«Осуществление межпредметных связей в системе профильного обучения» (стр. 24 )

Мировоззренческий уровень включает применение в одной науке способов и стилей мышления другой (логический аппарат, методы моделирования явлений и процессов, программирование возможных результатов) - творческий уровень и уровень исследователя, занимающегося определенной проблемой очень глубоко и активно, сознательно формирующего свое мировоззрение. На этом уровне учитель может сопоставлять проблемные точки наук, всесторонне их характеризуя, но не давая ни способа решения, ни подсказки: возможные выводы способный ученик делает самостоятельно из предложенных или собственноручно полученных (в результате наблюдений, анализа литературы и т. д.) данных. Например, вопрос об эволюции жизни на Земле и появлении разума связывается с эволюцией Вселенной, приводя к общефилософским законам и понятиям - соотношении необходимости и случайности, перехода количества в качество и т. д. Работа над этими вопросами подводит к проблеме места и роли человека на Земле и разума во Вселенной.

Связь астрономии с эволюционными общественными науками историей и обществоведением, изучающими развитие материального мира на качественно более высоком уровне организации материи, обусловлена вышеописанным влиянием астрономических знаний на мировоззрение людей и развитие науки, техники, сельского хозяйства, экономики и культуры; вопрос о влиянии космических процессов на социальное развитие человечества остается открытым.

УМКД 042-18-38.1.70/03-2014

Редакция № 1 от 25.06. 2014 г.

Страница 2 из 161

Красота звездного неба будила мысли о величии мироздания и вдохновляла писателей и поэтов. Астрономические наблюдения несут в себе мощный эмоциональный заряд, демонстрируют могущество человеческого разума и его способности познавать мир, воспитывают чувство прекрасного, способствуют развитию научного мышления.

2.10 Законы физики в спорте

       Как при изучении любой дисциплины, спортсмену необходимо знать и использовать законы физики, если он намерен достичь заметных результатов в любом виде спорта.

Мексиканские физики изучили манеру движения самого быстрого бегуна на планете, Усейна Болта, и построили модель, которая частично объясняет секреты его успехов, говорится в статье, размещенной в электронной библиотеке Корнеллского университета.

Ямайский бегун Болт по прозвищу "Молния" считается самым быстрым спринтером на Земле. В его «копилке» - шесть и пять золотых медалей Олимпиады и мирового первенства, а также три действующих мировых рекорда в личных и командных забегах на 100 и 200 метров. По итогам 2008, 2009 и 2012 годов Болт был признан лучшим спортсменом и легкоатлетом мира. Невероятные способности и успехи Болта привлекают внимание ученых, изучающих биомеханику движения человека.

Мексиканские физики под руководством Хорхе Эрнандеса (Jorge Hernandez) из Национального автономного университета Мексики в Мехико построили модель бега «Молнии» и выяснили некоторые секреты его рекордной скорости, проанализировав видеозаписи забегов Болта на чемпионате мира 2009 года в Берлине.

Анализируя изменение позиции спортсмена каждые 0,1 секунды, ученые подготовили набор уравнений, описывающих текущую скорость Болта и силы, действующие на его тело в любой момент забега. Подобрав параметры модели, Эрнандес и его коллеги смогли добиться практически 100%-го совпадения предсказанного и реального положения Болта на дистанции. Так, ямайский бегун достигает максимального ускорения - 9,49 м/с2 через 0,89 секунды после начала забега. В этот момент его тело развивает мощность в 2,6 киловатт, большая часть которой (92%) расходуется на преодоление сопротивления воздуха. Подобные показатели позволяют «Молнии» достичь максимальной скорости 12,16 м/с - на 3-4 секунде забега и поддерживать ее с минимальными затратами на протяжении остатка дистанции.

Спортивное плавание и физика

Основы гидродинамики и биомеханики плавания

Для правильного понимания основ плавания, а точнее, гидродинамики и биомеханики, необходимо знать физические свойства воды. Физические свойства характеризуют физическое состояние материала или вещества, а также его способность реагировать на внешние факторы, не влияющие на химический состав.

УМКД 042-18-38.1.70/03-2014

Редакция № 1 от 25.06. 2014 г.

Страница 2 из 161

Вода - прозрачная жидкость без цвета и запаха, при +100°С (и давлении 1013кПа) - кипит, при 0°С - замерзает. К физическим свойствам воды относят плотность, вязкость, текучесть, теплопроводность, теплоемкость. Плотность — важное физическое свойство, влияющее на плавучесть, а соответственно, на технику плавания и на обучение. Плотность характеризуется массой вещества, приходящейся на единицу объема, и вычисляется по следующей формуле:

                                               ? = m/V,

где m - масса вещества (кг), V - объем, занимаемый этим веществом (м3).

Все тела при нагревании расширяются, при охлаждении сжимаются. Все, кроме воды. В интервале температур от 0 до +4°С вода при охлаждении расширяется, а при нагревании сжимается. При +4°С вода имеет наибольшую плотность, равную 1000кг/м3. При более низкой и более высокой температуре плотность воды несколько меньше. Благодаря этому, осенью и зимой в глубоких водоемах конвекция происходит своеобразно. Вода, охлаждаясь сверху, опускается вниз, на дно, только до тех пор, пока ее температура не достигнет +4°С. Поэтому в больших водоемах вода с температурой +4°С опускается на дно, а более холодная - находится ближе к поверхности. И хотя зимой поверхность водоема скована льдом, на дне температура всегда равна +4°С. Это свойство воды позволяет рыбе зимовать в замерзших водоемах.

Плотность тела человека сопоставима с плотностью воды, что создает условия для его возможности беспрепятственно держаться на поверхности. В процессе дыхания плотность (так же, как, соответственно, и другой схожий, но несущий другое смысловое и физическое значение параметр — удельный вес) тела изменяется. В среднем это от 0,976 кг/м3 при вдохе (уменьшается) и до 1038 кг/м3 при выдохе (увеличивается). Это связано с тем, что воздух, вдыхаемый через легкие, обладает малой плотностью, (примерно в 816 раз меньше воды) и поэтому лишь увеличивает объем (по принципу надувного шарика), но не добавляет массы (веса), и наоборот. При вдохе легче держаться на поверхности воды, при выдохе легче нырять, погружаться.

Морская вода тяжелее речной на 2,5–3 % из-за наличия в ней большого количества солей, ее плотность в среднем равна 1025 кг/м3. Поэтому в морской воде человеку легче держаться на поверхности, чем в пресной. Все это создает более благоприятные условия для обучения плаванию.

Вязкость — свойство жидкостей оказывать сопротивление при перемещении одной частицы жидкости относительно другой.

Вязкость жидкости зависит от температуры. С повышением температуры вязкость уменьшается. Изменение вязкости влияет на ощущения пловца, его «чувство воды». Спортсмены высокой квалификации, например, чувствуют изменения вязкости в бассейне даже при незначительных колебаниях.

Текучесть - обратная величина вязкости. Наиболее характерным свойством жидкостей, отличающим их от твердых тел, является низкая вязкость (высокая текучесть). Благодаря ей, они принимают форму сосуда, в который налиты. На молекулярном уровне высокая текучесть означает относительно большую свободу частиц жидкости. В этом жидкости напоминают газы, хотя силы

УМКД 042-18-38.1.70/03-2014

Редакция № 1 от 25.06. 2014 г.

Страница 2 из 161

межмолекулярного взаимодействия жидкостей больше, молекулы расположены теснее и более ограничены в своем движении.

Теплоемкость - свойство материала и вещества при нагревании поглощать определенное количество тепла, а при охлаждении выделять его. Удельная теплоемкость воды очень высокая и составляет 4,2 Дж/(г•град).

Теплопроводность - способность материала или вещества передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур.

Теплопроводность характеризуется коэффициентом, обозначаемым буквой ? (лямбда). Этот коэффициент показывает количество тепла, проходящего через образец толщиной 1м площадью 1 м2.

Учитывая, что нормальная температура тела человека составляет 36,6°С, то чем больше разница по сравнению с температурой воды, тем быстрее идет теплоотдача.

Так как теплоотдача в воде очень велика, а теплопродукция тела небезгранична, то через некоторое время даже при достаточно комфортной температуре появляется «гусиная кожа», а затем и озноб. Поэтому нахождение человека в воде должно быть строго дозированным в зависимости от температуры воды. Охлаждение организма в воде протекает гораздо интенсивнее, чем на воздухе. Теплопроводность воды в 25 раз, а теплоемкость в 4 раза больше, чем воздуха. Если на воздухе при 4°С человек может без особой опасности для своего здоровья находиться в течение 6 часов и при этом температура тела у него почти не понижается, то в воде при такой же температуре незакаленный человек без защитной одежды в большинстве случаев погибает от переохлаждения уже спустя 30–40 минут. Охлаждение организма усиливается с понижением температуры воды и при наличии течения. В воздушной среде интенсивные теплопотери при температуре воздуха 15–20°С происходят в результате излучения (40–45 %) и испарения (20–25 %), а на долю теплоотдачи с помощью проведения приходится лишь 30–35 %. В воде у человека без защитной одежды тепло в основном теряется в результате теплоотдачи. На воздухе теплопотери происходят с площади, составляющей около 75 % поверхности тела, так как между соприкасающимися поверхностями ног, рук и соответствующими областями туловища существует теплообмен. В воде же теплопотери происходят со всей поверхности тела.

Воздух, непосредственно соприкасающийся с кожей, быстро нагревается и фактически имеет более высокую температуру, чем окружающий. Даже ветер не может полностью удалить с кожи этот слой теплого воздуха. В воде с ее большой удельной теплоемкостью и большой теплопроводностью слой, прилегающий к телу, не успевает нагреваться и легко вытесняется холодной водой. Поэтому температура поверхности тела в воде понижается интенсивнее, чем на воздухе. Кроме того, вследствие неравномерного гидростатического давления воды нижние области тела, которые испытывают большее давление, охлаждаются быстрее и имеют температуру кожи ниже, чем верхние, менее обжатые водой. Особенно сильно охлаждаются конечности.