Биофизика на уроках

Биофизика на уроках

Основные понятия

Сила трения в природе

Биолюминесценция.

Интерференция света в живой природе

Электрические рыбы.

Учитель физики МАОУ СОШ №5 имени Ю. А. Гагарина. г.Тамбова

во Биофизика-  наука, изучающая действие физических факторов на живые организмы .

Сила трения

Сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого, приложенная к движущемуся телу и направленная против движения, называется  силой трения.

Интерференция

Сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний, называется  интерференцией.

Дифракционная решетка  представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками.

Интерференция

Сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний, называется интерференцией.

Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками.

Сила трения в природе

Без трения покоя ни люди, ни животные не могли бы ходить по земле, так как при ходьбе мы отталкиваемся ногами от земли. Не будь трения, предметы выскальзывали бы из рук. У многих растений и животных  имеются различные органы, служащие для хватания (усики растений,  хобот слона, цепкие хвосты лазающих животных). Все они имеют шероховатую поверхность для увеличения силы трения. 

Среди живых организмов распространены приспособления (шерсть, щетина, чешуйки, шипы, расположенные наклонно к поверхности ), благодаря которым трение получается малым при движении в одном направлении и большим – при движении в противоположном направлении. На этом принципе основано движение дождевого червя. Щетинки, направленные назад, свободно пропускают тело червя вперед, но тормозят обратное движение. При удлинении тела головная часть продвигается вперед, а хвостовая остается на месте, при сокращении головная часть задерживается, а хвостовая подтягивается к ней.

Значительное трение существенно для рабочих поверхностей органов движения. Необходимым условием перемещения является надежное сцепление между движущимся телом и опорой. Сцепление достигается либо заостреньями на конечностях, либо мелкими неровностями, например щетинками, чешуйками, бугорками. Необходимо значительное трение и для хватательных органов. Интересна их форма: это либо щипцы, захватывающие предмет с двух сторон, либо тяжи, огибающие его. В руке сочетается действие щипцов и полный охват со всех сторон; мягкая кожа ладони хорошо сцепляется с шероховатостями предметов, которые надо удержать. 

Биолюминесценция.

Биолюминесценция -  это свет живой природы, волшебное свечение, которым можно любоваться на берегу моря, наблюдая ночью за фосфоресцирующими морскими волнами или за хороводами жучков-светлячков. Подводное царство населено множеством светящихся рыб, моллюсков, медуз и других обитателей морских глубин. Тайны происхождения "живого" света давно привлекали внимание людей. Светящиеся организмы были описаны в древнекитайских книгах еще 3000 лет назад, а также в трудах древних философов - Аристотеля и Плиния.            

Среди микроорганизмов имеются бактерии, излучающие свет. Они живут свободно или в качестве паразитов в теле различных животных и на гниющих трупах. Размножаясь в огромных количествах, эти микроорганизмы вызывают свечение: светятся ночью гнилые пни и кучи гнилой рыбы, выброшенной бурей на берег, светятся некоторые грибы. Свечение некоторых рыб также вызвано свечением бактерий, поселившихся на них. В других случаях свет возникает в особых клетках самого животного. На больших глубинах встречаются светящиеся черви, моллюски, полипы.

Роль свечения в жизни животных  разнообразна и для разных организмов, очевидно, различна. Это одно из приспособлений, которыми так богата живая природа, одно из средств в борьбе за существование.

Интерференция  света в живой природе

Интерференцию  света наблюдают при отражении его от тонких пленок, например в пленке мыльного пузыря, тончайшем листочке слюды, пятнах нефти на поверхности воды. Яркую, переливающуюся всеми цветами радуги  окраску некоторых раковин, перьев птиц, на поверхности которых расположены тончайшие, незаметные для глаза прозрачные чешуйки, также можно объяснить интерференцией. Если рассматривать под микроскопом крылья бабочек, то можно заметить, что они состоят из большого числа элементов, размер которых имеет порядок длины волны видимого света. Таким образом, крыло бабочки как бы представляет собой своеобразную  дифракционную решетку . Радужная полоска видна в глазах стрекоз и других  насекомых. Она образуется благодаря тому, что их сложные глаза состоят из большого числа отдельных « глазков» - фасеток, то есть тоже являются «живыми» дифракционными решетками.

Электрические рыбы .   

Интересны первые сведения об изучении электрических явлений в живой  природе. Объектом наблюдений были электрические рыбы. Еще древние римляне знали, как электрические скаты добывают себе пищу. Они не гоняются за добычей, не выскакивают на нее из засады. Но если вблизи скатов, спокойно плывущих в воде, оказываются крабы или осьминоги, то у них начинаются конвульсии и они гибнут от электрического разряда. Наблюдения показали, что многие рыбы имеют особые электрические органы, своего рода «батареи», вырабатывающие большое напряжения. Так, гигантский электрический скат создает напряжение 50-60В, нильский электрический сом- 350В, а угорь- свыше 500В.

Строение электрических органов рыб очень разнообразно. На рисунке показаны электрические рыбы и их электрические органы  в разрезе. Электрический угорь имеет три таких органа. Рядом с основным изображением рыбы показано ее поперечное сечение. Электрический орган мормируса расположен вблизи его хвоста. Соответствующий орган малоптеруса образует подкожный слой вокруг тела рыбы. У электрического ската подобный орган расположен в хвосте. Электрические органы ската другого вида имеют форму, подобную почке, и расположены в каждом крыле- плавнике. Роль электрических органов велика, они служат для атаки и для защиты, а также являются частью очень чувствительной навигационной, локационной системы. Следует отметить, что электрические свойства некоторых рыб, известны еще в далекие времена, до сих пор являются нераскрытой тайной природы. 

Используемые источники информации

• Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики: Кн. Для учителя: Из опыта работы. - М.: Просвещение, 1998. - 159 с.
• Научно – методический журнал для учителей физики, астрономии и естествознания «Физика » №3, март 2013.