Кошка и собака в зеркале школьной физики МОУЛ «ВУВК им.А.П.Киселева» Выполнил: ученик 9 а класса Тестов Алексей Учитель: Беленкова М.Н. Воронеж 2009

Цели исследования Исследовать физические способности кошки и собаки Исследовать физические способности кошки и собаки Сравнить их физические способности с возможностями спортсменов Сравнить их физические способности с возможностями спортсменов

Задачи исследования Измерить высоту прыжка собаки и кошки Измерить высоту прыжка собаки и кошки Рассчитать начальную скорость прыжка кошки и собаки Рассчитать начальную скорость прыжка кошки и собаки Измерить путь разгона Измерить путь разгона Вычислить ускорение собаки и кошки на пути разгона Вычислить ускорение собаки и кошки на пути разгона Рассчитать усилие и мощность кошки и собаки при прыжке Рассчитать усилие и мощность кошки и собаки при прыжке

Собака Возраст: 1 год и 5 месяцев Масса: 11 кг Порода: Американский кокер спаниель Юный чемпион России Чемпион России Анастассиа Андрос Винджаммер

Кошка Сесси Возраст: 7 лет Масса: 4 кг Порода: персидская

Определение начальной скорости Высоту, на которую прыгает животное, будем считать от середины его талии. Обозначим ее h. Высоту, на которую прыгает животное, будем считать от середины его талии. Обозначим ее h. Ускорение свободного падения известно g = 9.81 м/с 2. Ускорение свободного падения известно g = 9.81 м/с 2. Чтобы животное вспрыгнуло на высоту h, ему понадобится начальная скорость v, которая находится из равенства потенциальной энергии животного, когда оно уже вспрыгнуло на объекте, E р = mgh и его кинетической энергии в начале прыжка Ek = mv 2 /2. По закону сохранения энергии E р = E к получается формула для нахождения начальной скорости v = 2gh. Чтобы животное вспрыгнуло на высоту h, ему понадобится начальная скорость v, которая находится из равенства потенциальной энергии животного, когда оно уже вспрыгнуло на объекте, E р = mgh и его кинетической энергии в начале прыжка Ek = mv 2 /2. По закону сохранения энергии E р = E к получается формула для нахождения начальной скорости v = 2gh.

Определение начальной скорости кошки 0,925 0,874 0,853 0,872 4,160,88 0,91 Начальная скоростьv = 2gh, м/с Средняя высота прыжка h, м Высота прыжка h,м Номер опыта

Определение начальной скорости собаки 0,615 0,724 0,683 0,702 3,620,67 0,651 Начальн ая скорость v = 2gh, м/с Средняя высота прыжка h, м Высота прыжка h,м Номер опыта

Определение ускорения Так как животное не разбегается, а прыгает с места, приникнув сначала к поверхности, путь разгона определяется длиной l его распрямленных лап. Так как животное не разбегается, а прыгает с места, приникнув сначала к поверхности, путь разгона определяется длиной l его распрямленных лап. Передние лапы оно использует, главным образом, чтобы переместить центр своей массы на линию приложения ускорения. Конечная скорость разгона равна начальной скорости прыжка v, которая была определена ранее. Передние лапы оно использует, главным образом, чтобы переместить центр своей массы на линию приложения ускорения. Конечная скорость разгона равна начальной скорости прыжка v, которая была определена ранее. Так как разгон начинается из состояния покоя, средняя скорость разгона v ср = v/2, а путь разгона l связан с ускорением таким выражением: Так как разгон начинается из состояния покоя, средняя скорость разгона v ср = v/2, а путь разгона l связан с ускорением таким выражением: l = vt/2=wt 2 /2 = w(v/w) 2 /2 = v 2 /2w. l = vt/2=wt 2 /2 = w(v/w) 2 /2 = v 2 /2w. А следовательно ускорение равно w = v 2 /2l А следовательно ускорение равно w = v 2 /2l

Определение ускорения кошки w = v 2 /2l = / (2*0.21) = 41 м/с 2 Что составляет 4g, четырехкратное ускорение свободного падения Такие перегрузки испытывают летчики-испытатели Такие перегрузки испытывают летчики-испытатели Ускорение w = v 2 /2l, м/с 2 Начальная скорость v, м/с Путь разгона l, м

Определение ускорения собаки 273,620,24 Ускорение w = v 2 /2l, м/с 2 Начальная скорость v, м/с Путь разгона l, м

Расчет усилия при прыжке Импульс силы равен изменению импульса тела Ft = mv, отсюда усилие при прыжке F = mv/t Время разгона будем рассчитывать по формуле t = v/a

Определение усилия кошки и собаки при прыжке 331,8166,4Усилие, Н 0,120,1Время разгона, с 114Масса, кг 2741Ускорение, м/с 2 3,624,16Начальная скорость, м/с Собака Кошка

Определение мощности Мощность будем искать по формуле N = A/t, где A = mgh Отсюда мощность равна N = mgh/t

Мощность кошки и собаки при прыжке 12,934,5Работа, Дж 107,5345Мощность,Вт 0,120,1Время, с 0,670,88Высота, м 114Масса, кг Собака Кошка

Выводы Олимпийский рекорд по прыжкам в высоту 2008 года А. Сильнова составляет 2,36 м. Таким образом А. Сильнов с разбега развивает скорость 6,8 м/с, а кошка с собакой с места 4,16 м/с и 3,62 м/с соответственно. Вот такие маленькие силачи скромно живут в наших домах. Их феноменальные способности легко обнаружить простыми расчетами в рамках школьной физики. В рамках исследования животные не пострадали

Список литературы 1. Перышкин А.В. Физика. 9 кл.: учеб. для общеобразоват. Учреждений / А.В. Перышкин, Е.М. Гутник изд., стереотип. - М.: Дрофа, с. 2. Наука и жизнь. 2007, 10