МБОУ «Старояшкинская средняя общеобразовательная школа»
Грачёвского района Оренбургской области.
Учебно-исследовательская конференция
«Ученик года-2013»
Работу выполнила: КОРОБОВА ОЛЬГА АНДРЕЕВНА
учащаяся 9 класса
МБОУ«Старояшкинская СОШ»
Ул Кооперативная д. 78
телефон: (35344)32686
Руководители: СЕЛЬХОВА ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА учитель физики высшей категории
учитель физкультуры I категории.
с. Старояшкино
2013 г.
Содержание
Введение………………………………………………………………….....3-4
1.1 Способы получения энергии организмом………………….…….….......5
2.1 Затраты энергии организма…………………………………..….….…..6-7
2.2 Расчёт суточных энергозатрат организма……………....…………..….7-8
3.1 Сбалансированное питание………………………………………..…….8-9
Заключение………………………………………………….……..……….10
Литература……………………………………………………..…..……….11
Введение
Жизнь это круговорот энергии, какая-то часть энергии постоянно расходуется и требует обязательного пополнения. У нормального здорового человека существует баланс между приходом и расходом энергии. Наш организм постоянно расходует энергию на осуществление сложных биохимических процессов, таких, как питание, работа, занятия спортом и творчеством.
Израсходованная энергия восстанавливается приемом пищи. Для поддержания оптимального энергетического баланса, важно, чтобы принимаемая ежедневно пища обеспечивала организму столько энергии, сколько было израсходовано. Если же она меньше, получается отрицательный энергетический баланс. Когда энергетическая стоимость принимаемой еды недостаточна в течение долгого времени, это приводит к нарушениям роста и общего развитии, потере веса, дистрофии и слабоумию. Поэтому в период активного роста и развития организма нежелательно увлекаться диетами для похудания.
Но продолжительный положительный энергетический баланс также плохо сказывается на здоровье, особенно у лиц, занимающихся только умственной работой. Переедание может привести к ожирению, а впоследствии и к сердечнососудистым заболеваниям. Сейчас во всём мире очень актуальной является проблема лишнего веса и ожирения. По данным ВОЗ в мире в 2012 году число людей, умерших от переедания превысило число людей, умерших от истощения.
Главной проблемой является осуществление оптимального баланса между приходом и расходом энергии в организме.
Цель проекта: Составить рекомендации по питанию, работе и отдыху подростков для поддержания оптимального энергетического баланса организма.
Цель исследования: измерить суточный расход и потребление энергии организмом.
Гипотеза: При ведении активного образа жизни и соблюдении оптимального энергетического баланса организма нормализуется вес и укрепляется иммунитет человека.
Объект исследования: суточный расход и потребление энергии организмом.
Задачи:
v изучение литературы и Интернет-ресурсов по вопросу баланса энергии в человеческом организме;
v исследование суточного баланса своего организма;
v составление рекомендаций для оптимального энергетического баланса
v проверка гипотезы исследования;
v проведение анкетирования и беседы среди учеников
школы о здоровом питании.
Методы исследования:
Процесс усваивания и использования пищи в организме человека схож с процессом горения, поэтому человеческий организм можно сравнить с тепловым двигателем. Таким образом, можно рассчитать полезную и затраченную работу, а при желании и КПД этого двигателя.
При расчётах потребления энергии я использовала методы термодинамики, а при расчётах энергозатрат - методами механики, таблицей «Энергетические затраты организма при различной интенсивности физической работы» и формулой Харриса-Бенедикта.
Меню для успешного энергобаланса было составлено мной с учётом всех потребностей подросткового организма, расчёты калорийности продуктов проводились с помощью калькулятора калорийности в режиме онлайн. Проверку гипотезы я проводила на себе после консультации с врачом.
В своей работе «Энергетический баланс человеческого организма» я разработала программу для успешной реализации оптимального энергетического баланса в организме и доказала на практике успешность этой программы.
Чтобы добиться поставленных жизненных целей, мы должны быть энергичными, умными и здоровыми. А значит надо постоянно работать над собой!
«Результатом нашей работы должна стать осознанная молодым поколением необходимость в здоровом образе жизни, в занятиях физической культурой и спортом. Каждый молодой человек должен осознать, что здоровый образ жизни – это успех, его личный успех».
Владимир Владимирович Путин
1.1 Способы получения энергии организмом
Исследование 1:
- изучить вопрос о способах получения энергии организмом;
- рассчитать среднесуточное количество энергии, получаемое организмом.
Необходимая человеку энергия поступает к нему из пищи. При нормальной деятельности организма всегда должен соблюдаться энергетический баланс, то есть количество энергии, поступившей с пищей, должно соответствовать количеству энергии, израсходованной организмом.
Энергия – общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Энергия измеряется в тех же единицах, что и работа.
Джоуль – единица работы, энергии и количества теплоты в системе СИ.
Калория – внесистемная единица количества теплоты. 1 кал = 4,18 Дж.
Энергии в 1000 Ккал достаточно, чтобы:
· поднять груз массой 100 кг на высоту 4 км 270 м;
· нагреть 10 л воды от 0°С до кипения.
Процесс усваивания и использования пищи в организме человека схож с процессом горения. Действительно, большая часть питательных веществ (углеводы, жиры и белки) в процессе жизнедеятельности разлагаются с выделением тепла (энергии), воды и углекислого газа.
Рассчитать энергию, поступающую в организм, можно с помощью физических формул.
Вычислим энергию, получаемую моим организмом, если я выпью чашку чая массой 200г, нагретого до t = 46,5 0С? (t тела человека = 36,5 0С).
Q = cm(t2 – t1) = 4200*0,2*10 = 8400 Дж = 2 ккал
А теперь рассчитаем энергию, которую приобретёт мой организм, если к чаю я съем ещё бутерброд с маслом (масса хлеба 100 г, масла – 20 г.; удельная теплота сгорания хлеба Дж/кг, а масла –Дж/кг). По формуле: Q=qm, где Q – количество теплоты, выделяющееся при сгорании топлива; q – удельная теплота сгорания; m – масса топлива, рассчитаем эту энергию.
Q = 0,1*9260000 + 0,02* = 991380 Дж = 237 ккал
Значит, всего с чаем и бутербродом организм получит энергию 239 ккал.
Сравним эту энергию с энергией, затраченной организмом на выполнение механической работы (26,93 ккал). Куда потратится эта энергия, если работу не выполнять, а лечь отдыхать? Отложится в организме в виде жировых отложений!
Составленное мной меню позволяет получить в среднем 1548,6 ккал в сутки.
Энергия может поступать в организм не только с пищей, но и за счет теплообмена, энергии Солнца, и другими путями. Все эти каналы дополнительного поступления энергии в организм не учитываются при расчетах, но они могут изменить энергетику организма.
2.1 Затраты энергии организма
Исследование 2: Затраты энергии организма на мышечную работу
- изучить вопрос о вычислении величины работы мышц организма;
- рассчитать суточные энергозатраты моего организма на совершение
механической работы.
В физике под механической работой понимают физическую величину, равную произведению силы на проекцию перемещения тела под действием этой силы. Значит можно, используя физические формулы, вычислить работу силы, затрачиваемой моими мышцами.
Рассчитаем работу мышц по преодолению силы тяжести при подъеме на 2 этаж школы.
Пусть:
h - высота одной ступеньки.
Н - высота подъёма с 1 этажа на 2 этаж.
М - масса тела с портфелем.
m1- масса тела.
m2- средняя масса ранца.
N - число ступенек школьной лестнице.
А1- работа силы мышц при поднятии на 2 этаж школы.
По формуле: А1= mgH= mgHN вычислим работу мышц по подъёму на второй этаж школы по лестнице:
Дано: Решение:
m1- 53кг. (масса тела). А1=(m1+m2)g*h*N=(53+6)*9,8*0,14*24=
m2- 6к (масса тела с ранцем). =1942,752 Дж = 0,46 ккал.
h= 14см = 0,14м
g
9,8 м/с2
N=24 A1-?
Итак, расчёты показывают, что, поднимаясь на второй этаж школы с портфелем, я силой своих мышц выполняю работу против силы тяжести около 2000Дж = 0,46 ккал. В среднем за один учебный день я поднимаюсь на второй этаж 3раза, значит, суммарная работа по подъёму на второй этаж школы равна 1,38ккал.
Человек, равномерно идя по ровному горизонтальному пути, совершает примерно 0,05 той работы, которая требовалась бы для поднятия этого человек на высоту, равную длине пути.
Таким образом, мы вычислим работу, совершаемую моими мышцами на пути от дома до школы и обратно:
Дано: Решение:
n-1030 Массу тела и ранца мы уже знаем.
l=50см=0.5м L= l*n - расчёт расстояния пути от дома
A1-? до школы Аш=0,05(m1+m2)g*l*n
(53+6)*9.8*0.05*0,5*1030==14888,65Дж=3,55ккал
Если учитывать обратный путь, то работа будет равна 7,1ккал.
Итак, на пути от дома до школы мои мышцы совершают работу 14888,65 Дж, такую же работу они совершают, когда я иду обратно.
Но в школу я хожу дважды в день, так как ежедневно посещаю дополнительные занятия или кружки по предметам.
Поэтому суммарная работа моих мышц будет равна 59554,6 Дж=14,21ккал.
Кроме того ежедневно я посещаю танцевальный кружок при СДК, точно также рассчитаю работу по пути к СДК и обратно:
Ак=m1*g*n*0,05= 53* 0,5*9,8*1050*0,05=13634,25Дж=3,25ккал.
Если учитывать обратный путь, то 6,5ккал.
Аналогично можно рассчитать работу мышц при ежедневном походе на горячие завтраки и обратно:
А=m1*g*n*0,05= 53* 0,5*9,8*62*0,05=805Дж=1,92ккал.
Если учитывать обратный путь, то 3,84ккал.
Найдём суммарную механическую работу моих мышц на пути от дома до школы и обратно и на пути до СДК и обратно, на пути от школы до столовой и обратно, а так же при подъёме на второй этаж за учебный день. Получим: 1,38ккал+14,21ккал+6,5ккал+3,84ккал= 25,93ккал
2.2 Расчёт суточных энергозатрат организма
Исследование 3: Расчёт суточных энергозатрат организма
- изучить вопрос о полных энергозатратах человеческого организма;
- ознакомиться с другими методиками вычисления энергозатрат организма;
- рассчитать общие суточные энергозатраты моего организма.
Невозможно, пользуясь только физическими формулами рассчитать энергию, затрачиваемую мной за сутки. Процессы, в результате которых окисляются сложные органические молекулы, разрываются химические связи и освобождается энергия, а из организма выводятся вода и углекислый газ, происходят в тканях организма постоянно. Даже в состоянии покоя, отдыха или во сне организм человека продолжает совершать работу — человек дышит, сердце работает, осуществляется обмен веществ в каждой клетке организма. Моему организму нужна энергия для функционирования всех органов, а также для роста и развития, для поддержания температурного режима, поэтому для более полных расчётов я воспользовалась другой методикой.
Существуют общепринятые нормативы расхода энергии человеком в зависимости от его профессии, вида деятельности (Приложение 6, таблица№2). По данным нормативам энергетический расход моего организма соответствует энергорасходу работников среднего по тяжести труда. Это нормально, так как моему организму нужна энергия для роста и развития.
Можно рассчитать минимальный суточный расход энергии моего организма.
В возрасте 15 лет организм еще не сформировался, поэтому часть энергии расходуется на формирование и рост организма.
Попробуем рассчитать суточный расход энергии для девушки моего возраста с массой тела как у меня 53кг.
Для точного расчета потребности внутреннего обмена используется несложная формула: Формула Харриса-Бенедикта
(0,0621 х 53 (кг) + 2, 0357) х 240.
(0,0621 х 53 + 2,0357) х 240 = 1278,48 ккал.
Это потребность энергии, если не двигаться вообще. Но так не бывает, так как человек двигается всегда!
Полученную величину нужно умножить на 1,1, если ты почти не двигаешься, что маловероятно, на 1.3 при умеренной активности, или на 1,5 при занятиях спортом. Предположу, активность обычная – 1662,024 ккал. Если столько есть, не будешь поправляться, и худеть не будешь, без увеличения двигательной активности.
Для снижения веса данную цифру надо уменьшить на 15 процентов. Получается примерно 1413 ккал. Столько надо есть в день, чтобы худеть. НО это цифра для сформировавшегося женского организма. Мой организм ещё растет. Поэтому и энергозатраты должны быть выше. Значит, надо прибавить 136 ккал. Это оптимальный вариант. Самый минимум, ниже которого очень опасно спускаться - 1200 ккал в сутки.
3.1 Сбалансированное питание
Исследование 4:
- выясним, что такое сбалансированное питание;
- составим меню, позволяющую улучшить энергетический баланс организма;
- проведём анкетирование и беседу о здоровом питании.
По мнению медиков, сбалансированное питание - это питание, обеспечивающее нормальную жизнедеятельность организма.
Продукты питания характеризуются энергетической ценностью, то есть количеством энергии (в калориях или джоулях), освобождающейся при окислении в организме пищевых веществ, содержащихся в 100 г данного пищевого продукта, с учетом их усвояемости (таблица №3 приложения 7).
Сбалансированное питание должно соответствовать некоторым правилам:
1) Энергетическая ценность съедаемых за день продуктов должна соответствовать энергозатратам человека. Существенное повышение калорийности питания сверх затрачиваемых калорий приведёт к появлению или увеличению лишнего веса. Снижение суточной калорийности питания допустимо временно только тем людям, которые хотят сбросить лишний вес, или ускорить процесс выздоровления во время болезни.
2) Количество белков, жиров и углеводов должно соответствовать пропорциям 20/20/60%.
3) Кроме основных энергетических и пластических элементов питания (белков, жиров, углеводов), дневной рацион должен содержать другие питательные элементы в естественной форме: витамины, макро - и микроэлементы, балластные вещества (клетчатка, пектины).
Питание должно быть полноценным - белки (рыба, мясо), сложные углеводы (хлеб, крупы), клетчатка (овощи, фрукты), витамины (овощи, фрукты), жиры (грамм 40 в сутки включая жир в пище) должны присутствовать в рационе обязательно.
Это всё источники энергии. И они могут продлить наш век, или сократить. А вот овощи, фрукты, дикие съедобные растения нашей местности, огородная зелень это энергия солнца и питаться ей очень полезно, она быстро переваривается. И хотя там нет больших калорий, это очень полезно для поддержания жизненных сил.
В нашей школе налажен оптимальный режим питания. Горячими завтраками обеспечены все учащиеся школы. После второго урока – учащиеся 1 – 6 классов, после третьего урока – учащиеся 7 – 11 классов.
Питание сбалансированное, энергетическая ценность продуктов соответствует норме. В рацион питания вводятся овощные салаты и фрукты, морская рыба, что очень важно для детского растущего организма.
В школе нет детей, страдающих от истощения, однако несколько человек имеют лишний вес или страдают ожирением.
Рекомендации, которые я даю, полезны не только этим детям, ведь здоровое питание и активный образ жизни – это основа здорового образа жизни.
Заключение
Чем выше уровень внутренней энергии, тем больше возможностей способен раскрыть в себе человек, тем ярче и полноценнее его жизнь и крепче здоровье. Чтобы увеличить внутреннюю энергию, нужно использовать два пути:
1. Перекрыть её неоправданный расход.
2. Правильно использовать источники её получения.
Причины неконтролируемого расхода энергии:
· Неправильное питание, некачественная, неестественная пища.
· „Зашлакованность“ организма, плохая работа кишечника.
· Загрязнённый воздух и неправильное дыхание.
· Умственные перегрузки, беспокойство, пустая болтовня.
· Неконтролируемые эмоции (гнев, страх, тоска и т. п.).
· Привычные отрицательные состояния (привычка быть всегда
недовольным, властным, „крутым“ и т. п.)
· Вредные привычки.
· Излишняя активность (суетливость) рассеивает энергию и сама
является признаком низкого уровня энергии.
· Недостаточная физическая активность.
Первое, что нужно сделать — устранить необоснованный расход энергии. Приведите в порядок свою жизнь, правильно питайтесь, наладьте свой сон и разумно используйте энергию, ведите активный образ жизни.
Немаловажную роль для восполнения энергозатрат играют положительные эмоции. Накопление энергии лучше всего происходит у человека, нервная система которого совершенно спокойна и уравновешена.
В результате проведённого исследования я выяснила, как добиться оптимального энергетического баланса:
- вести активный образ жизни;
- правильно питаться;
- соблюдать баланс между потребляемой и расходуемой энергией.
Я проверила эти рекомендации на себе и получила следующие результаты:
- я стала реже болеть;
- моя успеваемость улучшилась;
- я чаще бываю в хорошем настроении;
- с оптимизмом смотрю в будущее;
- у меня появилось много новых друзей;
- мой вес соответствует норме;
- я овладела методикой расчёта энергобаланса организма;
- я научилась вычислять калорийность продуктов;
- я умею составлять меню для здорового питания.
Мои рекомендации помогут вам не только нормализовать вес тела, они помогут вам стать здоровыми и счастливыми.
Литература
Книги
1 Живи! 7 заповедей энергии и здоровья [Текст]: книга / Под. ред. Пинтосевич Ицхак; Эксмо, 2012г.— 210 с.
2) Здоровый образ жизни и его составляющие [Текст]: / , . - М.: Издательский центр «Академия»,20с.
3) Счастье быть здоровым [Текст]. / Под. Ред. , .- Екатеринбург: «Фотек»,2009.-120с.
5) Физическая культура и здоровье[Текст]: учебник. / Под. Ред. ёвой.-М.: ГОУ ВУНМЦ, 2001.-352 с.
5) Физика. 7 класс. Учебник. Пёрышкин для общеобразоват. учреждений / - 7-е издю., стереотип.-М.:Дрофа, 20с.:ил.
6) Физика. 7 класс. Учебник Шахмаев для общеобразоват. учреждений / - Н. М, Под ред. - М: Мнемозина, 2003. – 144 с.: ил.
Газеты
1)Вестник "Здоровый Образ Жизни": газета о здоровом образе жизни: Издательство: ООО "Редакция вестника ЗОЖ"
2012. № 1 с. 39.
Электронные ресурсы
Есть, чтобы жить [Электронный ресурс]. - Электрон, текстовые, граф., зв. дан. и прикладная прогр. (546 Мб). - Диабет. [и др.], 2013г.
Интернет ресурсы:
1)www. .
2)www. *****
3)www. *****
4)www. *****
