Как найти плотность людей

МБОУ
”Богошёвская СОШ им. А.И. Фёдорова” Томского района

Исследовательская
работа

“Как определить плотность
человека”

Выполнил:
ученик 8б класса

Богошёвской
СОШ

Фаст
Корней

Учитель
физики:   

Сенчик
Максим Максимович

Школа
физиков «Спектор»

С.
Богошёво

2021

Введение

Пло́тность — скалярная физическая
величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом
объёму. Для обозначения плотности обычно используется греческая буква ρ .

Мне захотелось узнать – какова плотность
человека и сравнить её с другими веществами

Цель
и задачи

Цель –
Определить плотность человека и сравнить с плотностями других тел.

Задачи:

1.     Найти
справочный материал о плотности

2.     Определить
объём человека

3.     Определить
массу человека

4.     Найти
плотность человека

5.     Сравнить
с плотностями других тел.    

Актуальность: Человеческое
тело — физическая структура человека, человеческий организм. Тело человека
образовано клетками различных типов, которые формируют органы, заполняют
пространство между ними или покрывают снаружи. Тело взрослого человека образуют
около тридцати триллионов клеток. Передо  мной встала такая проблема: как найти
его плотность. Для меня данная тема актуальна, она интересна.

Я решил найти объём таким способом:                                                              
наливаем в ванную воду и отмечаем уровень воды

Погружаем
человека и снова отмечаем уровень воды с человеком.

 

Отчерпываем
воду со второго уровня до первого в сосуд с известным объёмом.

Объём
данного человека V=30 литров

Взвешиваем  человека – 29. 5~
30 килограмм

находим плотность ρ= =  = 1000 кг/м3

Сравниваем с таблицей плотностей:

Вывод:  Плотность тела человека равна
плотности чистой воды. Если плотность человека может быть равна ρ воды, то
получается, что человек будет всплывать в море и свободно плавать в пресной
воде, что на деле возможно (ρ человека зависит от индивида). 

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №3 с углубленным изучением отдельных предметов» города Котовска Тамбовской области

ПОРТФОЛИО ПРОЕКТА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА

Авторы проекта:

Никишин Данила, 7 Б класс

                                                                                 Руководитель:

Анисимова Вероника Васильевна,

                                                                        учитель физики МБОУ «СОШ №3»

Котовск   2014

Содержание

Введение……………………………………………………………………………………………………3

1. Глава 1 Плотность вещества
   1. 1 Плотность как физическая величина……………………………………………4
   1.2 Измерение плотности вещества…………………………………………………….4
2. Глава 2 Измерение плотности тела человека
   2.1 Измерение объема тела человека (моделирование)………………………..6
   2.2 Измерение объема тела по изменению объема жидкости ……………..8
   2.3 Вычисление плотности тела человека……………………………………………9

Заключение……………………………………………………………………………………………….11
Список используемой литературы……………………………………………………………..12

                                             Введение
          Физика – наука экспериментальная, и выполнение практических и лабораторных работ вызвало у нас большой интерес к познанию окружающего мира и самих себя. Человек является одним из объектов изучения физики и порой возникает необходимость знать параметры человека, например, объем тела и его плотность.

              Возможно ли в домашних условиях измерить плотность тела человека?

         Мы решили измерить плотность своего тела и тел наших одноклассников.

Тело человека имеет очень сложную конфигурацию, но проведя несложные расчёты с большой точностью можно определить свой объём.

Гипотеза исследования: Плотность тела человека зависит от его комплекции.

Цель исследования: определить зависит ли  плотность и объём нашего тела от комплекции человека.

Задачи:

1. Узнать определение понятия «плотность» и познакомиться с расчетной формулой ее нахождения.
2. Познакомиться со способами измерения объема различных тел.
3. Провести практическую работу по измерению объемов разных частей тела учащихся 7б класса и внести полученные результаты в таблицу.
4. Провести расчеты вычисления плотности тел учащихся нашего класса, результаты занести в таблицу.
5. Проанализировать данные сводной таблицы.
6. Сделать вывод о проделанной работе.

Глава 1 Плотность вещества

1.1. Плотность как физическая величина

Определение плотности вещества следующее: плотность показывает, чему равна масса вещества в единице объема, например, в одном кубическом метре. Так, плотность воды 1000 кг/ м3 , а льда  – 900 кг/м3, именно поэтому лед легче и находится сверху зимой на водоемах. То есть, что показывает нам плотность вещества в данном случае? Плотность льда равная 900 кг/м3, означает, что куб льда со сторонами 1 метр весит 900 кг. А формула для определения плотности вещества следующая: плотность= масса/объем . Обозначаются величины, входящие в это выражение, так: масса – m, объем тела –V, а плотность обозначается буквой ρ (греч.буква «ро»). И формулу можно записать следующим образом:    ρ=m/V

1.2 Измерение плотности вещества

Как рассчитать плотность какого-либо вещества? Для этого нужно знать объем тела и массу тела. То есть, мы измеряем вещество, взвешиваем, а потом полученные данные просто подставляем в формулу и находим нужное нам значение. А в чем измеряется плотность вещества понятно из формулы. Измеряется она в килограммах на метр кубический. Иногда используют еще такое значение, как грамм на кубический сантиметр. Пересчитать одну величину в другую очень просто. 1 г = 0,001 кг, а 1 см3 = 0,000001 м3. Соответственно 1 г/см3=1000кг/м3  . Еще следует помнить, что плотность вещества различна в разных агрегатных состояниях. То есть в твердом, жидком или газообразном. Плотность твердых тел, чаще всего, выше плотности жидкостей и намного выше плотности газов. Пожалуй, очень полезное для нас исключение – это вода, которая, как мы уже рассматривали, в твердом состоянии весит меньше, чем в жидком. Именно вследствие этой странной особенности воды на Земле возможна жизнь. Жизнь на нашей планете, как известно, произошла из океанов. А если бы вода вела себя, как и все остальные вещества, то вода в морях и океанах промерзла бы насквозь, лед, будучи тяжелее воды, опустился бы на дно и лежал там, не тая. И только на экваторе в небольшой толще воды существовала бы жизнь в виде нескольких видов бактерий. Так что можно сказать спасибо воде за то, что мы существуем.

Глава 2. Измерение плотности тела человека

2.1 Измерение объема тела человека (моделирование)

Человек имеет очень сложную конфигурацию, а форму поверхности тела человека невозможно даже описать.  Для измерения объема тела человека мы использовали сантиметровую ленту и напольные весы.

Мы смоделировали тело человека из геометрических фигур: голова- шар, руки и ноги –  конусы, туловище – прямоугольный параллелепипед.

Для проведения нашего опыта, мы взяли 6 человек из 7 Б класса. 2 из них – худые, 2 – средние, и еще 2 – полные. Измерили их вес, длину ног, рук, обхват головы и т.д. Результаты измерений внесли в таблицу:

Таблица 1

№ п/п	Участник эксперимента	Обхват головы, м	Длина тулов. a, м	Ширина тулов. b, м	Толщина тулов. c, м	Длина руки, м	Обхват руки у плеча,м	Длина ноги, м	Обхват ноги у бедра,м
1	Ангелина	0,57	0,54	0,10	0,22	0,69	0,24	0,85	0,46
2	Кристина	0,56	0,52	0,10	0,20	0,71	0,23	0,78	0,43
3	Данила	0,56	0,54	0,10	0,23	0,68	0,22	0,76	0,41
4	Денис	0,56	0,57	0,13	0,22	0,70	0,22	0,76	0,44
5	Арина	0,53	0,50	0,12	0,25	0,70	0,27	0,82	0,50
6	Даша	0,55	0,53	0,13	0,27	0,69	0,56	0,76	0,50

 Рассчитали объем каждого человека по формуле:

V=Vголовы +Vтуловища +2Vрук +2Vног

Но перед этим нашли геометрические формулы для всех составляющих:
Объем головы: Vголовы= l3/(6π2) , где l- обхват головы.
Объем туловища: Vтул=abc, где a- длина туловища, b- его ширина, c- толщина.
Объем руки:Vр=(12.H)/(12π), где H- длина руки от кончиков пальцев до плеча, l – обхват руки у предплечья.
Объем ноги: Vн=(12.H)/(12π), где H – длина ноги от бедра до щиколотки, l– обхват ноги у бедра.

 Вычислили объем тела каждого человека и составили таблицу.

Таблица 2

Имя	Объем головы, м3	Объем туловища, м3	Объем рук, м3	Объем ног, м3
Ангелина	0,0188	0.0123	0,0011	0,0048
Кристина	0,0178	0,0104	0,0010	0,0038
Данила	0,0178	0,0124	0,0009	0,0036
Денис	0,0178	0,0163	0,0009	0,0039
Арина	0,0151	0,0150	0,0014	0,0054
Даша	0,0168	0,0186	0,0012	0,0050

Вычислим общий объем по формуле: V=Vголовы +Vтуловища +2Vрук +2Vног

Таблица 3

Худые	Средние	Полные
Ангелина- 0,0429м3	Данила – 0,0392м3	Арина – 0, 0437м3
Кристина- 0,0378м3	Денис – 0,0437м3	Даша- 0,0478м3

2.2 Измерение объема тела по изменению объема жидкости

Для проверки результатов моделирования объем тела определялся еще одним способом, с использованием ванны с водой, бутылки с известной емкостью, маркером, линейкой.

• Откроем кран в ванне так, чтобы вода лилась не очень сильно, и подставим под струю литровый сосуд. С помощью секундомера определим, за сколько времени вода наполнит сосуд доверху.
• Откроем слив, и выпустим воду из ванны. Закроем слив. И заметим момент, когда струя воды начала заполнять пустую ванну. Затем отметим фломастером или цветным скотчем на ванне интервалы времени, соответствующие заполнению ванны на один литр. Таким образом, заполним ванну на  ¾.
• Выпустим из ванны воду ровно наполовину.
• Погрузимся в ванну и заметим, как при этом изменился объем воды в ней.
• Определим объем нашего тела.

Сравним результаты первого и второго опыта по определению объема. Они хорошо согласуются друг с другом. В опыте №2 объектом исследования были мы.
V1=V1     – 0,0392  м3                       
V2=V2   – 0.0437  м3

Теперь можно перейти к определению плотности тела.

2.3 Вычисление плотности тела человека

Мы рассчитывали, чему равна плотность людей, участвовавших в наших экспериментах, по формуле p=m/V.

• С помощью весов в медицинском кабинете школы определим массу.
• Рассчитаем плотность тела, с помощью известного нам объема.
• Занесем результаты в таблицу.

Таблица 4

Участники эксперимента	Масса m, кг	Объем V, м3	Плотность ρ, кг/м3
Ангелина	49	0, 0429	1242, 19
Кристина	44	0, 0378	1304, 35
Данила	45	0, 0392	1190, 48
Денис	45	0, 0437	1234, 31
Арина	57	0, 0437	1122, 45
Даша	59	0,0478	1029,75

Было определено, что значения плотности участников экспериментов колеблется в пределах от 1029,75 кг/м3  до 1304,35 кг/м3. Среднее значение плотности человека получилось равным р=1112,16 кг/м3. По литературным данным среднее значение плотности человека равно 1036 кг/ м3.

Выводы: 

1) Экспериментально полученное значение плотности человека очень близко к плотности воды.

 2) Плотность зависит от комплекции человека. Чем больше объем тела и меньше его масса, тем плотность тела больше. Чем больше объем тела и больше масса тела человека, тем меньше его плотность. У худых людей плотность больше, чем у полных.

Заключение

Человек является объектом изучения физики. Тело человека имеет очень сложную конфигурацию, но, проведя несложные расчёты, с большой точностью можно определить свой объём и плотность тела. Это очень интересно, познавательно и увлекательно.

Наше исследование доказало правильность выдвинутой гипотезы, что плотность и объем  тела зависят от комплекции человека.

 Мы уверены, что экспериментально подтвержденные нами формулы займут достойное место в арсенале учителей физики и математики и сделают их уроки более занимательными.

Список информационных источников

1. Пурышева Н. С., Важеевкская Н. А.  Физика 7 класс. Учебник для общеобр. учр.: М., Дрофа- Вертикаль, 2012 г.  
2. Дорохов А. А., Артоболевский И.И. Что такое? Кто такой? В 3-ех томах.-М.: Педагогика, 1975 г.
3. Фрещенко Т. Вожегова В. Физика 4-11 класс. Справочник школьника. – М.: Слово, 1995 г.
4. Сайт Класс!ная физика 
5. Сайт Википедия Плотность вещества

The density of a human body is the measurement of the amount of mass present in each unit of the body’s volume. The density of most objects can be studied in relation to water, which has a density of 1.0 gram per cubic centimeter. Objects with a density greater than 1.0 will sink in water, while less dense objects float. Under different circumstances, the human body is capable of either sinking or floating in water, which indicates the density of a person is close to 1.0 g per cubic centimeter.

Instructions

Use a scale to get an accurate measurement of the person’s weight. Convert the measurement from pounds to grams. One pound is approximately 453.59 grams, so multiply this value by the calculated weight. The converted measurement represents the individual’s mass.

Fill a bathtub or a large basin with water, making sure the water level is high enough to accommodate a full submersion. Mark the initial water level with a piece of tape. Have the person enter the tub and immerse their entire body underwater, leaving no more than their head above water. For the most accurate volume measurement, wear goggles and a snorkel so that the person is fully submerged. The water level should rise when the person sits down in the tub.

Mark the new water level with another piece of tape. Remove the excess water with the measuring cup until the water level reaches the first tape mark. Use the measuring cup to keep track of how much water is removed, and place a bucket nearby to dispose of the water. The displaced water represents the person’s volume. (Note: It may be necessary for another person to perform this task while the experimenter is submerged.)

Convert the volume into cubic centimeters. If the initial volume was measured in cups, the conversion ratio is approximately 236.59 cubic centimeters to one cup. If measured using a gallon bucket, the ratio is 3,785.41 cubic centimeters to one gallon.

Determine the person’s density by using the following formula: density = mass/volume. If measured accurately, the resultant value should be close to 1.0. The overall value depends on the body type of the person who performs the experiment, as muscle is more dense than body fat.

Things You’ll Need

• Scale
• Calculator
• Tub/basin
• Water
• Tape
• Goggles/snorkel
• Measuring Cup
• Bucket

Tips

• If this experiment or a variation is performed in a classroom environment, remember to follow all safety rules designated by the educational institution.

Определение плотности человеческого тела

Исследовательская работа

© Авторы : учащиеся 7 «А» класса Волков О., Хамченков А.

Научный руководитель: Хомченко О.В., учитель физики МОУ Ишненской СОШ

Цель работы:

Определить плотность человеческого тела экспериментальным путём и объяснить его поведение в воде

Актуальность исследования

Выталкивающая сила

ρ ж ” width=”640″

Условия плавания тел

Плотность плавающего тела равна плотности жидкости: ρ т = ρ ж

Плотность плавающего тела меньше плотности жидкости: ρ т ж

Плотность плавающего тела больше плотности жидкости: ρ т ρ ж

Формула для расчёта плотности тела

Оборудование:

• Ванна с водой
• Весы напольные
• Литровая ёмкость
• Маркер
• Сантиметровая лента

Измерение объёма тела человека без головы

Определение первого и второго уровня воды

Измерение объёма тела человека без головы

Объём вытесненной воды и объём туловища V ж = V тул. = 61 л = 0,061 м 3

Определение объёма головы

Измерение обхвата (периметра) головы ℓ = 56 cм и

расчёт объёма по формуле V = ℓ 3 /6π 2 = 2,93 л = 2,93·10 -3 м 3

Определение полного объёма тела человека

Экспериментальным и расчётным путём установлено

V тела = 61 л + 2,93 л = 63,93 л = 0,06393 м 3

Измерение массы тела человека

m т = 65,5 кг

Формула для расчёта плотности тела

Результаты измерений и вычислений

№ опыта

1

Масса тела, кг

65,5

2

Объем тела, м 3

Плотность , кг/м 3

0,06393

65,5

3

1025

65,5

0,06353

1031

0,06373

1027

Среднее значение плотности тела человека ρ = 1027,7 кг/м 3

Вывод :

Экспериментально полученное значение плотности человеческого тела в среднем составило 1028 кг/м 3 ,что действительно подтверждает факт о водно-солевом составе организма человека, а также определяет его поведение в воде, где тело тонет , т.к. его плотность больше плотности пресной воды.

Справочная информация: плотность чистой пресной воды равна 1000 кг/м 3 , а морской – 1030 кг/м 3 .

Согласно табличным данным (в справочнике А. С. Еноховича) плотность человека принята равным 1036 кг/м 3 .

Список литературы

• Познай самого себя: Практические работы и экспериментальные мини-проекты: измерение параметров человека. 9-11 классы – М.: Чистые пруды, 2009. – 32с.: ил. – (Библиотечка «Первого сентября», серия «Физика». Вып. 26).
• Горев Л.А. Занимательные опыты по физике в 6 – 7-х классах средней школы. Кн. для учителя. – 2-е издание., перераб. –М.: Просвещение,1985. – 175с., ил. – с.27-31.
• Мэрион Дж. Б. Общая физика с биологическими примерами: Пер. с англ. – М.: Высшая школа, 1986. – 623с.: ил. – с.79.

Спасибо за внимание!!!