения во всех направлениях и придает эластичность языку.

Язык наделен многими способностями, и обеспечивает ему такую полифункциональность различные рецепторы - нервные аппараты, воспринимающие разные виды раздражения. Прежде всего это вкусовые рецепторы, встроенные в сосочки и различающие все оттенки сладкого, горького, кислого и соленого. Это так же тактильные рецепторы, которые способны оценить консистенцию вещества; терморецепторы, «щупающие» горячо, тепло или холодно, и, наконец, болевые рецепторы.

Сигналы, воспринимаемые всем множеством чувствительных нервных приборов, передаются в центральную нервную систему. Они приходят в ее высший отдел - кору головного мозга, и здесь осуществляется окончательный анализ полученных раздражений.

Вся система работает точно и быстро. Стоит положить кусочек чего-либо в рот, и почти в то же время знаешь: съедобное - несъедобное, соленое - сладкое, мягкое - твердое…Происходит это благодаря диффузии: частицы пищи смешиваются со слюной. Обычно диффузия определяется тепловым движением частиц, этот процесс может происходить под воздействием разности температур(термодиффузия), электрического поля (электродиффузия). И тотчас же наступает ответная реакция организма. Когда, например, вещество несъедобное и на вкус отвратительное, оно рефлекторно удаляется, то есть попросту выплевывается. Если же съедобное и вкусное, органы пищеварительного тракта, и прежде всего желудок, настраивается на соответствующий режим работы. Интересно, что деятельность желудочных желез значительно активизируются, если в рот попадает мясо. Менее выражена реакция на хлеб и еще более слабая - на жиры.

В свою очередь, желудок тоже оказывает влияние на рецепторы языка. Существует множество классических опытов, это подтверждающих. Вот хотя бы один из них. Испытуемому натощак дают крахмальную облатку, содержащую соль, сахар или лимонную кислоту. Такая облатка не растворяется в слюне, поэтому для языка она как будто не существует. Вкусовое вещество высвобождается лишь в желудке. И тем не менее язык «узнает» об этом: через 10-12 минут чувствительность его вкусовых сосочков меняется (при пустой облатке такой реакции не наблюдается). Вот почему человеку проголодавшемуся все кажется вкусным: подавляющее большинство сосочков активно и готово пробовать все! А уже во время еды активность их начинает снижаться. Зависимость здесь такая: чем сытнее еда и больше наполнен желудок, тем меньше работает чувствительных вкусовых сосочков. Их работоспособность начнет восстанавливаться лишь через полтора-два часа, а примерно через 4-5 часов вновь станет высокой.

Исследовательская работа

Заключение

В завершении своего исследования хочу подвести итоги.

Изучив устройство и работу своих органов чувств, я обнаружила, что деятельность каждого из них можно объяснить физическими законами или сравнить с физическими явлениями, используя для описания физические величины.

Вот список явлений, с которыми я работала:

Визуальная информация:Закон отражения света;Закон преломления света;

Прямолинейное распространение света; Дисперсия света; рассеяние света;Фокусное расстояние; Оптическая сила; Миражи; Цвета тел.

Аудиальная информация: Звуковые волны; Инфразвук, ультразвук; Звуковой резонанс; Эхо; Акустический фон; Громкость звука; Диапазон частот голоса.

Вкусовая информация: Диффузия в жидкостях;

Обонятельная информация: Диффузия в газах; Атмосферное давление.

Тактильная информация: Капилляры; Теплообмен; теплопроводность; Пьезоэффект;

Каждый из органов чувств человека сформировался в процессе длительной биологической эволюции. Они обеспечивают необходимый уровень адаптации человека к всевозможным изменениям окружающей среды, так как являются источником информации об окружающем нас мире. Вместе с тем органы чувств создают людям «барьер» для лучшего познания природных явлений из-за ограниченных возможностей и диапазона воспринимаемых информационных сигналов.

Недостаток чувственных восприятий, казалось бы, должен был привести к неоднозначным и противоречивым представлениям об окружающей нас природе, о ее структуре. В наших с вами условиях дополнительную информацию можно получить лишь с помощью экспериментальных установок, существенно расширяя диапазон возможностей изучения.

Несмотря на достаточно ограниченные восприятияесте с тем, тации человека к всевозможным изменениям окружающей среды, так как являются источником информации об окржающем нас органов чувств, человек все же сумел определить структуру вещества и понять природу многочисленных эффектов вне этого диапазона.

Список литературы

1. Дендбер С.В., Ключникова О.В. и др. Электив 9: Конструктор элективных курсов. Москва «5 за знания» 2006г.

2. Зорин Н.И. Элективный курс «Элементы биофизики». Москва «Вако» 2007г.

3. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. Москва «Просвещение» 1988г.

4. Крейг А., Росни К. Наука. Энциклопедия. Москва «Росмэн» 2001г.

5. Майоров А.Н. Физика. Школьный справочник. Ярославль «Академия развития» 1997г.

6. Прокофьев В.Л., В.Ф. Дмитриева. Физика. Учебное пособие для техникумов. Москва «Высшая школа» 1983г.

7. Савченков В.И., Костюченков В.Н. Занимательная экология для взрослых и детей. Смоленск «Смядынь» 1999г.

8. </ Хуторский А.В., Хуторская Л.Н. Увлекательная физика. Москва «АРКТИ» 2000г.