Высокий каблук: снимите это немедленно!

I межрегиональный фестиваль науки и искусства

«ЛИК ( Личность. Интеллект. Культура )»

Номинация «Физика. Астрономия»

Высокий каблук: снимите это немедленно!

Автор работы: ученица 11а класса Удодова Марина НОУ СОШ «Бизнес- гимназия» города Волгограда

Руководитель: учитель физики высшей квалификационной категории .

г. Волгоград 400010 ул. Качинцев, 63e-mail *****@***ru

2011

Оглавление

Введение Глава I. Из истории обуви 1.1 Почему человек стал одеваться и обуваться Глава II. Опорно- двигательный аппарат человека и физика 2.1 Давление твердого тела на опору 2.2 Статика и высота каблука Глава III. Физика и медицина против высоких каблуков 3.1 Медицинские требования к обуви с учетом законов физики 3.2 Плоскостопие - деформация стопы 3.3 Диагностика, профилактика и лечение деформации стоп Глава IV. Исследования 4.1 Деформация стопы из-за ношения обуви на высоком каблуке 4.2 Выявление негативного влияния обуви на высоком каблуке на состояние ног 4.3 Проверка «формулы уверенности» Заключение Список источников и литературы Приложения

Введение

Человек раздвоен снизу, а не сверху,

- для того, что две опоры надежнее одной. 

Козьма Прутков

По приблизительным оценкам врачей, уже около трети всех женщин планеты страдают от неприятных последствий ношения каблуков, и их число только растёт: мода на каблук не проходит, и всё больше и больше дам отдаёт предпочтение такой модельной обуви. Проблемы бывают самые разные — от «стопы атлета» до артрозов и других неизлечимых заболеваний суставов, вызванных чрезмерной нагрузкой на мысок стопы. Страдают не только пальцы и колени, но и спина, причём чем выше каблук — тем хуже. Тема работы « Высокий каблук: снимите это немедленно!». Актуальность исследования: Сейчас девочки начинают «приобщаться к высокой моде», носить каблуки, с самого раннего возраста, что отнюдь не идёт им на пользу. Скелет формируется вплоть до 20 лет, и если подросток сумеет испортить его каблуками, вылечиться будет уже практически невозможно. Выбор темы исследовательской работы не случаен, так как наша гимназия работает над формированием здоровье сберегающей среды для учащихся. Данная тема позволяет показать связь законов физики с биологией и медициной, а также связь между модными направлениями создателей обуви и здоровьем человека. Тема очень интересна и актуальна. Цель – Формирование здоровье сберегающей среды для профилактики опорно - двигательного аппарата обучающихся на основе законов физики. Задачи: 1.Изучить литературу по данной теме исследования. 2.Выявить, как влияет на опорно-двигательный аппарат девушек и женщин высота каблука обуви с точки зрения физики и медицины. 3.Провести исследования. 4.Сделать выводы. 5.Разработать рекомендации по профилактике выявленных отклонений. 6.Изготовить буклет с рекомендациями по профилактике болезней, вызванных длительным ношением обуви на высоких каблуках с учетом физических законов. Объект исследования - факторы, опасно влияющие на опорно-двигательный аппарат вследствие длительного ношения обуви на высоком каблуке, с точки зрения физики. Предмет исследования - обучающиеся и преподаватели НОУ СОШ «Бизнес - гимназии».Методы исследования: в соответствии с задачами исследования были использованы теоретические методы: методы систематизации теоретического материала, исследовательские методы, обобщение накопленного материала, изучение и анализ научной и публицистической литературы по проблеме исследования, моделирование, исторический анализ и интерпретация полученных результатов исследования; экспериментальные методы: опорно-диагностические (анкетирование, тестирование); обсервационные методы: наблюдение, фиксирование результатов исследования и развития, эксперимент; статистические методы- математические методы обработки результатов исследования, табличная и графическая интерпретация данных.

Новизна и практическое значение:

- Полученную информацию по результатам исследовательской работы можно использовать в рамках внеклассной работы, как информацию для родителей и подростков.

- Привлечение внимания общественности к проблемам здоровья девушек, которые носят обувь на высоких каблуках (введение дресс кода для учениц ОУ).

Исследование опирается на знания таких учебных дисциплин как физика, математика, информатика, а также медицина.

I.Из истории обуви

1.1 Почему человек стал одеваться и обуваться

Что явилось побудительным мотивом возникновения одежды и обуви? Имеются несколько версий:

·  климатическая – человек стал одеваться, чтобы защитить себя от холода и жары;

·  моральная – человек стал одеваться, чтобы скрыть наготу;

·  социальная – предметы, надетые человеком на голову, тело или конечности, демонстрировали статус владельца.

Не исключается также версия, что причиной явилось страстное желание изменить свой природный облик. Птицы имеют перья, рыбы – блестящую чешую, звери – пушистый мех, цветы – краски, и только человек гол. Для творческого преображения вида своего тела человек заимствует у природы всевозможные материалы. Нет ни одной части тела, не «обыгранной» модой, - каждая была доведена до гротеска и абсурда, увеличиваясь, уменьшаясь, искажаясь, обнажаясь и т. д. Изменить себя во что бы то ни стало – вот изначальный толчок к возникновению одежды, причесок и обуви.

II. Опорно-двигательный аппарат человека и физика

2.1 Давление твердого тела на опору

Давление, производимое на пол мальчиком массой 45 кг при площади опоры ботинок 300 см2 составляет примерно 15кПа. При ходьбе это давление увеличивается более чем в два раза. У девочки, имеющей ту же массу, но меньший размер обуви, давление больше и при ходьбе становится сравнимым с давлением гусеничного трактора (47 кПа при массе трактора 6610 кг и площади опоры 1,4 м2). А если девочки «встанут на шпильки»? Бедные маленькие ножки! Тяжесть тела в такой обуви переносится на пальцы ног (даже 5-сантиметровый каблук увеличивает нагрузку на костяшку большого пальца в 2 раза!).

Более того, площадь опоры обуви туфли с высоким каблуком значительно меньше, чем с низким, из-за этого при ходьбе труднее сохранять равновесие, ведь, согласно законам физики (раздел статика)[1], предмет не опрокидывается только тогда, когда отвесная линия, проведенная из центра тяжести, проходит внутри основания. Стоящий человек не падает только до тех пор, пока отвесная линия из центра тяжести находится внутри площадки, ограниченной краями его ступней. Поэтому так трудно стоять на одной ноге или высоких каблуках (Приложение 1). На уроке физики я рассчитала давление, которое оказывают старшеклассницы и учитель на пол здания гимназии (Приложение 2).

2.2 Статика и высота каблука

Замечали ли вы, какая странная походка у старых «морских волков»? Проводя всю жизнь на качающемся судне, где наша отвесная линия ежесекундно может выйти за пределы площади, занятой ступнями, моряки вырабатывают привычку ступать так, чтобы эта площадь (описываемая широко расставленными ногами) была как можно больше. Это придает морякам необходимую устойчивость на раскачивающейся палубе (Приложение 3).

Туфли на высоком каблуке также создают ту же проблему, и их регулярная носка провоцирует смещение тазовых костей, в результате чего усиливается изгиб спины и искривляется позвоночник. Если боли в спине стали слишком назойливыми, попробуйте изменить высоту своего каблука (Приложение 4).

Стоя босиком человек, если провести через него вертикальную линию, образует перпендикуляр, угол 90°. На 5-ти сантиметровых каблуках тело наклоняется и угол уменьшается до 70°, а на 8-ми см. до 55°. Таким образом, телу, чтобы восстановить и сохранить вертикальное положение, нужно произвести ряд изменений в работе суставов.

У босой женщины смещение таза составляет 25°, на 2,5 см. каблуках он возрастает до 30°, на 5-ти см. до 45°, на 8см. до 60°. При данной ситуации, что происходит с тазовыми и брюшными органами? Неизбежно они должны изменить положение, чтобы приспособиться к данной ситуации.

Больше каблук, больше и угол. Низ пятки находится на уровне 180°, вес тела одинаково разделён между пяткой и плюсной. Внутри обуви угол направляет вес тела вперёд так, что на низком каблуке вес разделяется 40% - пятка, 60% - плюсна; на высоких 10% - пятка, 90% - плюсна. При таких условиях последовательность шага больше не пятка – плюсна – пальцы и толчок как у босого. На каблуках 5см и более небольшой вес ложится на пятку и толчок почти полностью от плюсны. На средних и высоких каблуках из-за уменьшения основы верхушки каблука  линия падения веса сдвигается ,вызывая шатание менее  защищённой лодыжки. Сдвигание центра тяжести изменяет равновесие тела и делает невозможной естественную походку.

III. Физика и медицина против высоких каблуков

3.1 Медицинские требования к обуви с учетом законов физики

По назначению обувь подразделяется на бытовую и специальную – спортивную, медицинскую (ортопедическую), производственную.

К бытовой обуви предъявляются следующие основные требования: обувь должна быть достаточно свободной. Тесная и узкая обувь приводит к нарушению функции свода стопы и развитию плоскостопия, изменению формы стопы, ограничению или потере подвижности сустава, образованию вросшего ногтя и т. д. Нарушение кровообращения и лимфообращения в стопе в результате сдавливания может вызвать её отечность, а в холодную и сырую погоду способствует быстрому охлаждению. Ношение же слишком просторной обуви способствует образованию потертостей и мозолей.

Подбирая новую обувь, следует помнить, при нагрузке размеры стопы могут увеличиться до 10-12 мм, поэтому внутренние размеры обуви должны быть несколько больше размера ненагруженной стопы. Пальцы в обуви должны располагаться совершенно свободно, чтобы ими можно было шевелить, а для большого пальца необходим припуск на 10-15 мм.

Наиболее удобна обувь на широком каблуке умеренной высоты. Небольшой каблук необходим даже в детской обуви, т. к. он предупреждает развитие плоскостопия: уплощение стопы нарушает опорную функцию ног, что сопровождается изменением костного скелета таза и позвоночника, приводит к развитию неправильной осанки. Для мужчин высота каблука может составлять 2-3 см, для женщин 2-4 см, для детей старшего возраста 2-3 см. Ношение обуви на слишком высоком каблуке приводит к избыточному сокращению икроножных мышц, к расслаблению передних мышц голени и связок голеностопного сустава. Площадь опоры обуви с высоким каблуком уменьшается, следствием этого могут быть подвертывание стопы, растяжение связок, вывихи голеностопного сустава. Особенно противопоказано ношение обуви на высоком каблуке подросткам, т. к. это может вызвать искривление позвоночника, изменение формы таза, смещение внутренних органов.

3.2 Плоскостопье - деформация стопы

Плоскостопие (pes planus) – деформация стопы, которая характеризуется стойким уплощением ее сводов. Стопа является органом опоры, она выполняет рессорную функцию за счет имеющихся сводов, продольного и поперечного. Если своды сформированы правильно, то точками опоры являются пяточная кость и головки I и V плюсневых костей.

Деформацией называют изменение формы, размеров или объема тела. Деформация может быть вызвана действием на тело приложенных к нему внешних сил. Деформации, полностью исчезающие после прекращения действия на тело внешних сил, называют упругими, а деформации, сохраняющиеся и после того, как внешние силы перестали действовать на тело, - пластическими. Различают деформации растяжения или сжатия (одностороннего или всестороннего), изгиба, кручения и сдвига.

При деформациях твердого тела его частицы (атомы, молекулы, ионы), находящиеся в узлах кристаллической решетки, смещаются из своих положений равновесия. Этому смещению противодействуют силы взаимодействия между частицами твердого тела, удерживающие эти частицы на определенном расстоянии друг от друга. Поэтому при любом виде упругой деформации в теле возникают внутренние силы, препятствующие его деформации.

Силы, возникающие в теле при его упругой деформации и направленные против направления смещения частиц тела, вызываемого деформацией, называют силами упругости. Силы упругости действуют в любом сечении деформированного тела, а также в месте его контакта с телом, вызывающим деформации. В случае одностороннего растяжения или сжатия сила упругости направлена вдоль прямой, по которой действует внешняя сила, вызывающая деформацию тела, противоположно направлению этой силы и перпендикулярно поверхности тела. Природа упругих сил электрическая. Деформация стоп может быть рахитическим, статическим, паралитическим и травматическим.

3.3 Диагностика, профилактика и лечение деформации стоп

Диагностика выраженных форм не сложна, однако в этой стадии заболевания очень трудно добиться выраженного эффекта от лечения. Поэтому выявление плоскостопия у детей должно быть плановым и целенаправленным. Особое внимание должно обращаться на детей с избыточной массой тела. В детских учреждениях необходимо проводить детям плантографию для более раннего выявления детей с уплощением стоп и плоскостопием ( Приложение 5). Профилактика плоскостопия должна начинаться среди детей дошкольного возраста. Большое значение имеет подбор обуви для ребенка. Она должна быть удобной, иметь каблук 2-3 см, гнущуюся подошву и строго соответствовать размеру стопы. В теплое время года целесообразно ходить босиком по песку и специальным гравийным дорожкам, а зимой по поролоновому коврику. Лечение – у детей дошкольного и младшего школьного возраста большой удельный вес занимают мероприятия, укрепляющие связочный аппарат и мышцы стопы и голени, ежедневные теплые ванны для ног, массаж стопы и голени, специальные физические упражнения.

IV. Исследования

4.1 Деформация стопы из-за ношения обуви на высоком каблуке

Одной из задач моей работы было проведение исследования по выявлению плоскостопия из-за ношения обуви на высоком каблуке у девочек 9-10 классов нашей школы. Я делала измерения стопы и сравнивала их с данными, соответствующими норме. Предварительно я поинтересовалась у фельдшера гимназии о количестве учениц с плоскостопием в этих классах. После того как я провела свой эксперимент и закончила выявления деформаций стоп, я сравнила полученные результаты с тем числом, которое было выявлено вследствие медосмотра.

По медицинским данным в 10-11 классах 14 человек с плоскостопием. После проведения измерений у 19 девочек, я установила, что у 5-и из них плоскостопие и 2-х уплощение стопы. Возможно, есть небольшая погрешность в точности этого диагноза, но в основном число учениц, установленное мной, совпадает с количеством, предоставленным мне фельдшером. Все эти девочки очень часто носят и носили обувь на высоком каблуке.

Следовательно, я выявила закономерность между постоянным ношением обуви на высоком каблуке и плоскостопием. У девочек, начавших носить обувь на высоком каблуке достаточно давно, было выявлено плоскостопие, а у девочек, которые носят эту обувь сравнительно недавно, уже наметились отклонения, что ведет к появлению уплощения стопы (Приложение 6).

Эта страшная сказка, очень похожая на быль, имеет продолжение. Так, если наши героини, заметно повзрослевшие, но ничуть не изменившие своего равнодушного отношения к деформации стопы, продолжает носить обувь на каблуках и игнорировать супинаторы, то с возрастом – годам к сорока пяти – на ногах, измученных плоскостопием и модельной обувью начинают вырастать шишки. Это приведет к болям, устранить которые позволит только вмешательство хирурга. Извлечь мораль из этой мрачной истории легко: плоскостопие нужно предотвращать или, в крайнем случае, если оно уже есть, не давать ему развиваться.

4.2 Выявление негативного влияния обуви на высоком каблуке на состояние ног

В данных исследованиях принимали участие обучающиеся нашей гимназии, преподаватели, родители и обычные жители нашего микрорайона. Опрос проводился и на улице (вблизи расположения нашей гимназии) (Приложение 7).. По итогам опроса и анкетирования была составлены таблицы и построены диаграммы с учетом возраста и отношения к обуви на высоких каблуках. Одновременно проводилась просветительская работа о вреде раннего и частого ношения обуви на высоких каблуках, вручались буклеты с информацией о профилактике, диагностике и лечении деформации стоп, которые происходили за счет злоупотребления ношения обуви на высоких каблуках. Медицинские работники нашей школы любезно предоставили информацию о состоянии здоровья обучающихся с диагнозом нарушения осанки и плоскостопием, которая была систематизирована и соотнесена к исследованиям по данному вопросу.

По результатам данных исследований составлены обобщенная таблица и диаграммы ( Приложение 8-19).

4.3 Проверка «формулы уверенности»

Надевая пару туфель на высоком каблуке, женщина приводит в действие десятки законов физики и математических формул (Приложение 10). Начиная с теоремы Пифагора[2] (где высота каблука становится меньшим катетом) и заканчивая только что разработанной учеными с физического факультета университета Сюррея (Англия) формулой: чтобы уверенно ходить на каблуках, женщина не должна надевать каблуки выше: h=Q (12+3s/8)

100 Коэффициент S легко вычислить: это размер обуви (по англосаксонской шкале). Q – «социологическая переменная», требующая более сложных вычислений:

Q=p(Y+9)T р – вероятность того, что женщина становится действительно привлекательней, надевая туфли на высоком каблуке. Если эта величина равна нулю, тогда не стоит мучиться, надевая неудобные туфли. Y – степень уверенности каждой конкретной женщины, надевающей каблуки, которая выражается в количестве лет ежедневного ношения такой обуви. Естественно, «тренированной» даме удается сохранять равновесие и на каблуках головокружительной высоты. Т – чисто «модная» компонента формулы. Она на практике зависит от того, насколько любимые туфли соответствуют современной моде. Выражается в месяцах. Если ее значение низкое или близкое к нулю, значит, наши любимые каблуки «котируются» и их стоит носить. Пол Стивенсон, разработавший эту формулу, преподает субатомную физику в университете Сюррея, но он еще и светский человек. Ему хорошо известно, что обычно женщины надевают самые элегантные туфли на вечеринки и приемы, иными словами, на мероприятия. Проверка « формулы уверенности» в Приложении 11.

Вывод: проверив « формулу уверенности», я убедилась в ее состоятельности не только для женщин, проживающих в Англии, но и для российских представительниц прекрасного пола.

Заключение:

В результате, проделанной работы, я пришла к следующим выводам:

1.  Девочки уже в раннем возрасте стремятся носить обувь на высоком каблуке, что уродует не только ноги, но и может вызвать искривление позвоночника, изменение формы таза, смещение внутренних органов.

2.  Статистика проведенных обследований говорит о том, что у 47% девочек есть отклонения от нормы из-за неправильного выбора обуви по медицинским требованиям.

3.  Многие из тех, кто принимал участие в исследовании, осознавали, что обувь на высоких каблуках неудобна и даже травмоопасна, но отдавая дань модным тенденциям, все-таки носят именно такую обувь, тем самым заведомо вредят своему здоровью.

4.  При раннем и долгом ношении обуви на высоких каблуках происходит изменение положения внутренних органов из-за смещения центра тяжести.

5.  Девушки и женщины на каблуках подвержены излишнему давлению и сами оказывают огромное давление на опору.

Рекомендации:

1.  Необходимо врачу и медицинской сестре проводить беседы с учащимися и родителями по профилактике болезней, которые могут появиться у девушек за счет раннего и длительного ношения обуви на высоких каблуках.

2.  Посоветовать материалы исследования использовать на классных часах, посвященных здоровому образу жизни школьников.

3.  Предоставить материалы исследования администрации школы и предложить ввести дресс код на обувь для школьниц.

4.  Провести просветительскую работу среди родителей на общешкольном родительском собрании, ведь именно они покупают своим девочкам обувь на высоких каблуках.

ЛИТЕРАТУРА:

, , И учебник «Геометрия», 8 класс, 15-е изд[Текст] М.:"Просвещение", 2005 Большая книга эксперимента для школьников [Текст] – М,: Росмен, 2001 Енохович по физике и технике [Текст], М.:Просвещение, 1983

Мякишев 10 класс. Учебник для ОУ.[Текст]- М «Просвещение»,2009г. Человек. Энциклопедия для детей Т18[Текст]- М. Аванта+, 2001 «Статика» Физика в школе №2,[Текст] 2004г. phys. bspu. [Электронный ресурс] termeh-sorokin. on. *****/statika/pril.2.h [Электронный ресурс] *****/mexanika-formuly-po-fizike-2/[Электронный ресурс] www. *****/s. php/3442.htm[Электронный ресурс]

[1] Физика 10 класс. Учебник для ОУ.- М «Просвещение»,2009г.

 

[2] учебник «Геометрия», 8 класс, , 15-е изд., М.:"Просвещение", 2005, стр.125 Теорема Пифагора.