Диффузия в живой природе

Диффузия в живой природе

В проекте участвовали ученики 7-го и 10-го класса

Руководитель:

учитель физики Мисуна Г.Я.

Цель работы

Нас заинтересовал вопрос: «Знаниями в каких областях науки нужно обладать, какими методами научных исследований владеть, чтобы понять суть происходящих вокруг нас природных явлений?» Так была сформулирована цель этой работы: «На примере рассмотрения дыхания и питания живых организмов, выяснить, какие науки, и какие методы научных исследований нужны для глубокого и детального понимания этих процессов».

Исходя из поставленной цели, мы стали последовательно двигаться к её достижению. И начали с биологии.

Аристотель

«Будем ли мы говорить о питании корня за счёт веществ, находящихся в почве, будем ли говорить о воздушном питании листьев за счет атмосферы или питании одного органа за счёт другого, соседнего, – везде для объяснения мы будем прибегать к тем же причинам: диффузия».

Тимирязев Клементий Аркадьевич

Газообмен у животных

«… как это ни удивительно, вся материя одинакова. Известно, что материя, из которой сделаны звезды, такая же, как и материя, из которой сделана Земля. … Оказывается, и живая, и неживая природа образуется из атомов одинакового типа. Лягушки сделаны из того же материала, что и камни, но только материал этот по-разному использован. Все это упрощает нашу задачу. У нас есть атомы – и ничего больше, а атомы однотипны, и однотипны повсюду » .

Ричард Фейнман

Роберт Броун

Первоначала вещей сначала движутся сами,

Следом за ними тела из мельчайшего их сочетанья,

Близкие, как бы сказать, по силам к началам первичным,

Скрыто от них получая толчки, начинают стремиться,

Сами к движенью затем побуждая тела покрупнее.

Так, исходя от начал, движение мало-помалу

Наших касается чувств, и становится видимым также

Нам и в пылинках оно, что движутся в солнечном свете,

Хоть незаметны толчки, от которых оно происходит...

Тит Лукреций Кар

Мариан Смолуховский

Альберт Эйнштейн

Было показано, что средний квадрат проекций смещения частицы Δx 2 на ось x пропорционален времени (закон Эйнштейна-Смолуховского):

Δx 2 = 2Dt

Жан Батист Перрен

Время 90 с.

Время 60 с.

Время 30 с.

Измерения

График зависимости квадрата диаметра пятна от времени.

Температура 0°С

График зависимости квадрата диаметра пятна от времени

Температура 25°С

График зависимости квадрата диаметра пятна от времени

Температура 50°С

Модель случайных блужданий 300 шагов

Модель случайных блужданий 500 шагов

Модель случайных блужданий 600 шагов

Модель случайных блужданий 1000 шагов

Модель случайных блужданий 1200 шагов

Модель случайных блужданий 3000 шагов

Модель случайных блужданий 10000 шагов

Модель случайных блужданий 100000 шагов

Выводы.

Для глубокого и детального понимания процессов обмена веществ в живых организмах нам необходимо знания из биологии, химии, физики, математики, информатики.

Помимо наблюдений, систематизации и описания явлений, необходимо уметь проводить эксперименты. В ходе эксперимента получаем возможность измерять наблюдаемые величины. Результаты измерений надо уметь обрабатывать, используя математические методы. В результате обработки, можно получить величины, характеризующие, изучаемое явление.

Компьютерное моделирование позволит рассмотреть предполагаемый механизм процесса и сравнить его результаты с реальным опытом.

Рекомендации.

Тем учащимся, которые планируют в будущем работать в областях, так или иначе связанных с наукой (а это не только научно-исследовательская и инженерная деятельность, но и работа в области медицины, фармакологии, получения и производства новых материалов и т.д.), необходимы знания из физики, химии, биологии. Ну, и, разумеется, уверенное владение математикой и информатикой. Последнее пойдёт на пользу будущим экономистам, социологам, историкам.

Литература.

• Рыженков А.П. Физика. Человек. Окружающая среда. М.Просвещение,1996г.
• Фейнман P., Характер физических законов, М., «Наука», Изд. Второе, исправленное, 1987 г.
• Ильченко В.Р. «Перекрёсток физики, химии, биологии». М. Просвещение, 1896г .
• Бокштейн Б.С. Атомы блуждают по кристаллу. М. Наука, 1984г.
• "Броуновское движение" "Кругосвет" Энциклопедия 2001г.
• Прохоров А.М. Физический энциклопедический словарь. 1995г.
• Чуянов В.А. Энциклопедический словарь юного физика. 1999 г.
• Сайт «Википедия».