Задачи по физике с элементами астрономии. Научный форум dxdy Человеческий организм сравнительно долго может переносить четырехкратные

Кроме величины ускорения и длительности действия перегрузки характеризуются еще такими факторами как скорость нарастания перегрузки во времени и направление действия перегрузки. Хорошо подогнанное к телу место может снизить эффект перегрузок. По длительности действия перегрузки можно разделить на три условные группы:

Мгновенные - исчисляемые в сотых долях секунды или в миллисекундах.
Они часто встречаются в обычной жизни и достигают довольно высоких значений. Мгновенные перегрузки полностью утрачивают свойство поля сил, практически отсутствует их время действия, имеется только пик нарастания, представляющий собой толчок, удар. Повреждающее действие таких перегрузок воспринимается поверхностью тела и распространяется вглубь него в виде волны, подобно удару движущимся телом по неподвижному.

Кратковременные - действующие десятые доли секунды, которые при использовании средств защиты могут достигать сравнительно больших величин.
Кратковременные перегрузки приближаются к действию внешних сил и характеризуются преимущественно локальным эффектом. На катапультных креслах здоровый человек может без последствий перенести перегрузку 20-25 g. Спортсмены переносят перегрузку 90-100 g при экстремальных прыжках в воду. Рекорд кратковременной перегрузки 179.8 g принадлежит автогонщику, который на скорости 173 км/ч врезаля в ограждение трассы, получив 29 переломов и три вывиха. Довольно скоро он оправился от травм и уже через год участвовал в новых состязаниях.

Длительные - воздействующие на организм секунды или минуты в пределах малых и средних величин.
Можно считать установленным, что перегрузка до 4.5 g может переноситься в течение довольно длительного промежутка без вреда для организма и что быстрота зрительной и слуховой реакции при перегрузке в 1.6 g остается такой же, как и в состоянии покоя. Космонавты около 5 минут подвергаются перегрузкам 5-6, в экстренных ситуациях 12 g. Вследствие увеличения веса крови происходит замедление кровообращения. Нормальное давление крови у человека на уровне сердца составляет 0,12 атм. Поскольку голова находится примерно на 30 см выше сердца, то при ускорении 4 g этого давления достаточно лишь для того, чтобы кровь могла дойти до головного мозга. Чтобы обеспечить кровоснабжение головного мозга при ускорении 8 g, сердце должно увеличить напор крови более чем вдвое. При вертикальном ускорении 5 g кровь «утяжеляется» настолько, что сердце вообще не может гнать ее к голове и человек испытывает ощущение «черной пелены», перед глазами и теряет сознание. Если действие ускорения направлено вверх, перед глазами встает «красная пелена» и наступает потеря сознания в результате прилива крови к голове. Уже под действием ускорения, превышающего 1 g, у космонавта могут появиться нарушения зрения. При ускорении 3 g, длящемся более 3 сек, могут возникнуть серьезные нарушения периферического зрения. Вообще с увеличением перегрузок острота зрения уменьшается. При ускорении у космонавта возникают зрительные иллюзии. Чтобы ослабить действие высоких ускорений, космонавта помещают в космическом корабле таким образом, чтобы перегрузки были направлены вверх. Космонавт, лежа на спине, находится почти в горизонтальном положении. Угол между его спиной и бедром составляет примерно 100°, а между бедром и голенью - 117°. Наклон спины составляет приблизительно 12°. Такое положение обеспечивает эффективное кровоснабжение головного мозга космонавта при ускорениях до 10 g, а кратковременно даже до 25 g.
Животные оказываются гораздо более выносливыми по отношению к перегрузкам. Так, опыты над собаками, подвергнутыми действию центробежного ускорения, показали, что эти животные способны легко выдерживать 80-кратную перегрузку в течение 2 мин. и 40-кратную в течение 5 минут. При действии перегрузки 98 g в течение 5 мин. наступала быстрая смерть от анемии мозга, легких и сердечных мускулов, однако разрыва органов не наблюдалось.

По степени воздействия климатогеографических факторов на человека существующая классификация подразделяет (условно) горные уровни на :

Низкогорье - до 1000 м. Здесь человек не испытывает (по сравнению с местностью, расположенной на уровне моря) отрицательного влияния недостатка кислорода даже при напряженной работе;

Среднегорье - в пределах от 1000 до 3000 м. Здесь в условиях покоя и умеренной деятельности в организме здорового человека не наступает сколько-нибудь существенных изменений, поскольку организм легко компенсирует недостаток кислорода;

Высокогорье - свыше 3000 м. Для этих высот характерно то, что уже в условиях покоя в организме здорового человека обнаруживается комплекс изменений, вызванных кислородной недостаточностью.

Если на средних высотах на организм человека воздействует весь комплекс климатогеографических факторов, то на высокогорье решающее значение приобретает недостаток кислорода в тканях организма - так называемая гипоксия.

Высокогорье в свою очередь может быть также условно разбито (рис. 1) на следующие зоны (по Е. Гиппенрейтеру):

а) Зона полной акклиматизации-до 5200-5300 м. В этой зоне благодаря мобилизации всех приспособительных реакций организм успешно справляется с кислородной недоста­точностью и проявлением других отрицательных факторов воздействия высоты. Поэтому здесь еще можно располагать длительно действующие посты, станции и т. п., то есть жить и работать постоянно.

б) Зона неполной акклиматизации - до 6000 м. Здесь, несмотря на ввод в действие всех компенсаторно-приспособительных реакций, организм человека уже не может в полной мере противодействовать влиянию высоты. При длительном (в течение нескольких месяцев) пребывании в этой зоне развивается усталость, человек слабеет, теряет в весе, наблюдается атрофия мышечных тканей, резко снижается активность, развивается так называемая высотная детериорация - прогрессирующее ухудшение общего состояния человека при длительном пребывании на больших высотах.

в) Зона адаптации - до 7000 м. Приспособление организма к высоте здесь носит непродолжительный, временный характер. Уже при относительно коротком (порядка двух-трех недель) пребывании на таких высотах наступает истощение адаптационных реакций. В связи с этим в организме проявляются отчетливые признаки гипоксии.

г) Зона частичной адаптации-до 8000 м. При пребывании в этой зоне в течение 6-7 дней организм не может обеспечить необходимым количеством кислорода даже наиболее важные органы и системы. Поэтому их деятельность частично нарушается. Так, пониженная работоспособность систем и органов, ответственных за восполнение энергетических затрат, не обеспечивает восстановление сил, и деятельность человека в значительной мере происходит за счет резервов. На таких высотах происходит сильное обезвоживание организма, что также ухудшает его общее состояние.

д ) Предельная (летальная) зона - свыше 8000 м. Постепенно утрачивая сопротивляемость к действию высоты, человек может находиться на этих высотах за счет внутренних резервов только крайне ограниченное время, порядка 2 - 3 дней.

Приведенные величины высотных границ зон имеют, разумеется, средние значения. Индивидуальная переносимость, а также ряд факторов, изложенных ниже, могут изменять указанные величины для каждого горовосходителя на 500 - 1000 м.

Приспособление организма к высоте зависит от возраста, пола, физического и психического состояния, степени тренированности, степени и продолжительности кислородного голодания, интенсивности мышечных усилий, наличия высотного опыта. Большую роль играет и индивидуальная устойчивость организма к кислородному голоданию. Предшествовавшие заболевания, неполноценное питание, недостаточный отдых, отсутствие акклиматизации значительно снижают устойчивость организма к горной болезни - особому состоянию организма, наступающему при вдыхании разреженного воздуха. Большое значение имеет быстрота набора высоты. Перечисленными условиями объясняется то, что одни люди ощущают некоторые признаки заболевания горной болезнью уже на относительно небольших высотах - 2100 - 2400 м, другие бывают устойчивы к ним до 4200 - 4500 м, но при подъеме на высоты 5800 - 6000 м признаки горной болезни, выраженные в различной степени, проявляются почти у всех людей.

На развитие горной болезни воздействуют также некоторые климатогеографические факторы: усиленная солнечная радиация, низкая влажность воздуха, продолжительные низкие температуры и резкий их перепад между ночью и днем, сильные ветры, степень электризации атмосферы. Поскольку эти факторы зависят, в свою очередь, от широты местности, удаленности от водных пространств и тому подобных причин, то одна и та же высота в различных горных районах страны оказывает на одного и того же человека различное влияние. Например, на Кавказе признаки заболевания горной болезнью могут проявляться уже на высотах 3000-3500 м, на Алтае, Фанских горах и Памиро-Алае - 3700 - 4000 м, Тянь-Шане - 3800-4200 м и Памире - 4500-5000 м.

Признаки и характер воздействия горной болезни

Горная болезнь может проявляться внезапно, особенно в тех случаях, когда человек за короткий промежуток времени значительно превысил границы своей индивидуальной переносимости, испытал чрезмерное перенапряжение в условиях кислородного голодания. Однако чаще всего горная болезнь развивается постепенно. Первыми ее признаками являются общая усталость, не зависящая от объема выполненной работы, апатия, мышечная слабость, сонливость, недомогание, головокружение. Если человек продолжает оставаться на высоте, то симптомы болезни нарастают: нарушается пищеварение, возможна частая тошнота и даже рвота, появляется расстройство ритма дыхания, озноб и лихорадка. Процесс выздоровления протекает довольно медленно.

На первых этапах развития болезни не требуется специальных мер излечения. Чаще всего после активной работы и полноценного отдыха симптомы болезни исчезают - это свидетельствует о наступлении акклиматизации. Иногда болезнь продолжает прогрессировать, переходя во вторую стадию - хроническую. Симптомы ее такие же, но выражены в значительно более сильной степени: головная боль может быть крайне острой, сильнее проявляется сонливость, сосуды кистей рук переполнены кровью, возможно носовое кровотече­ние, резко выражена одышка, грудная клетка становится широкой, бочкообразной, наблюдается повышенная раздражительность, возможна потеря сознания. Эти признаки говорят о серьезном заболевании и необходимости срочной транспортировки больного вниз. Иногда перечисленным проявлениям болезни предшествует стадия возбуждения (эйфории), очень напоминающая алкогольное опьянение.

Механизм развития горной болезни связан с недостаточным насыщением крови кислородом, что сказывается на функциях многих внутренних органов и систем. Из всех тканей организма нервная -наиболее чувствительна к кислородной недостаточности. У человека, попавшего на высоту 4000 - 4500 м и склонного к заболеванию горной болезнью, в результате гипоксии сначала возникает возбуждение, выражающееся в появлении чувства самодовольства и собственной силы. Он становится веселым, говорливым, но при этом теряет контроль над своими действиями, не может реально оценить обстановку. Через некоторое время наступает период депрессии. Веселость сменяется угрюмостью, сварливостью, даже драчливостью, а то и еще более опасными приступами раздражительности. Многие из таких людей во сне не отдыхают: сон беспокоен, сопровождается фантастическими сновидениями, носящими характер дурных предчувствий.

На больших высотах гипоксия оказывает более серьезное воздействие на функциональное состояние высших нервных центров, вызывая притупление чувствительности, нарушение правильности суждения, потерю самокритичности, интереса и инициативы, иногда потерю памяти. Заметно уменьшается скорость и точность реакции, в результате ослабления процессов внутреннего торможения расстраивается координация движении. Появляется психическая и физическая депрессия, выражающаяся в замедленности мышления и действий, заметной потере интуиции и способности к логическому мышлению, изменении условных рефлексов. Однако при этом человек считает, что его сознание не только ясно, но и необычно остро. Он продолжает делать то, чем занимался до серьезного воздействия на него гипоксии, несмотря на подчас опасные последствия своих поступков.

У заболевшего может появиться навязчивая идея, чувство абсолютной правильности своих поступков, нетерпимости к критическим замечаниям, а это, если в таком состоянии окажется руководитель группы-человек, отвечающий за жизнь других людей, становится особенно опасным. Замечено, что под влиянием гипоксии люди часто не делают никаких попыток выйти из явно опасной ситуации.

Важно знать, какие наиболее распространенные изменения в поведении человека происходят на высоте под воздействием гипоксии. По частоте возникновения эти изменения располагаются в следующей последовательности:

Несоразмеримо большие усилия при выполнении задания;

Более критическое отношение к другим участникам путешествия;

Нежелание выполнять умственную работу;

Повышенная раздражительность органов чувств;

Обидчивость;

Раздражительность при замечаниях по работе;

Трудность в концентрации внимания;

Замедленность мышления;

Частое, навязчивое возвращение к одной и той же теме;

Трудность запоминания.

В результате гипоксии может нарушиться и терморегуляция, из-за чего в отдельных случаях при низкой температуре снижается выработка организмом тепла, и в то же время повышаются его потери через кожу. В этих условиях человек, заболевший горной болезнью, более подвержен охлаждению, чем другие участники путешествия. В других случаях возможно появление озноба и повышение температуры тела на 1-1,5°С.

Гипоксия оказывает влияние и на многие другие органы и системы организма.

Органы дыхания.

Если в состоянии покоя человек на высоте не испытывает одышки, недостатка воздуха или затруднения дыхания, то при физической нагрузке в высотных условиях все эти явления начинают заметно ощущаться. Например, один из участников восхождения на Эверест на каждый шаг на высоте 8200 метров делал 7-10 полных вдохов и выдохов. Но даже и при таком медленном темпе передвижения он отдыхал до двух минут через каждые 20-25 метров пути. Другой участник восхождения за один час движения при нахождении на высоте 8500 метров поднялся по достаточно легкому участку на высоту только около 30 метров.

Работоспособность.

Общеизвестно, что любая мышечная деятельность, и особенно интенсивная, сопровождается повышением кровоснабжения работающих мышц. Однако, если в условиях равнины необходимое количество кислорода организм может обеспечить сравнительно легко, то с подъемом на большую высоту, даже при максимальном использовании всех приспособительных реакций, снабжение мышц кислородом осуществляется непропорционально степени мышечной активности. В результате такого несоответствия развивается кислородное голодание, а недоокисленные продукты обмена веществ накапливаются в организме в избыточных количествах. Поэтому работоспособность человека с увеличением вы­соты резко снижается. Так (по Е. Гиппенрейтеру ) на высоте 3000 м она составляет 90%, на высоте 4000 м . -80%, 5500 м- 50%, 6200 м- 33% и 8000 м- 15-16% от максимального уровня работы, произведенной на высоте уровня моря.

Даже по окончании работы, несмотря на прекращение мышечной деятельности, организм продолжает находиться в напряжении, потребляя некоторое время повышенное количество кислорода для того, чтобы ликвидировать кислородную задолженность. Следует отметить, что время, в течение которого ликвидируется эта задолженность, зависит не только от интенсивности и продолжительности мышечной работы, но и от степени тренированности человека.

Второй, хотя и менее важной причиной снижения работоспособности организма является перегрузка системы дыхания. Именно дыхательная система за счет усиления своей деятельности до определенной поры может компенсировать резко возрастающий кислородный запрос организма в условиях разреженной воздушной среды.

Таблица 1

Однако возможности легочной вентиляции имеют свой предел, которого организм достигает раньше, чем возникает предельная работоспособность сердца, чем снижается до минимума необходимое количество потребляемого кислорода. Такие ограничения объясняются тем, что понижение парциального давления кислорода приводит к усилению легочной вентиляции, а следовательно, и к усиленному «вымыванию» из организма CO 2 . Но уменьшение парциального давления СО 2 снижает активность деятельности дыхательного центра и тем самым ограничивает объем легочной вентиляции.

На высоте легочная вентиляция достигает предельных величин уже при выполнении средней для обычных условий нагрузки. Поэтому максимальное количество интенсивной работы за определенное время, которую турист может вы­полнить в условиях высокогорья, меньше, а восстановительный период после работы в горах длиннее, чем на уровне моря. Однако при длительном пребывании на одной и той же высоте (до 5000-5300 м) за счет акклиматизации организма уровень работоспособности повышается.

Система пищеварения.

На высоте значительно изменяется аппетит, уменьшается всасывание воды и питательных веществ, выделение желудочного сока, изменяются функции пищеварительных желез, что приводит к нарушению процессов пищеварения и усвоения пищи, особенно жиров. В результате человек резко теряет вес. Так, в период одной из экспедиций на Эверест альпинисты, прожившие на высоте более 6000 м в течение 6-7 недель, потеряли в весе от 13,6 до 22,7 кг. На высоте человек может ощутить мнимое чувство полноты желудка, распирание в подложечной области, тошноту, поносы, не поддающиеся медикаментозному лечению.

Зрение.

На высотах порядка 4500 м нормальная острота зрения возможна только при яркости в 2,5 раза больше обычной для равнинных условий. На этих высотах происходит сужение периферического поля зрения и заметное «затуманивание» зрения в целом. На больших высотах снижается также точность фиксации взгляда и правильность определения расстояния. Даже в условиях среднегорья зрение ночью слабеет, а срок адаптации к темноте удлиняется.

Болевая чувствительность

по мере нарастания гипоксии снижается вплоть до полной ее потери.

Обезвоживание организма.

Выделение воды из организма, как известно, осуществляется в основном почками (1,5 л воды в сутки), кожей (1 л), легкими (около 0,4 л) и кишечником (0,2-0,3 л). Установлено, что общий расход воды в организме даже в состоянии полного покоя составляет 50-60 г в час. При средней физической нагрузке в нормальных климатических условиях на высоте уровня моря расход воды возрастает до 40-50 граммов в сутки на каждый килограмм веса человека. Всего в среднем в обычных условиях в сутки выделяется около 3 л воды. При усиленной мышечной деятельности, особенно в условиях жары, резко возрастает выделение воды через кожу (иногда до 4-5 л). Но напряженная мышечная работа, совершаемая в условиях высокогорья, в связи с недостатком кислорода и сухостью воздуха, резко усиливает легочную вентиляцию и тем самым увели­чивает количество воды, выделяемой через легкие. Все это приводят к тому, что общая потеря воды у участников слож­ных высокогорных путешествий может достигнуть 7-10 л в сутки.

Статистика свидетельствует, что в условиях высокогорья более чем в два раза увеличивается заболеваемость органов дыхания . Воспаление легких часто принимает крупозную форму, протекает значительно тяжелее, а рассасывание воспалительных очагов - намного медленнее, чем в условиях равнины.

Воспаление легких начинается после физического переутомления и переохлаждения. В начальной стадии отмечается плохое самочувствие, некоторая одышка, учащенный пульс, кашель. Но уже примерно через 10 часов состояние заболевшего резко ухудшается: частота дыхания - свыше 50, пульс - 120 в минуту. Несмотря на прием сульфаниламидов, уже че­рез 18-20 часов развивается отек легких, представляющий в условиях высокогорья большую опасность. Первые признаки острого отека легких: сухой кашель, жалобы на сдавливания несколько ниже грудины, одышка, слабость при физической нагрузке. В серьезных случаях имеет место кровохарканье, удушье, тяжелое расстройство сознания, после чего наступает смерть. Течение болезни зачастую не превышает и одних суток.

В основе образования отека легких на высоте лежит, как правило, явление повышения проницаемости стенок легочных капилляров и альвеол, вследствие чего в альвеолы легких проникают посторонние вещества (белковые массы, элементы крови и микробы). Поэтому полезная емкость лег­ких в течение короткого времени резко сокращается. Гемоглобин артериальной крови, омывающей внешнюю поверхность альвеол, заполненных не воздухом, а белковыми массами и элементами крови, не может в должной степени насытиться кислородом. В результате от недостаточного (ниже допустимой нормы) снабжения кислородом тканей организма человек быстро погибает.

Поэтому, даже в случае малейшего подозрения на заболевание органов дыхания, группа немедленно должна принять меры к скорейшему спуску заболевшего вниз, желательно до высот порядка 2000-2500, метров.

Механизм развития горной болезни

Сухой атмосферный воздух содержит:азота 78,08%, кис­лорода-20,94%, углекислоты-0,03%, аргона-0,94% и дру­гих газов-0,01%. При подъеме на высоту это процентное соотношение не изменяется, но изменяется плотность воздуха, а следовательно, и величины парциальных давлении этих газов.

По закону диффузии газы переходят из среды с более высоким парциальным давлением в среду с более низким давлением. Газообмен, как в легких, так и в крови человека осуществляется благодаря имеющейся разности этих давлений.

При нормальном атмосферном давлении 760 мм p т. ст. парциальное давление кислорода составляет:

760х0,2094=159 мм рт. ст., где 0,2094 - процентное содержание кислорода в атмосфере, равное 20,94%.

В этих условиях парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе (вдыхаемого с воздухом и попадающего в альвеолы легких) составляет около 100 мм рт. ст. Кислород плохо растворим в крови, но он связывается белком гемогло­бина, находящегося в красных кровяных шариках - эритроцитах. При обычных условиях благодаря высокому парциальному давлению кислорода в легких гемоглобин в артериальной крови насыщается кислородом до 95%.

При прохождении через капилляры тканей гемоглобин крови теряет около 25% кислорода. Поэтому венозная кровь несет в себе до 70% кислорода, парциальное давление которого, как нетрудно убедиться из графика (рис. 2), составляет

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Парциальное давление кислорода мм . pm . cm .

Рис. 2.

в момент протекания венозной крови к легким по окончании цикла кровообращения всего 40 мм рт. ст. Таким образом, между венозной и артериальной кровью существует значительный перепад давления, равный 100-40=60 мм рт. ст.

Между углекислотой, вдыхаемой с воздухом (парциальное давление 40 мм рт. ст.), и углекислотой, притекающей с венозной кровью к легким по окончании цикла кровообращения (парциальное давление 47-50 мм рт: ст.), перепад давления составляет 7-10 мм рт. ст.

В результате существующего перепада давлений кислород переходит из легочных альвеол в кровь, а непосредственно в тканях организма этот кислород из крови диффундирует в клетки (в среду с еще более низким парциальным давлением). Углекислота, наоборот, сначала из тканей переходит в кровь, а затем, при подходе венозной крови к легким, - из крови в альвеолы легкого, откуда она и выдыхается в окружающий воздух (рис. 3).

Рис. 3.

С восхождениемна высоту парциальные давления газов уменьшаются. Так, на высоте 5550 м (что соответствует атмосферному давлению 380 мм рт. ст.) для кислорода оно равно:

380х0,2094=80 мм рт. ст.,

то есть снижается вдвое. При этом, естественно, уменьшается парциальное давление кислорода и в артериальной крови, в результате чего уменьшается не только насыщение гемоглобина крови кислородом, но и за счет резкого сокращения разности давлений между артериальной и венозной кровью значительно ухудшается переход кислорода из крови в ткани. Так возникает кислородная недостаточность-гипоксия, могущая привести к заболеванию человека горной болезнью.

Естественно, что в организме человека возникает ряд защитных компенсаторно-приспособительных реакций. Так, в первую очередь, недостаток кислорода приводит к возбуждению хеморецепторов - нервных клеток, очень чувствительных к снижению парциального давления кислорода. Их возбуждение служит сигналом для углубления, а затем и учащения дыхания. Происходящее при этом расширение легких увеличивает их альвеолярную поверхность и способствует тем самым более быстрому насыщению гемоглобина кислородом. Благодаря этой, а также ряду других реакций в организм поступает большое количество кислорода.

Однако с усилением дыхания увеличивается вентиляция легких, при которой происходит усиленное выведение («вымывание») углекислоты из организма. Это явление особенно усиливается при интенсификации работы з условиях высокогорья. Так, если на равнине в состоянии покоя в течение одной минуты из организма удаляется приблизительно 0,2 л СО 2 , а при напряженной работе-1,5-1,7 л, то в условиях высокогорья в среднем за минуту организм теряет около 0,3-0.35 л СО 2 в состоянии покоя и до 2,5 л при напряженной мышечной работе. В результате в организме возникает недостаток СО 2 - так называемая гипокапния, характеризующаяся снижением парциального давления углекислого газа в артериальной крови. Но ведь углекислый газ играет важную роль в регулировании процессов дыхания, кровообращения и окисления. Серьезный недостаток СО 2 может привести к параличу дыхательного центра, к резкому падению артериального давления, ухудшению работы сердца, к нарушению нервной деятельности. Так, снижение артериального давления СО 2 на величину от 45 до 26 мм. р т. ст. снижает кровообращение мозга почти наполовину. Вот почему в баллоны, предназначенные для дыхания на больших высотах, заполняют не чистый кислород, а его смесь с 3-4% углекислого газа.

Понижение содержания СО 2 в организме нарушает кислотно-щелочное равновесие в сторону избытка щелочей. Стараясь восстановить это равновесие, почки в течение нескольких дней усиленно удаляют из организма вместе с мочой этот как бы избыток щелочей. Тем самым достигается кислотно-щелочное равновесие на новом, более низком уровне, которое и является одним из основных признаков завершения периода адаптации (частичной акклиматизации). Но при этом нарушается (уменьшается) величина щелочного резерва организма. При заболевании горной болезнью уменьшение этого резерва способствует дальнейшему ее развитию. Это объясняется тем, что достаточно резкое уменьшение количества щелочей снижает способность крови связывать кислоты (в том числе к молочную кислоту), образующиеся при напряженной работе. Это в короткий срок изменяет кислотно-щелочное соотношение в сторону избытка кислот, которое нарушает работу ряда ферментов, приводит к дезорганизации процесса обмена веществ и, самое главное, у тяжелобольного возни­кает торможение дыхательного центра. В результате дыхание становится поверхностным, углекислый газ не полностью выводится из легких, накапливается в них и препятствует доступу кислорода к гемоглобину. При этом быстро наступает удушье.

Из всего сказанного следует, что хотя основной причиной возникновения горной болезни является недостаток кислорода в тканях организма (гипоксия), но достаточно большую роль здесь играет и недостаток углекислоты (гипокапния).

Акклиматизация

При длительном пребывании на высоте в организме наступает ряд изменений, суть которых сводится к сохранению нормальной жизнедеятельности человека. Этот процесс называется акклиматизацией. Акклиматизация - сумма приспособительно-компенсаторных реакций организма, в результате которых поддерживается хорошее общее состояние, сохраняется постоянство веса, нормальная работоспособность и нормальное протекание психологических процессов. Различают полную и неполную, или частичную, акклиматизацию.

В связи с относительно небольшим сроком пребывания в горах для горных туристов и альпинистов характерны частичная акклиматизация и адаптация-кратковременное (в отличие от окончательного или длительного) приспособление организма к новым климатическим условиям.

В процессе приспособления к недостатку кислорода в организме происходят следующие изменения:

Поскольку кора головного мозга отличается чрезвычайно высокой чувствительностью к кислородной недостаточности, организм в условиях высокогорья в первую очередь стремится удержать должное кислородное снабжение центральной нервной системы за счет уменьшения снабжения кислородом других, менее важных органов;

В значительной степени чувствительна к недостатку кислорода и система дыхания. Дыхательные органы реагируют на недостаток кислорода сначала более глубоким дыханием (увеличением его объема):

Таблица 2

а затем уже и нарастанием частоты дыхания:

В результате некоторых реакций, обусловленных кислородной недостаточностью, в крови увеличивается не только количество эритроцитов (красных кровяных телец, содержащих гемоглобин), но и количество самого гемоглобина (рис. 4).

Все это вызывает увеличение кислородной емкости крови, то есть возрастает способность крови переносить кислород к тканям и таким образом снабжать ткани необходимым его количеством. Следует отметить, что увеличение числа эритроцитов и процентного содержания гемоглобина бывает более выраженным, если восхождение сопровождается интенсивной мышечной нагрузкой, то есть если процесс адаптации носит активный характер. Степень и темп роста числа эритроцитов и содержания гемоглобина зависят также от географических особенностей тех или иных горных районов.

Увеличивается в горах и общее количество циркулирующей крови. Однако нагрузка на сердце при этом не возрастает, так как одновременно происходит расширение капилляров, увеличивается их число и протяженность.

В первые дни пребывания человека в условиях высокогорья (особенно у малотренированных людей) увеличивается минутный объем сердца, возрастает пульс. Так, у физически слабо подготовленных горовосходителей на высоте 4500м пульс возрастает в среднем на 15, а на высоте 5500 м - на 20 ударов в минуту.

По окончании процесса акклиматизации на высотах до 5500 м все эти параметры снижаются до нормальных величин, характерных для обычной деятельности на низких высотах. Восстанавливается и нормальная работоспособность желудочно-кишечного тракта. Однако на больших высотах (бо­лее 6000 м) пульс, дыхание, работа сердечно-сосудистой системы так и не снижаются до нормального значения, ибо здесь некоторые органы и системы человека постоянно находятся в условиях определенного напряжения. Так, даже в период сна на высотах 6500-6800 м частота пульса составляет около 100 ударов в минуту.

Совершенно очевидно, что для каждого человека периоднеполной (частичной) акклиматизации имеет различную длительность. Значительно быстрее и с меньшими функциональными отклонениями она наступает у физически здоровых людей в возрасте от 24 до 40 лет. Но в любом случае 14-дневный срок пребывания в горах в условиях активной акклиматизации является достаточным для приспособления нормального организма к новым климатическим условиям.

Для исключения вероятности серьезного заболевания горной болезнью, а также для сокращения сроков акклиматизации можно рекомендовать следующий комплекс мероприятий, проводимых как до выезда в горы, так и в период путешествия.

Перед длительным высокогорным путешествием, включающим в трассу своего маршрута перевалы выше 5000 м, все кандидаты должны быть подвергнуты специальному врачебно-физиологическому обследованию. Лица, плохо переносящие кислородную недостаточность, физически недостаточно подготовленные, а также перенесшие в период предпоходной подготовки воспаление легких, ангину или серьезный грипп, к участию в таких походах не должны допускаться.

Период частичной акклиматизации можно сократить, если участники предстоящего путешествия заранее, за несколько месяцев до выхода в горы, приступят к регулярным занятиям по общефизической подготовке, особенно по повышению выносливости организма: бег на длинные дистанции, плавание, подводный спорт, коньки и лыжи. При таких тренировках в организме возникает временный недостаток кислорода, который тем выше, чем больше интенсивность и длительность нагрузки. Поскольку организм здесь работает в условиях, несколько сходных по кислородной недостаточности с пребыва­нием на высоте, у человека вырабатывается повышенная устойчивость организма к недостатку кислорода при выполнении мышечной работы. В дальнейшем в условиях гор это облегчит приспособление к высоте, ускорит процесс адаптации, сделает его менее болезненным.

Следует знать, что у физически неподготовленных к высокогорному путешествию туристов жизненная емкость легких в начале похода даже несколько уменьшается, максимальная работоспособность сердца (по сравнению с тренированными участниками) также становится меньше на 8-10%, а реакция увеличения гемоглобина и эритроцитов при кислородной недостаточности запаздывает.

Непосредственно в период похода проводятся следующие мероприятия: активная акклиматизация, психотерапия, психопрофилактика, организация соответствующего питания, применение витаминов и адаптогенов (средств, повышающих работоспособность организма), полный отказ от курения и алкоголя, систематический контроль за состоянием здоровья, применение некоторых лекарств.

Активная акклиматизация для альпинистских восхождений и для высокогорных туристских походов имеет различие в методах ее проведения. Это различие объясняется, прежде всего, существенной разницей высот объектов восхождения. Так, если для альпинистов эта высота может составлять 8842 м, то для наиболее подготовленных туристских групп она не будет превышать 6000-6500 м (несколько перевалов в районе хребтов Высокая Стена, Заалайского и некоторых других на Памире). Разница состоит и в том, что восхождение на вершины по технически сложным маршрутам совершается в течение нескольких дней, а по сложным траверсам - даже и недель (без значительной потери высоты на отдельных промежуточных этапах), в то время как в высокогорных туристских походах, имеющих, как правило, большую протяженность, на преодоление перевалов затрачивают меньше времени.

Меньшие высоты, меньший срок пребывания на этих W - сотах и более быстрый спуск со значительной потерей высоты в большей степени облегчают процесс акклиматизации для туристов, а достаточно многократное чередование подъемов и спусков смягчает, а то и вообще прекращает развитие горной болезни.

Поэтому альпинисты при высотных восхождениях вынуждены в начале экспедиции выделять до двух недель для тренировочных (акклиматизационных) восхождений на более низкие вершины, отличающихся от основного объекта восхождения на высоту порядка 1000 метров. Для туристских же групп, маршруты которых проходят через перевалы высотой 3000-5000 м, специальных акклиматизационных выходов не требуется. Для этой цели, как правило, достаточно выбора такой трассы маршрута, при которой в течение первой недели - 10 дней высота проходимых группой перевалов нарастала бы постепенно.

Поскольку наибольшее недомогание, вызванное общей усталостью еще не втянувшегося в походную жизнь туриста, ощущается обычно в первые дни похода, то даже при организации дневки в это время рекомендуется провести занятия по технике движения, по строительству снежных хижин или пещер, а также разведочные или тренировочные выходы на высоту. Указанные практические занятия и выходы должны производиться в хорошем темпе, что заставляет организм быстрее реагировать на разреженность воздуха, активнее приспосабливаться к изменениям климатических условий. Интересны в этом отношении рекомендации Н.Тенцинга: на высоте даже на биваке нужно быть физически активным - греть снеговую воду, следить за состоянием палаток, проверять снаряжение, больше двигаться, например, после установки палаток принимать участие в строительстве снежной кухни, помогать разносить готовую пищу по палаткам.

Существенное значение в профилактике горной болезни имеет и правильная организация питания. На высоте более 5000 м рацион суточного питания должен иметь не менее 5000 больших калорий. Содержание углеводов в рационе должно быть увеличено на 5-10% по сравнению с обычным питанием. На участках, связанных с интенсивной мышечной деятельностью, в первую очередь следует употреблять легко­усваиваемый углевод - глюкозу. Увеличенное потребление углеводов способствует образованию большего количества углекислоты, в которой организм испытывает недостаток. Количество потребляемой жидкости в условиях высокогорья и, особенно, при совершении интенсивной работы, связанной с движением по сложным участкам маршрута, должно быть не менее 4-5 л в сутки. Это самая решающая мера борьбы с обезвоживанием организма. Кроме того, увеличение объема потребляемой жидкости способствует выведению из организма через почки недоокисленных продуктов обмена.

Организм человека, совершающего длительную интенсивную работу в условиях высокогорья, требует повышенного (в 2-3 раза) количества витаминов, особенно тех, которые входят в состав ферментов, участвующих в регуляции окислительно-восстановительных процессов и тесно связанных с обменом веществ. Это витамины группы В , где наиболее важны B 12 и B 15 , а также B 1 , B 2 и B 6 . Так, витамин B 15 , помимо сказанного, способствует повышению работоспособности организма на высоте, существенно облегчая выполнение больших и интенсивных нагрузок, повышает эффективность использования кислорода, активизирует кислородный обмен в клетках тканей, повышает высотную устойчивость. Этот витамин усиливает механизм активной адаптации к недостатку кислорода, а также окисление жиров на высоте.

Кроме них, важную роль играют и витамины С , РР и фолиевая кислота в сочетании с глицерофосфатом железа и метацилом. Такой комплекс оказывает влияние на увеличение количества эритроцитов и гемоглобина, то есть на увеличение кислородной емкости крови.

На ускорение процессов адаптации оказывают влияние и так называемые адаптогены-женьшень, элеутерококк и акклиматизин (смесь элеутерококка, лимонника и желтого сахара). Е.Гиппенрейтер рекомендует следующий комплекс препаратов, повышающих приспособляемость организма к гипоксии и облегчающих течение горной болезни: элеутеро­кокк, диабазол, витамины А, B 1 , В 2 , B 6 , B 12 , С, РР, пантотенат кальция, метионин, глюконат кальция, глицерофосфат кальция и хлористый калий. Эффективна и смесь, предложенная Н.Сиротининым: 0,05 г аскорбиновой кислоты, 0,5 г. лимонной кислоты и 50 г глюкозы на один прием. Можно рекомендовать и сухой черносмородиновый напиток (в брикетах по 20 г), содержащий лимонную и глютаминовую кислоты, глюкозу, хлористый и фосфорнокислый натрий.

Как долго по возвращении на равнину организм сохраняет те изменения, которые произошли в нем в процессе акклиматизации?

По окончании путешествия в горах в зависимости от высоты маршрута, приобретенные в процессе акклиматизации изменения со стороны дыхательной системы, кровообращения и состава самой крови проходят достаточно быстро. Так, повышенное содержание гемоглобина снижается до нормы за 2-2,5 месяца. За такой же период снижается и повышенная способность крови к переносу кислорода. То есть акклиматизация организма к высоте сохраняется всего лишь до трех месяцев.

Правда, после многократных выездов в горы в организме вырабатывается своеобразная «память» на приспособительные реакции к высоте. Поэтому при очередном выезде в горы его органы и системы уже по «проторенным дорожкам» быстрее находят верный путь для приспособления организма к недостатку кислорода.

Оказание помощи при горной болезни

Если, несмотря на принятые меры, у кого-либо из участников высокогорного похода проявляются симптомы горной болезни, необходимо:

При головной боли принимать цитрамон, пирамидон (не более 1,5 г в сутки), анальгин (не более 1 г на разовый прием и 3 г в сутки) или их комбинации (тройчатка, пятерчатка);

При тошноте и рвоте - аэрон, кислые фрукты или их соки;

При бессоннице - ноксирон, когда человек плохо засыпает, или нембутал, когда сон недостаточно глубокий.

При применении лекарств в условиях высокогорья следует проявлять особую осторожность. В первую очередь это относится к биологически активным веществам (фенамин, фенатин, первитин), стимулирующим деятельность нервных клеток. Следует помнить, что эти вещества создают лишь крат­ковременный эффект. Поэтому их лучше применять только при крайней необходимости, да и то уже при спуске, когда продолжительность предстоящего движения не велика. Передозировка этих средств пр иводит к истощению нервной системы, к резкому снижению работоспособности. Особенно опасна передозировка этих средств в условиях длительной кислородной недостаточности.

Если группа приняла решение о срочном спуске вниз заболевшего участника, то при спуске необходимо не только систематически наблюдать за состоянием больного, но и регулярно делать инъекции антибиотиков и средств, стимулирующих сердечную и дыхательную деятельность человека (лобелии, кардиамин, коразол или норадреналин).

ВОЗДЕЙСТВИЕ СОЛНЦА

Солнечные ожоги.

От длительного воздействия солнца на организм человека на коже образуются солнечные ожоги, которые могут стать причиной болезненного состояния туриста.

Солнечная радиация - поток лучей видимого и невидимого спектра, имеющих различную биологическую активность. При облучении солнцем имеет место одновременное воздействие:

Прямой солнечной радиации;

Рассеянной (поступившей за счет рассеяния части потока прямой солнечной радиации в атмосфере или отражения от облаков);

Отраженной (в результате отражения лучей от окружающих предметов).

Величина потока солнечной энергии, приходящейся на тот или иной определенный участок земной поверхности, зависит от высоты стояния солнца, которое, в свою очередь, определяется географической широтой данного участка, временем года и суток.

Если солнце находится в зените, то его лучи проходят самый короткий путь через атмосферу. При высоте стояния солнца 30° этот путь увеличивается вдвое, а при заходе солнца - в 35,4 раза больше, чем при отвесном падении лучей. Проходя через атмосферу, особенно через нижние ее слои, содержащие во взвешенном состоянии частицы пыли, дыма и водяных паров, солнечные лучи в определенной мере поглощаются и рассеиваются. Поэтому, чем больше путь этих лучей через атмосферу, чем больше она загрязнена, тем меньшую интенсивность солнечной радиации они имеют.

С подъемом на высоту толщина атмосферы, через которую проходят солнечные лучи, уменьшается, причем исключаются наиболее плотные, увлажненные и запыленные нижние ее слои. В связи с увеличением прозрачности атмосферы интенсивность прямой солнечной радиации возрастает. Характер изменения интенсивности показан на графике (рис. 5).

Здесь интенсивность потока на уровне моря принята за 100%. Из графика видно, что величина прямой солнечной радиации в горах значительно возрастает: на 1-2% с подъемом на каждые 100 метров.

Общая интенсивность потока прямой солнечной радиации даже при одинаковой высоте стояния солнца изменяет свою величину в зависимости от сезона. Так, летом в связи с повышением температуры увеличивающаяся влажность и запыленность настолько понижают прозрачность атмосферы, что величина потока при высоте стояния солнца 30° на 20% меньше, чем зимой.

Однако не все составляющие спектра солнечных лучей изменяют свою интенсивность в одинаковой мере. Особенно резко увеличивается интенсивность ультрафиолетовых лучей-наиболее активных в физиологическом отношении: она имеет ярко выраженный максимум при высоком положении солнца (в полдень). Интенсивность этих лучей этот период в одинаковых погодных условиях время, необходимое для

покраснения кожи, на высоте 2200 м в 2,5 раза, а на высоте 5000 м в 6 раз меньше, чем на высоте 500 ветров (рис. 6). С уменьшением высоты стояния солнца эта интенсивность резко падает. Так, для высоты 1200 м эта зависимость выражается следующей таблицей (интенсивность ультрафиолетовых лучей при высоте стояния солнца 65° принята за 100%):

Таблица4

Если облака верхнего яруса ослабляют интенсивность прямой солнечной радиации обычно лишь в незначительных пределах, то более плотные облака среднего и особенно нижнего ярусов могут снизитьее донуля.

В общей величине приходящей солнечной радиации существенную роль играет рассеянная радиация. Рассеянная радиация освещает места, находящиеся в тени, а при закрытии солнца над какой-нибудь местностью плотными облаками она создает общую дневную освещенность.

Характер, интенсивность и спектральный состав рассеянной радиации связаны с высотой стояния солнца, прозрачностью воздуха и отражательной способностью облаков.

Рассеянная радиация при ясном небе без облаков, вызванная преимущественно молекулами газов атмосферы, по своему спектральному составу резко отличается как от других видов радиации, так и от рассеянной при облачном небе. Максимум энергии в ее спектре смещен в область более коротких волн. И хотя интенсивность рассеянной радиации при безоблачном небе составляет всего 8-12% от интенсивности прямой солнечной радиации, обилие в спектральном составе ультрафиолетовых лучей (до 40-50% всего количества рассеянных лучей) говорит о значительной ее физиологической активности. Обилием лучей коротковолнового спектра объясняется и ярко-голубой цвет неба, синева которого тем интенсивнее, чем чище воздух.

В нижних слоях воздуха при рассеянии солнечных лучей от крупных взвешенных частиц пыли, дыма и водяных паров максимум интенсивности смещается в область более длинных волн, в результате чего цвет неба становится белесым. При белесоватом небе или при наличии слабого тумана общая интенсивность рассеянной радиации возрастает в 1,5-2 раза.

При появлении облаков интенсивность рассеянной радиации возрастает еще сильнее. Ее величина тесно связана с количеством, формой и расположением облаков. Так, если при высоком стоянии солнца небо закрыто облаками на 50-60%, то интенсивность рассеянной солнечной радиации достигает величин, равных потоку прямой солнечной радиации. При дальнейшем увеличении облачности и особенно при ее уплотнении интенсивность снижается. При кучево-дождевых облаках она может быть даже ниже, чем при безоблачном небе.

Следует учитывать, что если поток рассеянной радиации тем выше, чем ниже прозрачность воздуха, то интенсивность ультрафиолетовых лучей в этом виде радиации прямо пропорциональна прозрачности воздуха. В суточном ходе изменения освещенности наибольшее значение рассеянной ультрафиолетовой радиации приходится на середину дня, а в годовом - на зиму.

На величину общего потока рассеянной радиации оказывает влияние и энергия лучей, отраженных от земной поверхности. Так, при наличии чистого снежного покрова рассеянная радиация увеличивается в 1,5-2 раза.

Интенсивность отраженной солнечной радиации зависит от физических свойств поверхности и от угла падения солнечных лучей. Влажный чернозем отражает всего 5% падающих на него лучей. Это объясняется тем, что отражательная способность значительно снижается при увеличении влажности и шероховатости почвы. Зато альпийские луга отражают 26%, загрязненные ледники-30%, чистые ледники и снежные поверхности - 60-70%, а свежевыпавший снег-80-90% падающих лучей. Таким образом, при движении в высокогорье по заснеженным ледникам на человека воздействует отраженный поток, практически равный прямой солнечной радиации.

Отражательная способность отдельных лучей, входящих в спектр солнечного света, не одинакова и зависит от свойств поверхности земли. Так, вода практически не отражает ультрафиолетовых лучей. Отражение последних от травы составляет всего лишь 2-4%. В то же время для свежевыпавшего снега максимум отражения смещен в область коротковолнового диапазона (ультрафиолетовых лучей). Следует знать, что количество ультрафиолетовых лучей, отраженных от земной поверхности, тем больше, чем светлее эта поверхность. Интересно отметить, что отражательная способность кожи человека для ультрафиолетовых лучей равна в среднем 1-3%, то есть 97-99% этих лучей, падающих на кожу, поглощается ею.

В обычных условиях человек сталкивается не с одним из перечисленных видов радиации (прямой, рассеянной или отраженной), а с их суммарным воздействием. На равнине это суммарное воздействие при определенных условиях может более чем в два раза превысить интенсивность облучения прямыми солнечными лучами. При путешествии же в горах на средних высотах интенсивность облучения в целом может в 3,5-4 раза, а на высоте 5000-6000 м в 5-5,5 раза превысить обычные равнинные условия.

Как уже было показано, с подъемом на высоту особенно возрастает суммарный поток ультрафиолетовых лучей. На больших высотах их интенсивность может достигать величин, превышающих интенсивность ультрафиолетового облучения при прямой солнечной радиации в условиях равнины в 8-10 раз!

Воздействуя на открытые участки тела человека, ультрафиолетовые лучи проникают в кожу человека на глубину всего лишь от 0,05 до 0,5 мм, вызывая при умеренных дозах облучения покраснение, а затем и потемнение (загар) кожи. В горах открытые участки тела подвержены воздействию солнечной радиации в течение всего светлого времени дня. Поэтому, если заранее не приняты необходимые меры по защите этих участков, легко может возникнуть ожог тела.

Внешне первые признаки ожогов, связанных с солнечной радиацией, не соответствуют степени поражения. Эта степень выявляется несколько позже. По характеру поражения ожоги в целом делятся на четыре степени. Для рассматриваемых солнечных ожогов, при которых поражению подвержены только верхние слои кожи, присущи лишь первые две (наиболее легкие) степени.

I -самая легкая степень ожога, характеризующаяся покраснением кожи в области ожога, отечностью, жжением, болью и некоторым развитием воспаления кожи. Воспалительные явления проходят быстро (через 3-5 дней). В области ожога остается пигментация, иногда наблюдается шелушение кожи.

II степень характеризуется более резко выраженной воспалительной реакцией: интенсивное покраснение кожи и, отслоение эпидермиса с образованием пузырей, наполненных прозрачной или слегка мутноватой жидкостью. Полное восстановление всех слоев кожи наступает через 8-12 дней.

Ожоги I степени лечат методом дубления кожи: обожженные участки смачивают спиртом, раствором марганцевокислого калия. При лечении ожогов II степени производят первичную обработку места ожога: протирание бензином или 0,5%-ным. раствором нашатырного спирта, орошение обожженного участка растворами антибиотиков. Учитывая возможность внесения инфекции в походных условиях, участок ожога лучше закрыть асептической повязкой. Редкая смена повязки способствует скорейшему восстановлению пораженных клеток, так как при этом не травмируется слой нежной молодой кожи.

В период горного или горнолыжного путешествия от воздействия прямых солнечных лучей больше всего страдают шея, мочки ушей, лицо и кожа наружной стороны кистей рук. В результате воздействия рассеянных, а при движении по снегу и отраженных лучей, ожогам подвергаются подбородок, нижняя часть носа, губы, кожа под коленями. Таким образом, практически любой открытый участок тела человека подвержен ожогу. В теплые весенние дни при движении в высокогорье, особенно в первый период, когда тело еще не имеет загара, ни в коем случае нельзя допускать длительного (свыше 30 минут) нахождения на солнце без рубашки. Нежные кожные покровы живота, поясницы и боковых поверхностей грудной клетки наиболее чувствительны к ультрафиолетовым лучам. Нужно стремиться к тому, чтобы в солнечную погоду, особенно в середине дня, все участки тела были защищены от воздействия всех видов солнечных лучей. В дальнейшем, при повторных многократных воздействиях ультрафиолетового облучения, кожа приобретает, загар и становится менее чувствительна к этим лучам.

Кожа рук и лица наименее восприимчива квоздействию ультрафиолетовых лучей.

Рис. 7

Но в связи с тем, что именно лицо и руки наиболее открытые участки тела, они больше всего страдают от ожоговсолнечнымилучами.Поэтому в солнечные дни, лицо следует защищать марлевой повязкой. Для того чтобы марля не лезла в рот при глубоком дыхании, целесообразно в качестве груза для оттяжки марли использовать кусок проволоки (длина 20-25 см, диаметр 3 мм}, пропущенной через нижнюю часть повязки и изогнутой по дуге (рис. 7).

При отсутствии маски части лица, наиболее подверженные ожогу, можно покрывать защитным кремом типа «Луч» или «Нивея », а губы - бесцветной губной помадой. Для защиты шеи к головному убору со стороны затылка рекомендуется подшить сложенную вдвое марлю. Особенно следует беречь плечи и кисти рук. Если при ожоге

плеч пострадавший участник не может нести рюкзак и весь его груз дополнительной тяжестью ложится на других товарищей, то при ожоге кистей пострадавший не сможет обеспечить надежной страховки. Поэтому в солнечные дни ношение рубашки с длинными рукавами обязательно. Тыльные стороны кистей рук (при движении без перчаток) необходимо покрывать слоем защитного крема.

Снежная слепота

(ожог глаз) возникает при сравнительно недолгом (в течение 1-2 часов) движении по снегу в солнечный день без защитных очков в результате значительной интенсивности ультрафиолетовых лучей в горах. Эти лучи воздействуют на роговицу и конъюктиву глаз, вызывая их ожог. Уже через несколько часов в глазах появляется резь («песок») и слезотечение. Пострадавший не может смотреть на свет, даже на зажженную спичку (светобоязнь). Наблюдается некоторое припухание слизистой оболочки, в дальнейшем может наступить слепота, которая при своевременном принятии мер бесследно проходит через 4-7 дней.

Для защиты глаз от ожогов необходимо применять защитные очки, темные стекла которых (оранжевого, темно-фиолетового, темно-зеленого или коричневого цвета) в значительной мере поглощают ультрафиолетовые лучи и снижают общую освещенность местности, препятствуя утомляемости глаз. Полезно знать, что оранжевый цвет улучшает чувство рельефа в условиях снегопада или небольшого тумана, создает иллюзию солнечного освещения. Зеленый цвет скрашивает контрасты между ярко освещенными и теневыми участками местности. Поскольку яркий солнечный свет, отраженный от белой снежной поверхности, оказывает через глаза сильное возбуждающее действие на нервную систему, то ношение защитных очков с зелеными стеклами оказывает успокаивающее действие.

Применение защитных очков из органического стекла в высокогорных и горнолыжных путешествиях не рекомендуется, так как спектр поглощаемой части ультрафиолетовых лучей у такого стекла значительно уже, и часть этих лучей, имеющих наиболее короткую длину волны и оказывающих наибольшее физиологическое воздействие, все-таки поступает к глазам. Длительное воздействие такого, даже уменьшенного количества ультрафиолетовых лучей, может, в конце концов, привести к ожогу глаз.

Также не рекомендуется брать в поход очки-консервы, плотно прилегающие к лицу. Не только стекла, но и кожа закрытого ими участка лица сильно запотевает, вызывая неприятное ощущение. Значительно лучшим является применение обычных очков с боковинками, выполненными из широкого лейкопластыря {рис. 8).

Рис. 8.

Участники длительных походов в горах должны обязательно иметь запасные очки из расчета одна пара на три человека. При отсутствии запасных очков можно временно воспользоваться повязкой на глаза из марли или наложить на глаза картонную ленту, сделав в ней предварительно узкие прорези для того, чтобы видеть лишь ограниченный участок местности.

Первая помощь при снежной слепоте: покой для глаз (темная повязка), промывание глаз 2%-ным раствором борной кислоты, холодные примочки из чайного отвара.

Солнечный удар

Тяжелое болезненное состояние, внезапно возникающее при длительных переходах в результате многочасового воздействия инфракрасных лучей прямого солнечного потока на непокрытую голову. При этом в условиях похода наибольшему воздействию лучей подвергается затылок. Происходящий при этом отток артериальной крови и резкий застой венозной крови в венах мозга ведут к его отеку и потере сознания.

Симптомы этого заболевания, а также действия группы при оказании первой помощи такие же, как и при тепловом ударе.

Головной убор, защищающий голову от воздействия сол­нечных лучей и, кроме того, сохраняющий возможность теплообмена с окружающим воздухом (вентиляции) благодаря сетке или ряду отверстий, - обязательная принадлежность участника горного путешествия.

С древних времен до нас дошла притча об изнеженном, привыкшем к теплому климату римлянине, который приехал в гости к полуголому и босому скифу. «Почему не мерзнешь?» - спросил закутанный с ног до головы в теплую тогу и тем не менее дрожащий от холода римлянин. «А твое лицо разве мерзнет?» - спросил в свою очередь скиф. Получив отрицательный ответ римлянина, он сказал: «Я весь как твое лицо».

Уже из приведенного примера видно, что устойчивость к холоду в значительной степени зависит от того, занимается ли человек регулярно холодовым закаливанием. Это подтверждается и результатами наблюдений судебно-медицинских экспертов, изучавших причины и последствия кораблекрушений, происходивших в ледяных водах морей и океанов. Незакаленные пассажиры даже при наличии спасательных средств погибали от переохлаждения в ледяной воде уже в первые полчаса. Одновременно были зарегистрированы случаи, когда отдельные люди боролись за жизнь с пронизывающим холодом ледяных вод несколько часов.

Так, во время Великой Отечественной войны советский сержант Петр Голубев за 9 ч проплыл в ледяной воде 20 км и успешно выполнил боевое задание.

В 1985 г. удивительную способность выживания в ледяной воде продемонстрировал один английский рыбак. Все его товарищи погибли от переохлаждения через 10 мин после кораблекрушения. Он же проплыл в ледяной воде более 5 ч, а достигнув земли, прошагал еще босиком по промерзшему безжизненному берегу около 3 ч.

Плавать в ледяной воде человек может даже в очень сильный мороз. На одном из праздников зимнего плавания в Москве принимавший парад его участников-«моржей» Герой Советского Союза генерал-лейтенант Г. Е. Алпаидзе сказал: «Целебную силу холодной воды я испытываю на себе вот уже 18 лет. Именно столько постоянно плаваю зимой. Во время службы на Севере это делал даже при температуре воздуха -43°С. Уверен, плавание в морозную погоду - высшая ступень закалки организма. Нельзя не согласиться с Суворовым, который говорил, что «ледяная вода полезна для тела и ума».

В 1986 г. «Неделя» сообщила о 95-летнем «морже» из Евпатории Борисе Иосифовиче Соскине. В прорубь его еще в 70-летнем возрасте толкнул радикулит. Ведь правильно подобранные дозы холода способны мобилизовать резервные возможности человека. И не случайно в Японии и ФРГ для лечения некоторых форм ревматизма используется «антисауна», изобретенная японским профессором Т. Ямаучи. Процедура занимает немного времени: несколько минут в «предбаннике» при -26°С, а затем ровно 3 мин в «бане» при -120°. На лицах у пациентов маски, на руках толстые перчатки, а вот кожа в области больных суставов полностью обнажена. После одного холодового сеанса боли в суставах исчезают на 3-4 ч, а после трехмесячного курса лечения холодом от ревматического артрита будто бы не остается следа.

Еще совсем недавно считалось, что, если в течение 5-6 мин не вытащить из воды утонувшего человека, он неизбежно погибнет в результате необратимых патологических изменений в нейронах коры головного мозга, связанных с острой кислородной недостаточностью. Однако в холодной воде это время может быть значительно больше. Так, например, в штате Мичиган был зарегистрирован случай, когда 18-летний студент Бриан Каннинхэм провалился под лед замерзшего озера и был извлечен оттуда только через 38 мин. Его вернули к жизни с помощью искусственного дыхания чистым кислородом. Еще раньше аналогичный случай был зарегистрирован в Норвегии. Пятилетний мальчик Вегард Слеттемуен из города Лиллестрема провалился под лед реки. Через 40 мин безжизненное тело вытащили на берег, начали делать искусственное дыхание и массаж сердца. Вскоре появились признаки жизни. Через двое суток к мальчику вернулось сознание, и он спросил: «А где мои очки?»

Подобные происшествия с детьми - не такая уж большая редкость. В 1984 г. под лед Мичиганского озера провалился четырехлетний Джимми Тонтлевиц. За 20 мин пребывания в ледяной воде его тело охладилось до 27°. Тем не менее через 1,5 ч реанимации мальчику была возвращена жизнь. Тремя годами позже семилетнему Вите Блудницкому из Гродненской области пришлось пробыть подо льдом целых полчаса. После тридцатиминутного массажа сердца и искусственного дыхания был зафиксирован первый вздох. Еще случай. В январе 1987 г. двухлетний мальчик и четырехмесячная девочка, провалившись в автомобиле в норвежский фиорд на глубину 10 м, через четверть часа пребывания под водой также были возвращены к жизни.

В апреле 1975 г. 60-летний американский биолог Уоррен Черчилл проводил учет рыбы на покрытом плавающим льдом озере. Его лодка перевернулась, и он вынужден был находиться в холодной воде при температуре +5°С в течение 1,5 ч. К моменту появления врачей Черчилл уже не дышал, весь посинел. Его сердце едва прослушивалось, а температура внутренних органов снизилась до 16°С. Тем не менее этот человек остался жив.

Важное открытие было сделано в пашей стране профессором А. С. Кониковой. В опытах на кроликах она установила, что если не позднее чем через 10 мин после наступления смерти тело животного быстро охладить, то через час его можно успешно оживить. Наверное, именно этим можно объяснить удивительные случаи оживления людей после длительного пребывания в холодной воде.

В литературе нередко встречаются сенсационные сообщения о выживании человека после длительного пребывания под глыбой льда или снега. В это поверить трудно, но кратковременное переохлаждение человек все-таки способен перенести.

Наглядный пример тому - случай, происшедший с известным советским путешественником Г. Л. Травиным, который в 1928 - 1931 гг. в одиночку на велосипеде совершил путешествие вдоль границ Советского Союза (в том числе и по льдам Ледовитого океана). Ранней весной 1930 г. он устроился на ночевку как обычно, прямо на льду, используя вместо спального мешка обыкновенный снег. Ночью рядом с его ночлегом во льду образовалась трещина, и укрывший отважного путешественника снег превратился в ледяной панцирь. Оставив во льду часть примороженной к нему одежды, Г. Л. Травин со смерзшимися волосами и «ледяным горбом» на спине добрался до ближайшего ненецкого чума. Через несколько дней он продолжил свое велосипедное путешествие по льдам Ледовитого океана.

Неоднократно замечено, что замерзающий человек может впадать в забытье, во время которого ему кажется, что он очутился в сильно натопленной комнате, в жаркой пустыне и т. д. В полусознательном состоянии он может сбрасывать с себя валенки, верхнюю одежду и даже нижнее белье. Был случай, когда по поводу замерзшего человека, обнаруженного раздетым, было возбуждено уголовное дело об ограблении и убийстве. Но следователем было установлено, что пострадавший разделся сам.

А вот какая необыкновенная история произошла в Японии с шофером автомашины-рефрижератора Масару Сайто. В жаркий день он решил отдохнуть в кузове своей холодильной машины. В этом же кузове находились глыбы «сухого льда», представляющие собой замороженный углекислый газ. Дверь фургона захлопнулась, и водитель остался один на один с холодом (-10°С) и быстро нарастающей в результате испарения «сухого льда» концентрацией СО 2 . Точное время, в течение которого шофер находился в этих условиях, установить не удалось. Во венком случае, когда его вытащили из кузова, он уже замерз, тем не менее через несколько часов пострадавший был оживлен в ближайшей больнице.

Надо сказать, что для получения такого эффекта необходимы очень высокие концентрации углекислого газа. Нам приходилось наблюдать за двумя добровольцами, которые находились при нулевой температуре воздуха в одних плавках около часа и все это время дышали газовой смесью с содержанием 8% кислорода и 16% углекислого газа. Один из них не чувствовал при этом холода, не дрожал и охлаждался в среднем каждые 5 мин на 0,1°. Однако другой человек продолжал все это время дрожать от холода, усиливая тем самым образование тепла в организме. В результате температура его тела почти не изменилась.

В момент наступления клинической смерти человека от переохлаждения температура его внутренних органов снижается обычно до 26 - 24°С. Но известны и исключения из этого правила.

В феврале 1951 г. в больницу американского города Чикаго привезли 23-летнюю негритянку, которая в очень легкой одежде пролежала 11 ч на снегу при колебаниях температуры воздуха от -18 до -26°С. Температура ее внутренних органов в момент поступления в больницу была 18°С. Охлаждать человека до такой низкой температуры очень редко решаются даже хирурги во время сложных операций, ибо она считается пределом, ниже которого могут возникать необратимые изменения в коре головного мозга.

Прежде всего врачей удивило то обстоятельство, что при столь выраженном охлаждении тела женщина еще дышала, хотя и редко (3-5 дыханий в 1 мин.). Пульс у нее был также очень редкий (12-20 ударов в 1 мин), нерегулярный (паузы между сердечными сокращениями доходили до 8 с). Пострадавшей удалось спасти жизнь. Правда, у нее были ампутированы обмороженные ступни ног и пальцы рук.

Несколько позднее аналогичный случай был зарегистрирован и в нашей стране. Мартовским морозным утром 1960 г. в одну из больниц Актюбинской области был доставлен замерзший человек, найденный работниками строительного участка на окраине поселка. При первом врачебном осмотре пострадавшего в протоколе было записано: «Окоченелое тело в обледенелой одежде, без головного убора и обуви. Конечности согнуты в суставах и разогнуть их не представляется возможным. При постукивании по телу глухой звук, как от ударов по дереву. Температура поверхности тела ниже 0°С. Глаза широко раскрыты, веки покрыты ледяной кромкой, зрачки расширены, мутны, на склере и радужке ледяная корка. Признаки жизни - сердцебиение и дыхание - не определяются. Поставлен диагноз: общее замерзание, клиническая смерть».

Трудно сказать, что двигало врачом П. С. Абрамяном-то ли профессиональная интуиция, то ли профессиональное нежелание смириться со смертью, но он все-таки поместил пострадавшего в горячую ванну. Когда тело освободилось от ледяного покрова, начали специальный комплекс реанимационных мероприятий. Через 1,5 ч появились слабое дыхание и еле уловимый пульс. К вечеру того же дня больной пришел в сознание.

Расспрос помог установить, что В. И. Харин, 1931 года рождения, пролежал в снегу без валенок и головного убора в течение 3-4 ч. Следствием его замерзания были двусторонняя крупозная пневмония и плеврит, а также отморожение пальцев кистей, которые пришлось ампутировать. Кроме того, в течение четырех лет после замерзания у В. И. Харина сохранялись функциональные нарушения нервной системы. Тем не менее «замороженный» остался жив.

Если бы Харина привезли в наше время в специализированную городскую клиническую больницу № 81 Москвы, то, вероятно, обошлось бы даже без ампутации пальцев. Замерзших людей там спасают не погружением в горячую ванну, а нагнетанием в центральные сосуды оледенелых участков тела лекарств, разжижающих кровь и не дающих ее клеткам слипаться. Теплые струйки медленно, но верно пробиваются по сосудам во все стороны. Клетка за клеткой пробуждаются от смертельного сна и тут же получают спасительные «глотки» кислорода, питательных веществ.

Приведем еще один интересный пример. В 1987 г. в Монголии ребенок М. Мунхзая пролежал 12 ч в поле при 34-градусном морозе. Тело его одеревенело. Однако через полчаса реанимации появился еле различимый пульс (2 удара в 1 мин). Через сутки он зашевелил руками, через двое - очнулся, а через неделю выписался с заключением: «Патологических изменений нет».

В основе столь удивительного феномена лежит способность организма реагировать на охлаждение без включения механизма мышечной дрожи. Дело в том, что включение этого механизма, призванного любой ценой поддерживать в условиях охлаждения постоянную температуру тела, приводит к «сгоранию» главных энергетических материалов - жиров и углеводов. Очевидно, для организма более выгодно не бороться за несколько градусов, а замедлить и синхронизировать процессы жизнедеятельности, сделать временный отход к 30-градусной отметке - таким образом сохраняются силы в последующей борьбе за жизнь.

Известны случаи, когда люди с температурой тела 32- 28°С были способны ходить, разговаривать. Зарегистрировано сохранение сознания у охлажденных людей при температуре тела 30-26°С и осмысленной речи даже при 24°С.

Можно ли повысить устойчивость организма к охлаждению? Да, можно с помощью закаливания. Закаливание необходимо прежде всего для повышения устойчивости организма человека к факторам, вызывающим простудные заболевания. Ведь 40% больных с временной утратой трудоспособности теряют ее именно вследствие простуды. Простудные заболевания, по подсчетам Госплана СССР, обходятся стране дороже всех других, вместе взятых, болезней (до 6 млрд. руб. в год!). И борьбу с ними надо начинать с раннего детства.

Многие родители считают, что в городских условиях простудные заболевания у детей неизбежны. Но так ли это? Более чем двадцатилетний опыт многодетной семьи педагогов Никитиных показал, что дети могут жить не болея при условии их правильного физического воспитания. Никитинскую эстафету подхватили многие семьи. Заглянем в одну из них - московскую семью Владимира Николаевича и Елены Васильевны Козицких. Елена Васильевна - педагог, мать 8 детей. В «доникитинскую эру» все они часто болели простудными заболеваниями, а один ребенок - даже бронхиальной астмой. Но вот в одной, а затем и в другой комнате трехкомнатной квартиры появились детские спортивные комплексы. Привычной одеждой детей в домашних условиях стали одни шорты. Регулярное закаливание дополнялось обливанием холодной водой и хождением босиком, причем даже по снегу. Каждому ребенку предоставлялась возможность в любое время года спать на балконе. Изменилось и питание.

Из продуктов детям давалось все, что они хотели, И постепенно все они, кроме самого старшего ребенка, которому было уже 11 лет, потеряли вкус к мясной пище. Основой питания детей стали свежие растительные и молочные продукты.

В результате этого комплекса оздоровительных мер заболеваемость детей резко снизилась. Теперь лишь изредка кто-нибудь из них подхватывал легкую простуду, теряя при этом аппетит. Родители знали, что потеря аппетита при простуде - естественная защитная реакция организма, и не кормили в таких случаях детей насильно. Аппетит возвращался к ним, как правило, через один-два дня вместе с нормальным самочувствием.

Пример семьи Козицких оказался заразительным. Соседи и знакомые стали приводить к ним своих детей «на перевоспитание». Образовался своеобразный домашний оздоровительный детский сад. И этот случай не единичен. В Москве существует специальный родительский клуб так называемого нестандартного воспитания детей. Совсем недавно такой же клуб был создан и в Ленинграде. Члены этих клубов - родители, которые стремятся овладеть искусством быть здоровыми и научить этому искусству своих детей.

Интересно, что в ГДР существовали детские секции зимнего плавания для мальчиков и девочек 10-12 лет. Предварительная подготовка к зимнему плаванию в этих секциях проводится в течение 7 недель:

1-я неделя - обтирание прохладной водой, гимнастика при открытых окнах или на свежем воздухе;

2-я неделя - холодный душ;

3-я неделя - обтирание снегом;

4-6-я недели - заход в ледяную воду до бедер;

7-я неделя - полное погружение в ледяную воду.

В нашей стране в московском клубе «Здоровая семья» и ленинградском клубе «Невские моржата» детей купают в ледяной воде даже в грудном возрасте: делают обычно не более трех окунаний малыша с головой под воду продолжительностью до 4 с. Такие «моржата» ничем не болеют. Один из нас (А. Ю. Катков) убедился в этом на примере собственных сыновей.

Человек может выдержать единоборство с 50-градусным морозом, почти не прибегая к теплой одежде. Именно такую возможность продемонстрировала в 1983 г. группа альпинистов после восхождения на вершину Эльбруса. В одних лишь плавках, носках, варежках и масках они провели в термобарокамере полчаса - в жестокой стуже и разреженной атмосфере, соответствующей высоте пика Коммунизма. Первые 1-2 мин 50-градусный мороз был вполне переносим. Потом от холода начинала бить сильная дрожь. Возникало ощущение, что тело покрыто ледяным панцирем. За полчаса оно охладилось почти на градус.

«Полезен русскому здоровью наш укрепительный мороз...» - писал когда-то А. С. Пушкин. Сегодня оздоровляющую силу мороза признают и далеко за пределами нашей страны.

Так, в 100 городах Советского Союза не так давно насчитывалось около 50 тыс. любителей зимнего плавания, или «моржей». Примерно столько же «моржей» оказалось и в Германской Демократической Республике.

Врач-физиолог Ю. Н. Чусов изучал реакцию на холод ленинградских «моржей» во время их зимнего купания в Неве. Проведенные исследования позволили сделать вывод, что зимнее купание вызывает повышение потребления организмом кислорода в 6 раз. Это повышение обусловлено как непроизвольной мышечной деятельностью (холодовой мышечный тонус и дрожь), так и произвольной (разминка перед купанием, плавание). После зимнего купания почти во всех случаях возникает видимая дрожь. Время ее возникновения и интенсивность зависят от длительности «моржевания». Температура тела при пребывании в ледяной воде начинает снижаться примерно через 1 мин купания. У длительно купающихся «моржей» она снижается до 34°С. Восстановление температуры до исходного нормального уровня обычно происходит в течение 30 мин после окончания единоборства с ледяной водой.

Исследование частоты сердечных сокращений у «моржей» показало, что после 30 с пребывания в ледяной воде без активных мышечных движений она снижается в среднем с 71 до 60 ударов в 1 мин.

Под влиянием холодового закаливания у «моржей» увеличивается теплопродукция организма. И не только увеличивается, но становится к тому же более экономичной за счет преобладания в организме процессов свободного окисления. При свободном окислении освобождающаяся энергия не аккумулируется в виде запасов аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), а сразу же преобразуется в тепло. Закаленный организм позволяет себе даже такую роскошь, как расширение периферических сосудов, прилегающих непосредственно к коже. Это, конечно, ведет к увеличению потери тепла, но дополнительные теплопотери успешно компенсируются усилением теплообразования в организме за счет свободного окисления. Зато благодаря приливу к поверхностным тканям тела через артериальные сосуды богатой кислородом «горячей» крови уменьшается вероятность их отморожения.

Интересно, что при охлаждении пальцев рук благодаря сужению капилляров термоизолирующие свойства кожи могут быть увеличены в 6 раз. А вот капилляры кожных покровов головы (за исключением лицевой части) не обладают способностью к сужению под воздействием холода. Поэтому при температуре -4°С около половины всего тепла, вырабатываемого организмом в покое, теряется через охлаждаемую голову, если она не покрыта. А вот погружение головы в ледяную воду более чем на 10 с у нетренированных людей может вызвать спазм сосудов, питающих головной мозг.

Тем более удивителен случай, который произошел зимой 1980 г. в деревне Новая Тура (Татарская АССР). В 29-градусный мороз 11-летний Владимир Павлов не раздумывая нырнул в полынью озера. Сделал он это для того, чтобы спасти ушедшего под лед четырехлетнего мальчика. И он его спас, хотя для этого пришлось трижды нырять под лед на глубину до 2 м.

Плавание в ледяной воде при правильной дозировке может использоваться и в лечебных целях. Например, в 1-й городской больнице Калуги врач-невропатолог Я. А. Петков рекомендует зимнее купание в Оке для устранения головных и сердечных болей невротического происхождения, а также приступов бронхиальной астмы. Вероятно, в основе такого метода лечения лежит, как говорил И. П. Павлов, «встряска нервным клеткам», т. е. положительное воздействие чрезмерно холодной воды на центральную нервную систему.

На Южном берегу Крыма в ялтинском санатории им. С. М. Кирова на протяжении ряда лет морское купание в зимнее время используется для лечения больных с функциональными расстройствами центральной нервной системы. Перед тем как окунуться в холодные морские волны (температура воды обычно не ниже 6°С), больные в течение первой недели проходят специальный комплекс закаливания: воздушные ванны в палате, ночной сон на верандах, ежедневное обмывание ног на ночь холодной водой, пешеходные прогулки, утренняя гимнастика на свежем воздухе, ближний туризм. Затем они постепенно начинают принимать морские ванны продолжительностью до 3-4 мин. Таким образом хорошо вылечиваются неврастения и гипертоническая болезнь I стадии.

Закаливание организма не имеет абсолютных противопоказаний. При правильном применении оно может помочь «выкарабкаться» организму из очень тяжелых недугов. Наглядный пример - личный опыт Юрия Власова. Вот как он пишет об этом в своей книге «Стечение сложных обстоятельств»: «Первые прогулки... восемь - двенадцать минут топтания возле подъезда. На большее не доставало сил. Я становился мокрым, и меня начинало мутить. Эти первые недели меня сопровождали жена и дочь. С собой они несли запасные вещи - вдруг меня зазнобит или охватит ветер. Да-да, я был жалок и смешон. Я был таким, но не моя решимость.

Я упрямо топал по зимним тропинкам и твердил заклинания против простуд. Постепенно я втянулся в довольно быстрый шаг без одышек и пота. Это придало мне уверенность, и уже с февраля я отказался от пальто. С того времени я хожу лишь в куртках н с каждым годом во все более легких.

Я покончил, если можно так выразиться, с властью пледа и шерстяной рубашки. Пусть изводят ночные лихорадки - я буду вставать и менять простыни, но только не изнеживать себя пледом! Из-за микроклимата под шерстяной рубашкой я оказался податливым любому охлаждению. Если прежде и существовала необходимость в таком белье, то теперь я ее изживу. Из одежды нет ничего более изнеживающего и поэтому опасного. Я навсегда отказался от свитеров с глухими воротниками на добрую часть шеи и от шарфов. Здесь в городе и нашем климате нет условий, которые оправдывали бы подобную одежду. Изнеженность делает нас податливыми на простуды. Я вообще пересмотрел и основательно облегчил гардероб. Обращаясь без надобности к излишне теплым вещам, мы растренировываем защитные силы, делаем себя уязвимыми к простудам, а следовательно, и более серьезным болезням».

В верности этих слов убеждают и дальнейшие годы жизни Юрия Власова: сегодня он практически здоров и творчески активен.

В настоящее время установлено, что при правильном применении под врачебным контролем зимнее плавание может оказаться хорошим помощником в нормализации следующих отклонений в состоянии здоровья:

сердечно-сосудистых заболеваний без нарушения кровообращения - гипертоническая болезнь I стадии, атеро-склеротический кардиосклероз и миокардиодистрофия без нарушений компенсации, артериальная гипотония без выраженной слабости, нейроциркуляторная дистония;

заболеваний легких - неактивных форм туберкулеза в фазе уплотнения и стойкой компенсации, очаговых пнев-москлерозов в фазе ремиссии;

заболеваний центральной нервной системы - умеренно выраженных форм неврастении;

заболеваний периферической нервной системы - радикулитов, плекситов (без нарушения компенсации), за исключением периода обострения;

заболеваний желудочно-кишечного тракта: хронических гастритов, энтеритов и колитов при удовлетворительном общем состоянии и отсутствии выраженных спастических явлений;

некоторых нарушений обмена веществ.

В последние годы все большую популярность получают соревнования по скоростному плаванию в ледяной воде. В нашей стране такие соревнования проводятся по двум возрастным группам на дистанции 25 и 50 м. Например, победителем одного из недавних соревнований такого типа стал 37-летний москвич Евгений Орешкин, который

проплыл в ледяной воде 25-метровую дистанцию за 12,2 с. В Чехословакии соревнования по зимнему плаванию проводятся на дистанциях 100, 250 и 500 м. Сверхзакаленные делают заплыв даже на 1000 м с пребыванием в ледяной воде непрерывно до 30 мин.

Кроме «моржевания» существует и такой суровый метод закаливания, как бег в одних трусах в морозную погоду. Знакомый нам киевский инженер Михаил Иванович Олиевский именно в такой форме пробегал при 20-градусном морозе дистанцию 20 км. В 1987 г. один из нас (А. Ю. Катков) составил Олиевскому компанию в таком забеге при морозе 26° па протяжении получаса. К счастью, обошлось без обморожений благодаря регулярному закаливанию другими методами (купание в проруби, легкая одежда зимой).

«Моржи», конечно, - народ закаленный. Но их устойчивость к холоду - далеко не предел человеческих возможностей. Еще большей невосприимчивостью к холоду обладают аборигены центральной части Австралии и Огненной Земли (Южная Америка), а также бушмены пустыни Калахари (Южная Африка).

Высокую устойчивость к холоду коренных жителей Огненной Земли наблюдал еще Ч. Дарвин, во время своего путешествия на корабле «Бигль». Его удивило, что совершенно обнаженные женщины и дети не обращали никакого внимания на густо падавший снег, который таял на их телах.

В 1958-1959 гг. американские физиологи изучали устойчивость к холоду аборигенов центральной части Австралии. Оказалось, что они совершенно спокойно при температуре воздуха 5-0°С спят обнаженными на голой земле между кострами, спят без малейших признаков дрожи и повышения газообмена. Температура тела у австралийцев при этом остается нормальной, а вот температура кожи снижается на туловище до 15°, а на конечностях - даже до 10°С. При таком выраженном снижении температуры кожи у обычных людей возникли бы ощущения почти непереносимой боли, а австралийцы спокойно спят и не чувствуют ни боли, ни холода.

Чем же можно объяснить, что акклиматизация к холоду у перечисленных народностей идет столь своеобразным путем?

Думается, что все дело здесь в вынужденном недоедании и периодическом голодании. Организм европейца реагирует на охлаждение увеличением теплообразования за счет повышения уровня обмена веществ и соответственно повышения потребления организмом кислорода. Такой путь адаптации к холоду возможен лишь, во-первых, при кратковременном охлаждении, во-вторых, при нормальном питании.

Народности же, о которых мы говорим, длительное время вынуждены находиться в условиях холода без одежды и неизбежно испытывают почти постоянный недостаток в пище. В такой ситуации остается практически только один путь адаптации к холоду - ограничение теплоотдачи организма за счет сужения периферических сосудов и соответственно снижения температуры кожи. Одновременно у австралийцев и у многих других туземцев в процессе эволюции выработалась повышенная устойчивость тканей поверхности тела к кислородному голоданию, которое возникает вследствие сужения питающих их кровеносных сосудов.

В пользу такой гипотезы говорит факт повышения устойчивости к холоду после многодневного дозированного голодания. Эту особенность отмечают у себя многие «голодалыцики». А объясняется она просто: во время голодания уменьшается как теплопродукция, так и теплоотдача организма. После же голодания теплопродукция в результате повышения интенсивности окислительных процессов в организме возрастает, а теплоотдача может оставаться прежней: ведь ткани поверхности тела, как менее важные для организма, привыкают в процессе длительного голодания к недостатку кислорода и вследствие этого становятся более устойчивыми к холоду.

В нашей стране интересная система холодового закаливания пропагандировалась П. К. Ивановым. Закаливанием он занимался более 50 лет (начав его уже после 30) и достиг удивительных результатов. В любой мороз он прогуливался босиком по снегу в одних шортах, причем не минуты, а часы, и не ощущал при этом никакого холода. Холодовое закаливание П. К. Иванов сочетал с дозированным голоданием и самовнушением нечувствительности к холоду. Прожил он около 90 лет, и даже последние годы не были омрачены нездоровьем.

Нам известно, что к таким же приемам повышения устойчивости организма к холоду прибегает молодой геолог В. Г. Трифонов. На Камчатке его потрясло сообщение о гибели от замерзания двух его товарищей - практически здоровых мужчин. Они не выдержали единоборства с холодом, хотя сопровождавший их олень остался жив и благополучно добрался до жилища. В. Г. Трифонов проделал ряд Холодовых экспериментов над собой. Результаты позволили ему сделать такой же вывод, к какому до него пришли отважные «Робинзоны» Атлантики - француз А. Бомбар и немец X. Линдеман: чаще всего человек погибает не от холода, а от страха перед ним.

В литературе имеется сообщение о жившем в начале нашего столетия американце Буллисоне, который на протяжении 30 лет питался исключительно сырыми растительными продуктами, периодически голодал по 7 недель и круглый год в любую погоду ходил в одном «купальном плаще».

26 марта 1985 г. газета «Труд» сообщила о 62-летнем А. Масленникове, который 1,5 ч провел на снегу босиком, без одежды и без шапки. Благодаря 35-летнему стажу закаливания, включая «моржевание», этот человек не схватил даже насморка.

Еще пример героического единоборства человека с холодом. В феврале 1977 г. «Комсомольская правда» писала о необыкновенной силе воли молодого летчика ВВС Юрия Козловского. В полете во время испытания самолета возникла аварийная ситуация. Он катапультировал над сибирской тайгой из гибнущего самолета. При приземлении на острые камни получил открытые переломы обеих ног. Стоял мороз 25-30°С, но земля была голой, без снежинки. Преодолевая страшную боль, холод, жажду, голод и усталость, летчик полз в течение трех с половиной суток, пока не был подобран вертолетом. В момент доставки в госпиталь температура его внутренних органов была 33,2°С, он потерял 2,5 л крови. Ноги были отморожены.

И все-таки Юрий Козловский выжил. Выжил, потому что у него были цель и долг: рассказать о самолете, который он испытывал, чтобы не повторилась авария с теми, кто должен лететь вслед за ним.

Случай с Юрием Козловским невольно возвращает нас в годы Великой Отечественной войны, когда в подобной ситуации оказался Алексей Маресьев, ставший впоследствии Героем Советского Союза. Юрию также ампутировали обе ноги, причем оперировали его дважды из-за сильной гангрены. В госпитале у него развилась прободная язва двенадцатиперстной кишки, наступила почечная недостаточность, бездействовали руки. Врачи спасли ему жизнь. И он распорядился ею достойно: живет полнокровно и деятельно. В частности, проявив необыкновенную силу воли, научился ходить на протезах так, как ходил до несчастья на собственных ногах.

В Москве проживает врач Л. И. Красов. Этот человек получил тяжелейшую травму - перелом позвоночника с повреждением спинного мозга в области поясницы. В результате атрофия ягодичных мышц, паралич обеих ног. Друзья-хирурги полатали его как могли, однако на то, что он выживет, не надеялись. А он «всем смертям назло» восстановил поврежденный спинной мозг. Главную роль, как он считает, здесь сыграло сочетание холодового закаливания с дозированным голоданием. Разумеется, все это вряд ли помогло бы, не будь у этого человека необычайной силы воли.

А что такое сила воли? Фактически это не всегда осознаваемое, но очень сильное самовнушение.

Самовнушению принадлежит и важная роль в холодо-вом закаливании одной из народностей, проживающей в горных районах Непала и Тибета. В 1963 г. был описан случай чрезвычайной устойчивости к холоду 35-летнего горца по имени Ман Бахадур, который провел 4 суток на высокогорном леднике (5-5,3 тыс.м) при температуре воздуха минус 13-15°С босиком, в плохой одежде, без пищи. У него не было обнаружено почти никаких существенных нарушений. Исследования показали, что с помощью самовнушения он мог повышать на холоде свой энергообмен на 33-50% путем «неесократительного» термогенеза, т.е. без каких-либо проявлений «холодового тонуса» и мышечной дрожи. Эта способность и спасла его от переохлаждения и обморожений.

Но пожалуй, самым удивительным является наблюдение известной исследовательницы Тибета Александры Да-вид-Нель. В своей книге «Маги и мистики Тибета» она описала состязание, которое проводят у прорубленных во льду лунок высокогорного озера обнаженные по пояс йоги-респы. Мороз под 30°, но от респов валит пар. И немудрено - соревнуются они, сколько простынь, вытащенных из ледяной воды, каждый высушит на собственной спине. Для этого они вызывают в своем теле состояние, когда почти вся энергия жизнедеятельности тратится на выработку тепла. У респов есть определенные критерии для оценки степени управления тепловой энергией своего организма. Ученик садится в позе «лотос» в снег, замедляет дыхание (при этом в результате накопления углекислоты в крови расширяются поверхностные кровеносные сосуды и усиливается отдача тепла организмом) и представляет, что вдоль его позвоночника все сильнее разгорается пламя. В это время определяется количество снега, растаявшего под сидящим и радиус таяния вокруг него.

Как можно объяснить такое физиологическое явление, которое кажется прямо-таки невероятным? Ответ на этот вопрос дают результаты исследований алма-атинского ученого А. С. Ромена. В его экспериментах добровольцы всего лишь за 1,5 мин произвольно увеличивали температуру своего тела на 1-1,5°С. А достигали они этого опять-таки с помощью активного самовнушения, представляя себя где-нибудь в парной на самом верхнем полке. Примерно к такому же приему прибегают и йоги-респы, доводя способность произвольного увеличения температуры тела до удивительного совершенства.

Холод может способствовать долголетию. Ведь не случайно третье место по проценту долгожителей в СССР {после Дагестана и Абхазии) занимает центр долголетия в Сибири - Оймяконский район Якутии, где морозы иногда доходят до 60-70°С. Жители другого центра долголетия - долины Хунза в Пакистане купаются в ледяной воде даже зимой при 15-градусном морозе. Они весьма морозоустойчивы и свои печурки топят только для того, чтобы приготовить пищу. Омолаживающее действие холода на фоне рационального питания отражается там прежде всего на женщинах. В 40 лет они считаются еще вполне молодыми, чуть ли не как у нас девушки, в 50-60 лет сохраняют стройность и изящество фигуры, в 65 - могут рожать детей.

У некоторых народностей бытуют традиции приучать организм к холоду с младенчества. «Якуты, - писал русский академик И. Р. Тарханов в конце прошлого века в своей книге «О закаливании человеческого организма», - натирают своих новорожденных снегом, а остяки, подобно тунгусам, погружают младенцев в снег, обливают ледяной водой и закутывают затем в оленьи шкуры».

Разумеется, современному городскому жителю не стоит прибегать к столь рискованным приемам закаливания детей. Но многим по душе такой простой и эффективный способ закаливания, как хождение босиком.

Начать с того, что этот прием был единственным способом хождения по земле наших пращуров. Еще в прошлом веке ребятишки из русских деревень имели одни сапоги на семью, таким образом, вынуждены были с ранней весны до поздней осени закаливать ноги.

Хождение босиком как прием местного закаливания одним из первых предложил в конце XIX в. немецкий ученый Севастьян Кнейп. Им были выдвинуты смелые для того времени гигиенические лозунги: «Самая лучшая обувь - это отсутствие обуви», «Каждый шаг босиком - лишняя минута жизни» и т. п. Взгляды Кнейпа разделяют многие врачи и в наше время. Например, в некоторых санаториях ГДР, ФРГ, Австрии, Финляндии широко применяется ходьба босиком по так называемым контрастным дорожкам, различные участки которой нагреты по-разному - от холодного до горячего.

Надо сказать, что стопа - особая часть нашего тела, здесь имеется богатое поле нервных окончаний-рецепторов. Согласно древнегреческой легенде именно через стопы Антей получал приток новых сил от матери-земли для борьбы с Гераклом. И в этом, вероятно, есть доля истины. Ведь резиновая подошва изолирует нас от отрицательно заряженной земли, а положительно заряженная атмосфера похищает у человека часть отрицательных ионов. При хождении же босиком мы, возможно, получаем, подобно Антею, недостающие нам отрицательные ионы, а вместе с ними электрическую энергию. Однако это предположение нуждается в экспериментальной проверке.

Академик И. Р. Тарханов считал, что мы «искусственным изнеживанием ног довели дело до того, что части, естественно наименее чувствительные к колебаниям температуры, оказываются наиболее чувствительными к простуде. Эта черта является до того общепризнанной, что полярные исследователи при вербовке людей руководствуются, между прочим, выносливостью их подошв к холоду, и с этой целью их заставляют становиться голыми подошвами на лед, чтобы видеть, как долго они могут выносить это».

В США к аналогичному приему прибегали при отборе астронавтов по программе «Меркурий». Для проверки силы воли и выносливости кандидату в астронавты предлагалось в течение 7 мин держать обе ступни ног в воде со льдом.

Интересный годовой план мероприятий по местному закаливанию ног разработали недавно воронежские специалисты В. В. Крылов, 3. Е. Крылова и В. Е. Апарин. Начинается он с апреля ходьбой по комнате босиком. Ежедневная продолжительность такой ходьбы к концу мая должна составлять 2 ч. В конце мая следует также начинать ходить или бегать босиком по земле и траве, увеличив за летний сезон ежедневную продолжительность этой процедуры до 1 ч. Осенью наряду с продолжением одночасового ежедневного хождения босиком по земле полезно делать контрастные холодно-горячие ножные ванны. Наконец, как только выпадет первый снег, надо начинать ходить и по нему, постепенно увеличивая продолжительность до 10 мин. Авторы этого комплекса утверждают, что всякий освоивший его застрахован от простуд. Объясняется это прямой рефлекторной связью между состоянием верхних дыхательных путей и степенью охлаждения ступней, особенно выраженной в зимне-весенний период.

В 1919 г. комсомольцы Петрограда по призыву гигиениста профессора В. В. Гориневского, утверждавшего, что в условиях тыла ходьба босиком полезнее для здоровья, пожертвовали свою обувь Красной Армии и все лето действительно ходили босиком.

Интересные результаты были получены при обследовании группы здоровья воронежского центрального стадиона «Труд», где на втором году закаливания практиковался бег босиком по льду и снегу в течение 15 мин независимо от погоды. При погружении ноги в ледяную воду у ветеранов группы происходило повышение температуры кожи на другой ноге на 1-2°, и температура удерживалась на этом уровне все 5 мин охлаждения. У новичков же температура кожи на контрольной ноге после кратковременного повышения на полградуса резко падала ниже исходного уровня.

О том, какого совершенства и выносливости можно достигнуть при местном холодовом закаливании ног, свидетельствуют наблюдения во время одной из последних американо-новозеландских экспедиций в Гималаях. Часть шерпов-проводников совершила многокилометровый путь по горным каменистым тропам, по зоне вечных снегов... босиком. И это при 20-градусном морозе!

Аннотация к работе.

Идея создания сборника задач на экологическую тему возникла у меня давно. Так же давно эти задачи и накапливались. Каждый учитель сталкивается проблемой поиска материала, в том числе задач на определенную тематику, соответствующую будущему уроку или внеклассному мероприятию. Мало кто не углублялся в гору литературы, чтобы найти нужный факт или подходящую к теме задачу.

Экологические вопросы на уроках физики вольно или невольно приходится затрагивать, потому что, прогресс невозможен без развития техники так же как и развитие техники невозможно без физики. Большинство экологических проблем мы имеем как раз из-за последствий технического прогресса.

В ходе своей педагогической деятельности я определила круг тем школьного курса физики, где в обязательном порядке нужно затрагивать проблемы экологии и как следствие начала постепенный подбор задач, которые накапливались по мере работы. Вот так и сложился мой «Экологический задачник». Задачник разбит на разделы, совпадающие с основными разделами физики. Более мелкое дробление я считаю нецелесообразным, поскольку для некоторых тем есть только одна-две задачи (например, Измерения). Да и зачастую трудно явственно увидеть грань между темами, поскольку природные явления всегда протекают в связи друг с другом.

Задачи из сборника, думаю, будут полезны учителям, работающим в школе. Задачи можно использовать не только на уроках, но и внеклассных мероприятиях.

Пояснительная записка.

Эколо́гия (от др.-греч. οἶκος - обиталище, жилище, дом, имущество и λόγος - понятие, учение, наука) - наука об отношениях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.

Уже с давних времён люди стали замечать различные закономерности во взаимодействии животных друг с другом и с окружающей средой. Однако, в те времена даже биология не была отдельной наукой, являясь частью философии.

В Новое время, которое характеризуется подъёмом в области научного знания, экологические закономерности выявлялись учёными-энциклопедистами, например: Р. Бойль - им проведён один из первых экологических экспериментов - влияние атмосферного давления на животных, стойкость к вакууму водных, земноводных и др. пойкилотермных животных.

Экология обычно рассматривается как подотрасль биологии, общей науки о живых организмах. Живые организмы могут изучаться на различных уровнях, начиная от отдельных атомов и молекул и кончая популяциями, биоценозами и биосферой в целом. Экология также изучает среду, в которой они живут, и её проблемы. Экология связана со многими другими науками именно потому, что она изучает организацию живых организмов на очень высоком уровне, исследует связи между организмами и их средой обитания. Экология тесно связана с такими науками, как биология, химия, математика, география, физика, эпидемиология, биогеохимия. Рассмотрим связь экологии и физики.

Ведь физика, внедрение ее результатов в промышленность представляются как один из главнейших источников загрязнения окружающей среды. И действительно, атомная промышленность, энергетика, другие отрасли, широко использующие достижения физики, дают немало примеров отрицательного воздействия на окружающую среду.

Физика - эта наука о природе, поэтому в связи с возрастающим потенциалом технического прогресса и развитием технологии несущих экологическую катастрофу, необходимо рассматривать проблему охраны окружающей среды на уроках именно этого предмета.

Для предотвращения возможных отрицательных последствий вторжения человека в природу необходимо решение ряда научно-технических, социально-политических и других проблем, среди которых одно из первых мест занимают педагогические, воспитательные. Подрастающее поколение еще на школьной скамье должно быть подготовлено к научно обоснованному и бережному отношению к окружающей природной среде. Вот почему идея формирования у школьников экологической культуры приобрела в настоящее время исключительно важное значение.

Экологическое образование и воспитание школьников в процессе обучения физики связано, прежде всего, с формированием у них представлений о целостности природы, взаимосвязи протекающей в ней явлений и их причинной обусловленности, о взаимодействии человека и природы и нарушение вследствие этого некоторого баланса природных процессов. Экологическая направленность преподавания физики усилена главным образом в результате рассмотрения природных явлений, а также влияния человеческой деятельности на окружающий мир. Это позволяет добиться того, чтобы школьники глубже, полнее и правильнее понимали всё более усложняющееся взаимодействия общества и природы, знали об опасности непродуманного вмешательства человека в её жизнь, умели ориентироваться в информации об охране и использовании природных ресурсов, которую они получают из научно-популярной литературы, радио и телепередач, могут оценить экологические последствия некоторых технических решений и использовать свои физические знания для активной защиты окружающей среды.

В связи с этим объектом моей работы является экологическое воспитание в процессе преподавания физики. Предметом - средства и методы экологического воспитания.

Цель работы: поиск путей решения проблемы экологического воспитания в учебно-воспитательном процессе, разработка системы средств и методов экологического воспитания. Так как имеется проблема экологического воспитания, я поставила цель разработать сборник задач по физике с экологическим содержанием для учителя. Разрабатываемый материал систематизирован и разбит на отдельные параграфы.

Систематическое применение предлагаемых задач на уроках физики повышает общий уровень экологической культуры, вызывает интерес к предмету физики и качеству его преподавания.

Экологические задачи и вопросы можно применять по следующим темам:

Механика.

Капля нефти объемом 0,003 мм 3 растекается по поверхности воды, образуя тонкую пленку площадью 300 см 2 . принимая толщину слоя равной диаметру 1 молекулы – 0,0000001 мм, Оцените какую площадь займет растекшаяся нефть объемом 1 м 3 .

Листья, поднятые ветром, за 5 минут, двигаясь равномерно, переместились на расстояние 7500 м. Какова скорость урагана?

Скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца в 300 раз больше скорости движения гоночного автомобиля, мчащегося со скоростью 360 км\ч. Вычислите, исходя из этого, длину земной орбиты и расстояние от Земли до Солнца.

Установлено, что дельфины очень быстроходны. 100 метров, например, они проплывают за 10 секунд. Учитывая, что плотность воды в 800 раз превышает плотность воздуха, как объяснить причину большой скорости плавания дельфинов?

Мелкие морские рыбки ходят стайкой, внешняя форма которой напоминает каплю. Почему образуется такая форма стайки?

Какое значение имеют щетинки на поверхности тела дождевого червя для его передвижения?

Как известно, некоторые птицы во время далеких перелетов, размещаются цепочкой или косяком. В чем причина такого расположения?

Каково назначение плавательных перепонок на лапках утки или гуся?

Почему сильный ветер летом ломает деревья чаще, чем зимой?

Почему овес мало страдает от ветра: почти никогда не ломается, не полегает?

С каким усилием выходит из почвы росток кукурузы?

Прыгательные конечности кузнечика бывают очень длинными. Почему?

Почему нельзя в вытянутой руке удержать тот же груз, что и в согнутой?

Как известно, коренные зубы преодолевают значительно большее сопротивление, чем резцы. Можно, например, в некоторых случаях разгрызть такой орех, который не поддался воздействию резцов. Объясните почему?

Почему черепахи, опрокинутые на спину, обычно не могут самостоятельно перевернуться?

Когда у дерева положение центра тяжести выше: летом или осенью, когда листья опали?

В густом лесу всегда можно встретить поваленные ветром деревья, а в открытом поле, где ветер гораздо сильнее, деревья сваливаются редко. Чем это объясняется?

Какое из деревьев - ель или сосна – находится в более устойчивом положении?

Какое давление может создать оса, когда вонзает жало?

Многие кости животных и человека имеют на концах утолщения. Объясните назначение этих утолщений?

Известно, что бобры часто перегрызают толстые деревья. Почему зубы бобра не тупятся при этом?

Кит хотя и живет в воде, но дышит легкими. Несмотря на наличие легких, кит не проживет и часа, если случайно очутится на суше. Почему?

Если глубоководную рыбу быстро вытащить на поверхность моря, то ее внутренние органы раздуваются и рыба гибнет. Чем это можно объяснить?

Как известно, в костюм водолаза, работающего на большой глубине, все время накачивают воздух, находящийся под большим давлением. Этот воздух противостоит давлению воды на костюм и не дает воде сплющить его. Но ведь воздух в костюме водолаза давит во все стороны с одинаковой силой. Следовательно, водолаз должен испытывать его большое давление, а между тем этого не происходит. В чем здесь дело?

Отчего водолаз испытывает болезненное ощущение только в то время, когда он погружается в воду или поднимается из нее, но не тогда, когда находится на глубине?

Слон может оставаться под водой и дышать через хобот, выступающий над ней. Почему же, когда пробовали подражать слону люди, заменяя хобот длинной резиновой трубкой, плотно прилегающей ко рту, то наблюдалось кровотечение изо рта, носа, ушей, кончавшееся тяжелым заболеванием?

Каким образом слон использует атмосферное давление всякий раз, когда начинает пить воду?

Почему рыбы могут дышать кислородом, растворенным в воде?

Какой воздух богаче кислородом: тот, которым мы дышим, или тот, которым дышат рыбы?

Почему рыбы, живущие в аквариуме, иногда плавают у поверхности воды?

У большинства водорослей тонкие, гибкие стебли. Почему водоросли не нуждаются в твердых стеблях?

Рассчитайте, какую силу давления со стороны атмосферы испытывает человек, поверхность тела которого равна 2 м 2 .

Все видели летом небольших мух, висящих в воздухе как бы неподвижно. Рывком насекомые перескакивают в сторону и снова застывают на месте. Как могут насекомые оставаться неподвижно в одной точке?

Какое значение имеет атмосферное давление для сочленения костей в нашем организме?

Почему на высоких горах действие суставов нарушается: конечности плохо слушаются, легко получаются вывихи?

Зачем при выстреле из орудия артиллерист открывает рот?

В открытых морях и океанах водится весьма интересная рыба прилипало. Эта странная рыба прикрепляется к различным предметам, особенно часто к акулам и кораблям, и держится с такой силой, что ее трудно оторвать. За счет каких сил, прилипало прикрепляется к движущемуся предмету?

Всем известно, что обычная муха свободно ходит по потолку. Сможет ли она так же свободно перемещаться по потолку в безвоздушном пространстве?

За счет какой силы, удерживается зрелый желудь в «чашечке» после отмирания соединительной ткани?

Корова – парнокопытное животное, лошадь – однокопытное. При перемещении по болотистым и топким местам корова легко поднимает ноги, а лошадь – с большим трудом. Почему?

Почему в реке с илистым дном мы больше вязнем на мелком месте, чем на глубоком?

Почему человек, тело которого легче воды, может утонуть, если не умеет плавать, а лошадь и другие животные сразу начинают плавать, даже если до этого ни разу не были в воде?

Какую роль для рыбы играет плавательный пузырь?

Почему водолазная собака легко вытаскивает тонущего человека из воды, но, дотащив его до берега, не может сдвинуть даже с места?

Если понаблюдать за водоплавающими птицами, то можно заметить, что они мало погружаются в воду. Объясните почему?

Семена многих растений имеют легкие крылышки. Каково их назначение?

Некоторые крупные морские птицы часто «сопровождают» суда, преследуя их часами, а то и сутками. При этом обращает на себя внимание тот факт, что эти птицы преодолевают путь совместно с пароходом с малой затратой энергии, летя с большей частью с неподвижными крыльями. За счет какой энергии, перемещаются в этом случае птицы?

Ноги паука не имеют мышечных волокон. Однако паук не только быстро передвигается, но даже прыгает. Чем это можно объяснить?

Почему у одиноко стоящего лиственного растения зимой образуется большой сугроб, хотя на всем окружающем пространстве снежный покров имеет гораздо меньшую толщину? Какую это приносит пользу растениям?

Почему птица, попавшая в колодец, не может из него вылететь?

Почему при падении кошка всегда приземляется на лапы?

Почему человек, попадая в пространство, где давление значительно ниже атмосферного, например, на высокие горы, нередко испытывает боль в ушах и даже во всем теле?

Как работает дыхательный аппарат человека?

На поверхность воды разлили нефть объемом 1 м 3 . Какую площадь займет нефть, если толщину слоя считать равной 1\40 000 мм?

Ученые подсчитали, что на корне пшеничного стебля имеется 10 000 000 волосков, служащих растению для питания. Какова общая длина этих волосков, и какова площадь поперечного сечения волоска, если средняя длина его равна 2 мм, а общий объем их составляет 1,5 см 3 ?

Большинство злаковых растений имеет высокий трубчатый стебель с тяжелым колосом наверху. Каково назначение трубчатого стебля?

Как определить плотность неизвестной жидкости, используя только стакан, воду и весы с разновесами?

При исследовании облака установили, что средний объем капельки воды в нем равен 0,000004 мм 3 . Какая масса воды содержится в облаке объемом 1 м 3 , если в облаке объемом 0,1 см 3 в среднем содержится 140 капелек?

Выйдя из воды, собака встряхивается. Какое явление помогает ей в этом случае освободить шерсть от воды? Ответ объясните.

Лисица, убегая от преследующей ее собаки, часто спасается тем, что делает резкие внезапные движения в сторону как раз в те моменты, когда собака готова схватить ее зубами. Почему собаке трудно поймать лисицу?

Почему при прополке сорняки не следует выдергивать из земли слишком резко даже в том случае, когда они слабо удерживаются в почве?

Каким способом некоторые бобовые растения используют свойство инерции для разбрасывания своих семян?

Какое значение имеют упругие волосы на подошве ног зайца?

Почему при полете крыло бабочки движется медленнее, чем крыло осы?

Чем объяснить большую подвижность мелких животных, по сравнению с более крупными?

«Кто не знает, - писал Галилео Галилей, - что лошадь, упав с высоты трех четырех локтей, ломает себе ноги, тогда как собака при этом не пострадает, а кошка остается невредимой, будучи брошена с восьми - десяти локтей, точно так же как сверчок, упавший с верхушки башни, или муравей, упавший на землю хотя бы из лунной сферы». Почему более мелкие насекомые, падая на землю с большой высоты, остаются невредимыми, а крупные животные гибнут?

Пронаблюдайте за плаванием рыб, пиявок. Каким образом при их движении используется третий закон Ньютона?

Для чего белке нужен большой хвост? А лисе?

Почему щука плавает в реке быстрее других рыб?

Для чего при быстром движении некоторые рыбы прижимают к себе плавники?

Почему трудно держать в руках живую рыбу?

Рыба может двигаться вперед, отбрасывая жабрами струи воды. Объясните это явление.

Какое назначение у водоплавающих птиц имеют перепончатые лапки?

Сидевшая на ветке птица вспорхнула и улетела. Куда и в какой момент отклонилась ветка? Почему?

В чем причина разрушений при землетрясениях?

Человек делает в среднем 15 вдохов в минуту. При каждом вдохе в его легкие поступает 1600 см 3 воздуха. Какая масса воздуха проходит через легкие человека за один час?

Почему крупные капли дождя падают быстрее мелких? (учтите силу сопротивления воздуха).

С высокого обрыва безопаснее прыгать в рыхлую песчаную насыпь, чем на твердую почву. Почему?

Почему суда (танкеры), предназначенные для перевозки нефти, разделены перегородками на отдельные отсеки - танки?

Теплоход при столкновении с лодкой может потопить ее без всяких для себя повреждений. Как это согласуется с равенством действия и противодействия?

За сутки молодой бамбук может вырасти на 86,4 см. на сколько он вырастет за секунду?

Определите скорость течения реки в Волге на участке, где скорость грузового теплохода по течению равна 600 км\сут, а против течения 336 км\сут.

Допустим, что толщина льда в пруду увеличивается в среднем на 5 мм за сутки. Какой станет толщина льда за неделю, если его первоначальная толщина 2 см?

Лиса гонится за зайцем с такой скоростью, что ее импульс равен импульсу зайца. Сможет ли лиса догнать зайца?

Одинаковую ли массу имеют ведро с питьевой водой и такое же ведро, заполненное морской водой?

Для чего хищная птица, камнем падающая с неба, у самой земли расправляет крылья?

В чем принципиальное различие способа передвижения в воде человека и осьминога?

Рассчитайте давление воды: а) на самой большой глубине Тихого океана – 11035м; б) на наибольшей глубине Азовского моря – 14м (плотность воды в нем принять равной 1020 кг\ м 3)

Почему взрыв снаряда под водой губителен для живущих в воде организмов?

Штормовой ветер силой 10 баллов создает давление на преграду около 1000 Па. Определите силу давления на стену дома высотой 5 метров и длиной 10 метров, если ветер дует перпендикулярно поверхности дома?

Сосуды с приставным дном погружены в воду на одинаковую глубину. Дно сосудов отпадает, если налить в каждый из них воды массой 1 кг. Отпадет ли дно, если воду заменить ртутью?

Какую роль при питье играет атмосферное давление?

Какая сила вызывает приливы и отливы в морях и океанах Земли?

Находится ли в состоянии невесомости рыба в воде?

Действует ли сила тяжести на летящего в воздухе стрижа?

Человеческий организм сравнительно долго может переносить четырехкратное увеличение своего веса. Какое максимальное ускорение можно придать космическому кораблю при старте с поверхности Земли, чтобы не превысить этой нагрузки на организм космонавтов? Старт космического корабля считать вертикальным.

Повторяет ли свободная поверхность океана «шарообразность» Земли?

Почему нельзя тушить горящий керосин, заливая его водой?

Льдина плавает в воде. Объем ее надводной части 20 м 3 . Каков объем подводной части?

Как изменился бы уровень воды в океане, если бы растаяли все айсберги?

Какая глубина в море соответствует давлении воды, равному 412 кПа?

Ястреб, масса которого 0,4 кг, воздушным потоком поднят на высоту 70 м. Определите работу силы, поднявшей птицу?

Водосливная плотина Волжской ГЭС во время паводков пропускает каждую секунду объем воды, равный 45 000 м 3 . Зная, что высота плотины 25 м, определите мощность водяного потока.

Расход воды в реке составляет 500 м 3 \с. Какой мощностью обладает поток воды, если уровень воды поднят плотиной на 10 м?

Ученые подсчитали, что кит, плавая под водой со скоростью 27 км\ч, развивает мощность 150 кВт. Определите силу сопротивления воды движению кита.

Какое значение имеют волноломы (сооружения в виде мола), устанавливаемые у морских берегов? Энергия какого тела является причиной разрушения берега? Что является источником энергии этого тела?

Определить кинетическую энергию метеорита массой 50 кг, движущегося со скоростью 40 км\с.

Какой потенциальной энергией обладает дождевая капля массой 20 мг на высоте 2 км.?

Чему равен КПД гидростанции, если расход воды равен 6 м 3 \с, напор воды 20 м, а мощность станции 880 кВт?

Определить полезную мощность водяного двигателя с КПД 20%, если вода падает на его лопасти с высоты 5 метров. Начальная скорость воды на этой высоте 1 м\с. У воды, выходящей из двигателя, скорость 2 м\с, а ежесекундный расход воды 2 м 3 \с.

Почему мы не слышим грохота мощных процессов, происходящих на Солнце?

Продольные или поперечные волны создает в полете птица взмахами своих крыльев?

Даже в полной темноте рыбы обнаруживают приближение опасности с помощью своего тела. Какие волны «видят» рыбы?

Как узнают о надвигающемся землетрясении представители фауны сейсмоопасных районов?

Почему, если человек не увидел взрыва мощного снаряда, взрывная волна застает его врасплох?

Для чего природа наградила человека не одним, а двумя органами слуха – правым и левым ухом?

Установлено, что пчела, летящая со взятком (собранным ею цветочным соком)(в улей, взмахивает своими крылышками в среднем 300 раз в секунду, а ненагруженная – около 440 раз в секунду. Объясните, как опытные пчеловоды узнают по жужжанию пчел, летят ли они с добычей или летят за ней?

Почему не воспринимаем как звук, те колебания воздуха, которые создаются крыльями летящей птицы?

Почему в лесу довольно трудно определить, откуда идет звук?

В хвойном лесу даже при слабом ветре слышится гул. Лес шумит, говорим мы тогда. Шум леса возникает, главным образом, не от трения отдельных хвоинок одна о другую. А от чего же?

На каком расстоянии от корабля находится айсберг, если посланный гидролокатором ультразвуковой сигнал был принят обратно через 2,8 с? Скорость звука в воде принять равной 1500 м\с.

За последние годы зарегистрировано очень много случаев столкновения птиц с турбовинтовыми и турбореактивными самолетами. Иногда случается, что птицы просто «атакуют» аэропорты. Чем это можно объяснить?

Крылья пчелы колеблются с частотой 240 Гц. Сколько взмахов крыльями сделает пчела, пока долетит до цветочного поля, расположенного на расстоянии 500 м, если она летит со скоростью 4 м\с.

Вблизи рудного месторождения период колебаний маятника изменился на 0,1%. Плотность руды в месторождении 8 г\см 3 . Оценить радиус месторождения, если средняя плотность Земли 5,6 г\см 3 .

Почему летучие мыши, даже в полной темноте не натыкаются на препятствия?

Случайно залетая в окно, летучая мышь часто садится людям на голову. Почему?

Зрение у летучих мышей, как известно, очень плохое, и ориентируются они лишь благодаря ультразвуковому локатору. С его помощью мыши удивительно точно определяют местоположение даже самых маленьких насекомых и ловят их на лету без промаха. Но иногда бывают и неудачи. И, как правило, с бабочками. Почему ультразвуковой локатор летучей мыши не всегда обнаруживает их?

Каково назначение двух больших шарообразных пузырей, расположенных по бокам головы лягушки?

Какое значение для многих животных имеет подвижность ушных раковин?:

Известно, что в момент опасности ящерица круглоголовка быстро зарывается в грунт. Как она это делает?

На длину волны или частоту реагирует человеческое ухо?

Определить максимальную и минимальную длины волн, воспринимаемых человеком. Скорость звука 340 м\с, граничные частоты 20Гц и 20 000 Гц.

Вблизи прямолинейного участка берега моря на расстоянии L от него

произошёл взрыв. Считая, что дно моря слабо отличается от наклонной плоскости, найдите длину участка берега, до которого дойдут волны, порождённые взрывом. Считать, что глубина моря в месте взрыва достаточно мала.

Осьминоги, кальмары, каракатицы перемещаются выбрасывая с силой воду, которую они набирают через отверстие в мантии. Где в технике используют такой же принцип движения?

Молекулярная физика

Где больше атомов: в стакане воды или в стакане ртути?

Озеро со средней глубиной 5 метров и площадью 4 км 2 «посолили», бросив кристаллик поваренной соли массой 10 мг. Спустя длительное время из озера зачерпнули стакан воды объемом 200 см 3 . Сколько ионов натрия оказалось в этом стакане?

При каком объеме спортивного зала количество молекул в воздухе внутри зала в 100 раз превышает количество атомов в железной штанге массой 100 кг? Считайте, что воздух находится при нормальных условиях.

При комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении допускается вытекание метана в бытовой газовой плите не более 1,1∙10 -8 м 3 . Определите количество молекул газа, появившихся в комнате вследствие такого вытекания, если плита была включена в течение трех часов.

В помещении площадью 100 м 3 и высотой 4 м разлит 1 л ацетона. Сколько молекул ацетона содержится в 1 м 3 воздуха, если весь ацетон испарился и равномерно распределился по помещению? Химическая формула ацетона (СН) 2 СО.

Объясните, почему при капиллярном методе контроля качества сварки для выявления сквозных дефектов используют керосин?

Морское животное кальмар при нападении на него выбрасывает темно – синюю защитную жидкость. Почему через некоторое время пространство, заполненное этой жидкостью, даже в спокойной воде становится прозрачным?

Свежий, хотя и невидимый, след (например, зайца) собака берет. Однако со временем она его учуять не может. Объясните это явление.

Почему бидон с керосином часто бывает покрыт снаружи тонким слоем керосина?

Почему аромат цветов мы чувствуем на расстоянии?

Если в летний солнечный день измерить температуру голой почвы и находящейся неподалеку почвы, покрытой растениями, то окажется, что голая почва нагрета сильнее. Но если же в этих местах измерить температуру почвы ночью, то, наоборот, почва под растениями будет иметь более высокую температуру, чем голая. Чем это объяснить?

Почему утки в сильный мороз охотно лезут в воду?

Понижается ли температура тела медведя во время зимней спячки?

Ящерицы и некоторые другие мелкие животные, обитающие в пустынях, в самое жаркое время дня забираются на верхушки кустарников. Почему?

Зимой на ветру нам гораздо холоднее, чем в затишье. Будет ли при этом разница в показаниях температур?

Каким образом киты, моржи, тюлени, живущие в воде с вечно плавающими льдами, постоянно сохраняют высокую температуру тела (38-40 0 С)?

Почему северные олени не замерзают даже в большой мороз? Что защищает их от холода?

Почему мелкие организмы нуждаются в более совершенной защите от потери тепла, чем крупные?

С какой целью в северных районах пригибают кусты малины на зиму к земле?

Чем можно объяснить, что некоторые виды птиц (тетерева, глухари, рябчики, куропатки и др.) зарываются в снежные сугробы и там проводят иногда по нескольку суток?

Почему у полярных лисиц уши значительно меньше, чем у лисиц, живущих в умеренном климате?

Почему после сильного шторма вода в море становится теплее?

Во время ледохода вблизи реки холоднее, чем вдали от нее. Почему?

Почему во влажном воздухе зной переносить труднее, чем в сухом?

С какой целью семена озимой пшеницы зарываются в почву несколько глубже, чем семена яровой пшеницы?

Почему опасна для растений гололедица?

В сильный мороз птицы чаще замерзают на лету, чем сидя на месте. Чем это можно объяснить?

Почему в холодную погоду многие животные спят, свернувшись в клубок?

Каково назначение толстого подкожного слоя жира у китов, тюленей и других животных, обитающих в водах полярных морей?

Почему в пустынях очень большая суточная амплитуда температуры?

Зачем в станах Азии местные жители во время сильной жары носят шапки-папахи и ватные халаты?

Что приносит вред растениям, особенно злаковым: обильный снег или бесснежная зима?

Почему животные, живущие в холодных странах, имеют более густой волосяной покров, чем животные, обитающие в жарких странах?

Если весной или осенью ожидается ясная ночь, садовники разводят костры, дающие много дыма, обволакивающего растения. Зачем?

В сильный мороз птицы чаще замерзают на лету, чем сидя на месте. Как вы думаете, почему?

Для каких растений наиболее опасны весенние заморозки: для высаженных на темных почвах или на светлых?

Почему на морозе вспотевшую от работы лошадь покрывают одеялом или шубой?

Чем объяснить, что при наступлении засухи листья у многих растений скручиваются?

Листья большинства растений пустыни покрыты густыми серебристыми волосками (полынь, песчаная акация и пр). как это влияет на скорость испарения воды растениями?

Почему у многих растений пустыни вместо листьев колючки или шипы?

Отчего даже в пасмурные, но не дождливые дни трава, скошенная на лугу, высыхает быстрее, чем трава, скошенная в лесу?

После боронования почва меньше испаряет влагу. Почему?

Почему в сильную жару собака высовывает язык?

При извержении вулкана на острове Кракатау в Индонезии (1883 г) было выброшено огромное количество мельчайшей пыли. Почему эта пыль находилась в атмосфере в течение нескольких лет?

Если не работает вентиляция, мельчайшая древесная пыль в столярном цехе часами «висит» в воздухе даже после выключения деревообрабатывающих станков. Почему?

Почему баллон с любым сжатым газом представляет большую опасность при пожаре?

Какое давление должен выдерживать газовый баллон объемом 50 л, чтобы при температуре 25 0 С в нем можно было хранить 2 кг метана (СН 4)?

Бутылка, наполненная газом, плотно закрыта пробкой площадью сечения 2,5 см 2 . До какой температуры надо нагреть газ, чтобы пробка вылетела из бутылки, если сила трения, удерживающая пробку, 12Н? Первоначальное давление воздуха в бутылке и наружное давление одинаковы и равны 100 кПа, а начальная температура – 3 0 С.

Что является причиной сильного нагревания и сгорания искусственных спутников Земли при вхождении их в нижние слои атмосферы?

Автомобили, самолеты, мотоциклы красят нитролаком, который дает ровную блестящую поверхность. Какую цель, кроме красоты, преследуют при этом?

Спичка загорается при трении ее о коробок. Она вспыхивает и при внесении ее в пламя свечи. В чем сходство и различие причин, приведших к воспламенению спички в обеих случаях?

Поздней осенью можно наблюдать такое явление. Выпал снег. Прошел день, другой – наступило потепление – снег растаял. Но несмотря на то, что мороз был -1-2 0 С, многие растения остались зелеными. Как им удалось устоять? Ведь они на 80% состоят из воды.

Зубы человека состоят из твердого вещества – дентина, а поверхность их покрыта слоем еще более твердой, но хрупкой эмали. Почему зубы портятся, если после горячей пищи принимать холодную и наоборот?

Почему роса на листьях многих растений собирается в капли, а не растекается по всему листу?

Некоторые мелкие насекомые, попав под воду, не могут выбраться наружу. Чем это объясняется?

На озере или в пруду вы, вероятно, не раз наблюдали насекомых – водомерок, которые, перебирая своими длинными лапками, быстро бегают по воде. Они не плавают, а именно бегают, касаясь воды только кончиками ног. Объясните, почему их лапки не погружаются в воду, а опираются на нее, как на твердую поверхность?

Почему перед дождем ласточки летают низко?

Почему города, в которых воздух загрязнен пылью и дымом, получают меньше солнечной энергии?

Почему в летний день температура воды в водоемах ниже температуры песка на берегу? А как бывает ночью?

Почему вентиляторы для очистки воздуха обычно помещают у потолка?

Почему в прудах, лунках, озерах лед появляется вначале на поверхности?

Зачем на зиму приствольные круги земли у плодовых деревьев покрывают слоями торфа, навоза или древесных опилок?

Почему снегозадержание, проводимое на полях в засушливых областях страны, не только хорошее средство накопления влаги в почве, но и средство борьбы с вымерзанием озимых посевов?

Почему зимой воробьи сидят «нахохлившись»?

Как образуются бризы?

Почему грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый?

Какие почвы лучше прогреваются солнечными лучами: черноземные или подзолистые, имеющие более светлую окраску?

Почему вода в открытых водоемах нагревается солнечными лучами медленнее, чем суша?

Кварцевая посуда прочна и никогда не лопается. Кварца на Земле много. Почему же не делают посуду из кварца?

Для чего нужны двойные оконные рамы? Станет ли в помещении теплее зимой, если промежуток между рамами значительно увеличить?

Теплый воздух, как известно, поднимается вверх. Почему же на высоте 10 км держится температура -50 0 С?

Почему близость водоемов влияет на температуру воздуха?

Почему климат островов более мягкий, чем климат внутренних частей материков?

Тетерев зимой, отправляясь ко сну, камнем падает с дерева и застревает в снегу. Что произошло с потенциальной энергией птицы?

Известно, что температура выхлопных газов мотоцикла на выходе из глушителя в несколько раз ниже температуры, достигаемой в цилиндре двигателя. Почему?

Удельная теплота сгорания сосновых дров несколько выше, чем березовых. Почему же выгоднее купить кубометр березовых дров, а не сосновых? (Будем считать цену дров одинаковой)

Что нужно сделать для быстрого охлаждения предмета поместить его в снег или измельченный лед?

На какую высоту можно было поднять гирю массой 1 кг за счет энергии, которая выделяется при охлаждении до 0 0 С стакана кипятка объемом 196 см 3 ?

Электрическая лампа мощностью 60 Вт опущена в прозрачный калориметр, содержащий воду массой 600г. За 5 минут вода нагрелась на 4 0 С. Какую часть энергии, потребляемой лампой, калориметр пропускал наружу в виде излучения?

Почему при сильных морозах трещат деревья?

Почему космические корабли и ракеты снабжаются обшивкой их тугоплавких металлов?

Почему роса обильнее после жаркого дня?

Почему ожоги кипящим маслом всегда сильнее, чем ожоги кипящей водой?

Сравните температуру воды у основания водопада с ее температурой у его вершины. Высота водопада 60м. считать, что вся энергия падающей воды идет на ее нагревание.

Двигатель мощностью 75 Вт в течение 5 мин вращает лопасти винта внутри калориметра, в котором находится вода массой 5 кг. Вследствие трения о воду лопастей винта вода нагревается. Считая, что вся теплота, выделенная при трении пошла на нагревание воды, определите, на сколько градусов она нагрелась.

Двигатель мощностью 15 кВт потребляет в час нефть массой 15 кг. Определите КПД машины.

Некоторая установка, развивающая мощность 30 кВт, охлаждается проточной водой, текущей по спиральной трубке сечением 1 см 2 . При установившемся режиме проточная вода нагревается на 15 0 С. Определите скорость течения воды, предполагая, что вся энергия, выделяющаяся при работе установки, идет на нагревание воды.

Почему пар обжигает сильнее воды той же температуры?

Какие дрова – березовые, сосновые или осиновые – при полном сгорании выделяют больше теплоты, если все они одинаково просушены и массы их равны? Удельная теплота сгорания осины около 1,3∙10 7 Дж\кг.

В топке котла парового двигателя сожгли торф, массой 20 т. Какой массой каменного угля можно было бы заменить сгоревший торф? Удельную теплоту сгорания торфа принять равной 1,5∙10 7 Дж\кг.

Какое количество нефти нужно сжечь на тепловой электростанции, чтобы по телевизору мощностью 90 Вт посмотреть полуторачасовой фильм? Считать КПД электростанции равным 35%.

Температура горения некоторого химического топлива в воздухе при нормальном давлении 1500 К. Каков максимально возможный КПД тепловой машины, использующей данное топливо? Роль холодильника выполняет окружающий воздух с температурой 300К. найти мощность двигателя, если в окружающий воздух ежесекундно рассеивается количество теплоты 20 кДж.

В камере сгорания двигателя, работающего на смеси кислорода с водородом, образуются горячие водяные пары при давлении 8,32·10 7 Па. Масса паров воды 180 г. объем камеры сгорания 0,002 м 3 . определить максимальный КПД такого двигателя, если температура отработанных паров 1000К.

В Киевском научно-исследовательском институте экспериментального проектирования создана гелиоустановка для получения горячей воды на нужды сельскохозяйственных комплексов. Солнечные лучи нагревают циркулирующую в гелиоприемнике жидкость, которая передает тепло воде, поступающей к потребителю. Суточная производительность установки – 3 тонны воды, нагретой от 10º до 60ºС. Какое количество дров экономится за 1 месяц (30 дней) работы такой установки?

За время 1 час в холодильнике превращается в лед при температуре 0 0 С масса воды 3,6 кг, имевшая начальную температуру 20 0 С. Какая мощность потребляется холодильником от электросети, если он отдает в окружающее пространство в единицу времени энергию 840 Дж\с?

На зимней дороге при температуре снега -10 0 С автомобиль в течение 1 минуты 6 секунд буксует, развивая мощность 12 кВт. сколько снега растает при буксовании автомобиля, если считать, что вся энергия, выделившаяся при буксовании, идет на нагревание и плавление льда.

Смогли бы мы наблюдать, привычные нам, изменения в природе весной, если бы удельная теплота плавления льда была бы такой же маленькой, как у ртути?

Почему агроном дал указание полить вечером огородные культуры, когда по радио передали сообщение о том, что ночью будут заморозки? Ответ объясните.

Вода в стакане замерзает при охлаждении до 0 0 С. Почему же в некоторых облаках, представляющих собой скопление маленьких капелек воды, вода не замерзает и при более низких температурах (например, при -5 0 С)?

Какое количество снега при температуре 0 0 С растает под колесами автомобиля, если он буксует в течение 20с, а на буксовку идет 50% всей мощности? Мощность автомобиля равна 1,7∙10 4 Вт.

Определить, сколько потребуется кокса, чтобы нагреть 1,5 т железного лома от 20 0 С до температуры плавления. КПД плавильной печи 60%.

Почему вода в водоемах начинает замерзать с поверхности?

Почему скошенная трава быстрее высыхает в ветреную погоду, чем в тихую?

При выходе из реки после купания мы ощущаем холод. Почему?

Зачем на морозе вспотевшую после езды лошадь накрывают попоной?

Сырые дрова горят хуже, чем сухие. Почему?

За 5 суток полностью испарилось 5∙10 -2 кг воды. Сколько в среднем молекул вылетало с поверхности воды за 1 секунду?

Чем объяснить появление инея зимой на оконных стеклах? С какой стороны он появляется?

Как объяснить образование облачного следа за реактивным самолетом, летящим на большой высоте?

Какое значение в жизни растений имеет явление смачивания?

Гейзеры можно рассматривать как большие подземные резервуары, наполненные грунтовой водой и прогреваемые земным теплом. Выход из них на поверхность Земли осуществляется через узкий канал, который в «спокойный» период практически целиком заполнен водой. Считая, что «активный» период наступает, когда в подземном резервуаре закипает вода, и что во время извержения канал заполнен только паром, который выбрасывается наружу, оценить, какую часть воды теряет резервуар гейзера во время одного извержения. Глубина канала 90м, теплота испарения воды 2,26∙10 6 Дж\кг, теплоемкость воды 4,2∙10 3 Дж\(кг∙К)

Почему двигатели внутреннего сгорания не используются в подводной лодке при подводном плавании

Отражается ли неполное сгорание топлива в ДВС на его КПД; на окружающей среде?

Автомобиль движется со скоростью 72 км\ч. Мощность двигателя 600 к Вт, его КПД равен 30%. Определите расход бензина на 1 км пути.

Температура газов, образующихся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя автомобиля, 800 0 С; температура выхлопных газов 80 0 С. Расход топлива на 100 км при скорости 90 км\ч равен 10 -2 м 3 ; теплота сгорания топлива 3,2 ∙10 10 Дж\м 3 . Какую мощность мог бы развить двигатель, если бы он представлял собой идеальную тепловую машину, работающую с максимально возможным КПД?

Из-за несовершенства теплоизоляции холодильник получает от воздуха в комнате количество теплоты 420 кДж за время 1 час. Температура в комнате 20 0 С. Какую минимальную мощность должен потреблять холодильник от сети, чтобы поддерживать внутри холодильного шкафа температуру -5 0 С?

Газовая нагревательная колонка потребляет 1,2 м 3 метана (СН 4) в час. Найти температуру подогретой воды, если вытекающая струя имеет скорость 0,5 м\с. Диаметр струи 1 см, начальная температура воды и газа 11 0 С. Газ в трубке находится под давлением 1,2 атм. КПД нагревателя 60%.

Человек чувствует себя комфортно при относительной влажности, равной 40-60%. Почему может возникнуть ощущение изнурительной жары при температуре воздуха 25 0 и относительной влажности 80-90%, в то время как при температуре 30 0 С и влажности 30% самочувствие может быть хорошим?

На море при температуре воздуха 25 0 С относительная влажность равна 95%. При какой температуре можно ожидать появление тумана?

На улице идет мокрый снег. Как определить процентное содержание воды в нем?

Над поверхностью моря при температуре 25 0 С относительная влажность воздуха оказалась равной 95%. При какой температуре можно ожидать появление тумана?

При какой температуре воздуха его относительная влажность равна 50%, если известно, что в состояние насыщения водяные пары, содержащиеся в воздухе, переходят при 7 0 С?

Вечером при температуре воздуха 2 0 С относительная влажность равна 60%. Выпадет ли ночью иней, если температура воздуха снизится до -3 0 С; до -4 0 С; до -5 0 С?

Какой воздух легче – сухой или влажный при одном и том же давлении?

В капиллярах песчаных почв при температуре 20 0 С вода поднимается на высоту 1,5 м. Чему равен диаметр почвенных капилляров? Смачивание считать полным.

В засуху слежавшаяся почва высыхает сильно, а вспаханная слабо. Почему?

За один вдох в легкие человека попадает воздух объемом 0,5 л. сколько молекул кислорода содержится в таком объеме воздуха, если доля кислорода в нем составляет 20%?

Какую массу нефти нужно сжечь на тепловой электростанции, чтобы по телевизору мощностью 250 Вт посмотреть фильм продолжительностью 1,5 часа? КПД электростанции 35%

Электричество и магнетизм

Является ли электрическим током молния, возникшая между облаком и Землей; между облаками?

Как электрическое поле «борется» с пылью?

Почему огнеопасные объекты, например, пороховые склады, иногда покрывают металлической заземленной сеткой?

Как защитить работников лаборатории, в которой экспериментируют с большими электростатическими зарядами, от действия электрического поля этих зарядов?

Если любое проводящее тело, в том числе и человеческое, изолировать от земли, то его можно зарядить до большого потенциала. Так, с помощью электростатической машины тело человека можно зарядить до потенциала в десятки тысяч вольт. Оказывает ли электрический заряд, размещенный в таком случае на теле человека, влияние на нервную систему?

Каких трех представителей рыб часто называют живыми электростанциями? Как велико напряжение создаваемое ими?

Франклин говорил, что разрядом электричества от батареи он не мог убить мокрую крысу, в то время как сухая крыса мгновенно погибла от такого же разряда. Чем это вызвано?

Какие изменения вызывает ток в теле человека?

Почему случайное прохождение тока через две близко расположенные точки тела, например, два пальца одной и той же руки, ощущается не только этими пальцами, но и всей нервной системой?

Почему опасно касаться мачт высокого напряжения, ведь провода с током отделены от мачт целыми гирляндами изоляторов?

Молния чаще всего ударяет в деревья с глубоко проникающими в почву корнями. Почему?

Многовековой опыт показывает, что молния чаще всего ударяет в высокие лиственные деревья, главным образом, одиноко стоящие. Следовательно, такие деревья представляют для атмосферного электричества хороший проводник. Почему же человека, застигнутого грозой, предупреждают, чтобы он не скрывался под деревьями? Почему громоотвод отводит от человека молнию, а дерево, наоборот, привлекает к нему?

Бывают случаи, когда птицу, сидящую на проводе линии электропередачи, убивает током. При каких обстоятельствах это может произойти?

Писатель Б. Житков описывает такой случай: «Однажды в начале лета я ехал верхом поймой реки. Небо было одето тучами, собиралась гроза. И вдруг я увидел, что кончики ушей лошади начали светиться. Сейчас над ними образовались, будто пучки голубоватого огня с неясными очертаниями. Огоньки эти точно струились. Затем струи света побежали по гриве лошади и по ее голове. Все это продолжалось не более минуты. Хлынул дождик, и удивительные огни исчезли». Объясните это явление природы.

Как правило, уличная пыль, поднимаясь в воздухе, заряжается положительно. Каким электрическим зарядом должна обладать краска, чтобы препятствовать оседанию пыли на стены зданий?

Начертите в тетради таблицу: Впишите, какие виды энергии используются для получения электрического тока при работе: аккумулятора, фотоэлемента, ТЭЦ, ГЭС, термоэлемента, солнечной батареи, гальванического элемента, ветродвигателя.

Механическая	Внутренняя	Химическая	Световая

1. Можно ли на место перегоревшего предохранителя вставить толстую проволоку или пучок медных проволок («жучок»)? Почему?

   На здании школы установлен ветряной двигатель, вращающий вал электрогенератора мощностью 0,6 кВт. Сколько ламп, рассчитанных на напряжение 12 В и силу тока 2А, может питать эта ветроэлектростанция?

   Источник тока, установленный на велосипеде, вырабатывает ток для двух ламп, сила тока в каждой лампе 0,28 А при напряжении 6В. Определите мощность генератора и работу тока за 2часа.

   Почему при работе на токарном или сверлильном станке с неправильно заточенным или затупленным инструментом увеличивается расход электроэнергии?

   Два троллейбуса с одинаковыми электродвигателями движутся одновременно один с большей, другой с меньшей скоростью. У какого из них работа электрического тока больше, если считать, что сопротивление движению и время движения в обоих случаях одинаковы?

   В горном ауле установлен ветряной двигатель, приводящий в действие электрогенератор мощностью 8кВт. Сколько лампочек мощностью 40 Вт можно питать от этого источника, если 5% мощности расходуется в подводящих проводах?

   До какого значения необходимо повышать напряжение в линии электропередачи сопротивлением 36 Ом, чтобы от электростанции мощностью 5Мвт было передано 95% электроэнергии?

   С каким поперечным сечение необходимо взять проводник для строительства линии электропередачи от электростанции до потребителя общей длиной 4 км, чтобы передавать потребителю ток мощностью 10 кВт? Напряжение в линии 300 В, допустимые потери при передаче 8%

   От подстанции к потребителю передается мощность 62 кВт. Сопротивление линии 5 Ом. Для случаев осуществления передачи при напряжении 620 В и 6200В определить: какую мощность получи потребитель; напряжение у потребителя.

   На концах двухпроводной линии электропередачи длиной 175 метров мощность переменного тока 24 кВт при напряжении 220В. Вычислить потери мощности в этой линии, если она изготовлена из медного провода с площадью поперечного сечения 35 мм 2 .

   Каковы причины потерь мощности в трансформаторе?

   Для чего к корпусу автоцистерны, предназначенной для перевозки бензина, прикреплена массивная цепь, несколько звеньев которой волочатся по земле?

   Предложите проект установки, позволяющей с помощью электрического поля осуществить улавливание пыли, дыма.

   Почему нижний конец молниеотвода нужно закапывать поглубже, где слои земли всегда влажные?

   Почему птицы могут безопасно сидеть на проводах высоковольтных линий электропередач?

   Почему в сырых помещениях возможно поражение человека электрическим током даже в том случае, если он прикоснется к стеклянному баллону электрической лампочки?

   Почему при возникновении пожара в электроустановках нужно немедленно отключить рубильник?

   Почему нельзя гасить огонь, вызванный электрическим током, водой или обычным огнетушителем, а необходимо применять сухой песок или пескоструйный огнетушитель?

   С каким действием электрического тока мы сталкиваемся, когда при грозовых разрядах в воздухе образуется озон?

   Почему вблизи того места, где оборванный провод высокого напряжения соприкасается с землей, рекомендуется стоять на одной ноге?

   В одном из своих произведений известный русский писатель В.К. Арсеньев так описывает поведение шаровой молнии, медленно плывущей по воздуху: «..шар всячески избегает соприкосновения с ветвями деревьев, обходит каждый сучок, каждую веточку или былинку». Объясните причины такого движения.

   Для очистки воздуха от пыли на некоторых производствах применяют электростатические фильтры. В этих фильтрах создают сильно неоднородное поле. Все ли пылинки притягиваются к электроду, у которого напряженность поля максимальна?

   Наблюдающиеся в природе молнии характеризуются следующими средними величинами: сила тока 15 кА, разность потенциалов (между двумя облаками или облаком и Землей) 10 5 В, продолжительность 0,02 сек. Число молний на всем земном шаре в среднем достигает 100 молний в секунду. Оцените по этим данным среднюю мощность одной молнии и всех молний вместе. Сравните последнюю величину с мощностью Красноярской ГЭС – одной из крупнейших в мире станций 5∙10 6 к Вт.

   Какой электроемкостью обладает Земля? Радиус Земли 6400 км.

   Почему экран работающего телевизора покрывается пылью больше, чем все другие тела в комнате?

   Почему иногда недалеко от места удара молнии могут расплавиться предохранители в осветительной сети и повредиться чувствительные электроизмерительные приборы?

   Почему электрические лампы накаливания чаще всего перегорают при включении и очень редко при выключении?

   В сочинении французского физика Араго «Гром и молния» приводится много случаев перемагничивания компасной стрелки, намагничивания стальных предметов действием молнии. Как можно объяснить эти явления?

   Вследствие короткого замыкания загорелись провода. Почему их нельзя гасить водой или огнетушителем до того, пока загоревшийся участок не будет отключен от сети?

   Для чего на электрифицированных железных дорогах положительный полюс источника напряжения соединяют с воздушным проводом, а отрицательный – с рельсами?

   Сколько электроэнергии нужно затратить для получения из воды водорода объемом 2,5 л при температуре 25 0 С и давлении 10 5 Па, если электролиз ведется при напряжении 5В, а КПД установки равен 75%?

   Почему для уменьшения потерь электроэнергии на коронный разряд в линиях электропередачи высокого напряжения применяют провода возможно большего диаметра? Почему потери электрической энергии на коронный разряд резко возрастают при плохой погоде – сильных туманах, дождях и снегопадах?

   Во сколько раз уменьшаются потери энергии в линии электропередачи при повышении напряжения в 50 раз?

   Как можно избежать аварии, связанной с перегоранием обмотки сверхпроводящего соленоида?

   Почему наличие очень высокого напряжения во вторичной обмотке повышающего трансформатора не приводит к большим потерям энергии в самой обмотке?

   Почему при увеличении нагрузки (уменьшения сопротивления) во вторичной цепи трансформатора возрастает потребляемая мощность?

   На какой частоте суда передают сигнал бедствия SOS, если по международному соглашению длина волны должна быть 600м?

   Как можно защитить людей от вредного влияния внешних электрических полей?

   Какие органы человека создают вокруг себя магнитное поле?

   Как известно, летучие мыши ориентируются в пространстве посредством ультразвука. Каких вы знаете животных, которые ориентировались бы в пространстве с помощью электромагнитных волн?

Оптика.

Каким действием света вызывается образование хлорофилла в листьях растений, загар тела человека и потемнение фотопленки?

Приведите пример химического действия света на физическое тело.

Приведите пример, показывающий, что тела, на которые падает свет, нагреваются.

Назовите известные вам действия света на физические тела.

Почему учащиеся в классах должны сидеть так, чтобы окна были слева?

В солнечный день длина тени на земле от елочки высотой 1,8м равна 90 см, а от березы – 10м. Какова высота березы?

Почему на лампы дневного света можно смотреть спокойно: они не «режут» глаза?

Фотографировать тигра с расстояния менее 20 м опасно. Какой размер может иметь камера-обскура с отверстием диаметром в 1 мм, чтобы тигр на фотографии был полосатым? Расстояние между полосами на шкуре тигра равно 20 см.

Для наблюдения за морскими животными в днище судна сделан иллюминатор, диаметр которого 40 см много больше толщины стекла. Определить площадь обзора дна из этого иллюминатора, если расстояние от него до дна 5м. показатель преломления воды равен 1,4.

Освещенность рабочего места для ювелирных работ, согласно нормам, должна быть не менее 100 лк. На какой минимальной высоте от рабочего места должна быть помещена лампа, сила света которой 100 кд?

Какой вред в солнечный день могут причинить листьям растений попавшие на них капельки воды?

Иногда линзу называют «зажигательным стеклом». К каким линзам, такое название применить нельзя? Почему?

Ранним утром Солнце, отраженное от поверхности спокойной воды, слепит глаза, а в полдень на изображение Солнца в воде можно смотреть даже без темных очков. Почему?

Почему крылья стрекоз имеют радужную окраску?

Объяснить причины появления двойной радуги. Каково чередование цветов в первой (основной) и второй радуге?

В жарких пустынях иногда наблюдается мираж: вдалеке «возникает» поверхность водоема. Какими физическими явлениями обусловлен такой мираж?

Чувствительность сетчатки глаза к желтому свету с длиной волны 600 нм составляет 1,7·10 -18 Вт. Сколько фотонов должно падать ежесекундно на сетчатку, чтобы свет был воспринят?

Чем более высокое напряжение подают на рентгеновскую трубку, тем более жесткие (т.е. с более короткими волнами) лучи испускает она. Почему? Изменится ли жесткость излучения, если, не меняя анодного напряжения, изменить накал нити катода?

Если смотреть с берега на плавающую в реке рыбу, то часто, даже зная эту рыбу, можно ошибиться в ее названии. В особенности часты ошибки, когда рыба широкая и плоская: ее вертикальные размеры несколько сокращаются, а горизонтальные остаются без изменения. Например, лещ кажется в воде не таким плоским, и его легко принять за другую рыбу. Чем это объясняете?

Объясните с точки зрения оптики выражение «Ночью все кошки серы»

Почему если нырнуть под воду, все предметы кажутся расплывчатыми с неясными контурами, а очень мелкие предметы вообще не видны?

Существуют организмы (например, личинка перистого комара), которых в воде не видно из-за прозрачности. Но глаза у таких существ-невидимок хорошо заметны в виде черных точек. Почему этих существ не видно в воде? Почему глаза у низ не прозрачные? Останутся ли они невидимыми в прозрачном воздухе?

В прибрежных водах Северной и Южной Америки живет любопытная рыбка четырехглазка. Каждый ее глаз поделен на две половинки – два зрачка, но хрусталик один. Зачем рыбке такое строение глаза?

Зрачки у лошадей расположены горизонтально, а у кошек и лисиц наоборот, - вертикально. Объясните, почему?

Как известно, куры с наступлением темноты совсем перестают видеть, а совы, наоборот, могут пользоваться зрением только с этого момента – они ничего не видят днем. Знаете, ли вы, чем объясняются особенности зрения этих птиц.

Правильно ли утверждение, что заяц, не поворачивая головы, видит предметы, находящиеся сзади?

Почему сокол может видеть на громадном расстоянии?

Почему большинство обитателей Крайнего Севера белого цвета, а те, окраска которых иная, например белка, заяц, меняют ее зимой на белую?

Почему насекомые, живущие в полярных областях и высокогорных районах, имеют преимущественно темную окраску?

В густом еловом лесу нет ни красных, ни синих, ни желтых цветов, одни белые или бледно-розовые. Чем это объясняется?

Какая окраска рыб помогает им маскироваться от врагов?

Ядерная физика.

Почему природный уран не является атомным горючим, а его хранение не связано с опасностью взрыва?

Почему радиоактивные препараты хранят в закрытых толстостенных контейнерах? В свинцовых контейнерах?

Месторождениями радиоактивных элементов всегда сопутствует свинец. Известно, что ториевый ряд заканчивается изотопом свинца 208 Pb (232 Th→ 208 Pb). Считая возраст ториевой руды равным 4·10 9 лет (порядка возраста солнечной системы), определить массу свинца, появившегося в этой руде из тория массой 1 кг.

Подводная лодка « Наутилус» (США) имеет мощность топливных установок 14,7 МВт, КПД 25%. Топливом служит обогащенный уран массой 1 кг, при делении ядер которого выделяется энергия 6,9·10 13 Дж. Определить запас горючего, необходимого для годового плавания лодки.

Средняя поглощенная доза излучения сотрудником, работающим с рентгеновской установкой, равна 7 мкГр за 1 час. Опасна ли работа сотрудника в течение 200 дней в году по 6 часов в день, если предельно допустимая доза облучения равна 50 мГр в год?

Почему природный уран не является атомным горючим и хранение его не связано с опасностью взрыва?

При взрыве атомной бомбы (М=1 кг плутония 242 Рu) получается одна радиоактивная частица на каждый атом плутония. Предполагая, что ветры равномерно перемешивают эти частицы в атмосфере, подсчитать число радиоактивных частиц, попадающих в объем 1 дм 3 воздуха у поверхности Земли. Радиус Земли принять равным 6∙10 6 м.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

Л.А. Кирик. Механика. Давление жидкостей и газов. 7 класс. Самостоятельные и контрольные работы. Илекса. Гимназия. Москва-Харьков. 1998

Л.А.Кирик. МКТ. Свойства газов. Термодинамика. Пары, жидкости и твердые тела. 10 класс. Самостоятельные и контрольные работы Илекса. Гимназия. Москва-Харьков. 1998

Л.А.Кирик. Электричество и магнетизм. 10 – 11 класс. Самостоятельные и контрольные работы Илекса. Гимназия. Москва-Харьков. 1998

Л.Э Генденштейн; Л.А.Кирик. И.М. Гельфгат. Решения ключевых задач по физике для основной школы. Илекса. Москва. 2005

В.И.Лукашик. Физическая олимпиада. Москва. Просвещение. 1987.

И.Ш.Слободецкий, В.А.Орлов. Всесоюзные олимпиады по физике. Москва. Просвещение. 1982

3800 задач для школьников и поступающих в вузы. Москва. Дрофа. 2000

И.М.Варикаш., Б.А.Кимбар, В.М.Варикаш. Физика в живой природе.» Народная асвета». Минск., 1967

А.В.Перышкин. Сборник задач по физике к учебникам А.В.Перышкина «Физика – 7,8,9». Москва. Экзамен. 2006.

В.И. Лукашик, Е.В.Иванова. Сборник задач по физике 7-9 кл. Москва. Просвещение, 2005г.

Ответы и решения.

Уважаемые коллеги! В этом разделе кроме ответов и решений задач вы, несомненно, найдет много интересных фактов, которые Вам помогут в дальнейшей работе.

Механика.

4. Люди давно старались понять, почему дельфины и киты быстро плавают, но только совсем недавно удалось установить, что скорость этих животных зависит от формы их тела. Кораблестроители, учитывая это, построили океанский корабль не ножевидной формы, какую имеют все современные суда, а китообразной. Новое судно оказалось более экономичным, мощность его двигателя на 25% меньше, а скорость и грузоподъемность те же, что и у обычных судов. Кроме того, скорость движения этих животных зависит от строения их кожи. Верхний слой ее, очень толстый и упругий, связан с другим слоем кожи, в котором есть отростки. Эти отростки входят в ячейки верхнего слоя, и дельфинья кожа становится еще более упругой. При резком увеличении скорости на коже дельфина возникают «скоростные складки» и ламинарный поток (поток слоями) не превращается в турбулентный (неупорядоченный). Бегущая волна на коже дельфина гасит завихрения.

5. Встречная вода действует на отдельных рыбок так, что движение каждой из них может быть облегчено или затруднено в зависимости от положения по отношению к стайке. Этот фактор и обуславливает каплевидную форму движущейся стайки рыбок, при которой сопротивление воды движению стайки наименьшее.

6. Среди животных весьма распространены приспособления, благодаря которым трение получается малым при движении в одном направлении и большим при движении в обратном. Щетинки дождевого червя, свободно пропускающие тело вперед и сильно тормозящие обратное движение, делают возможным ползание червя. При удлинении тела головная часть продвигается вперед, а хвостовая остается на месте; при сокращении головная часть задерживается, а хвостовая подтягивается к ней.

7. Наиболее сильная птица летит впереди. Воздух обтекает ее тело так, как вода нос и киль корабля. Этим обтеканием объясняется острый угол косяка. В пределах данного угла птицы продвигаются вперед, они инстинктивно угадывают минимум сопротивления и чувствуют, находится ли каждая из них в правильном положении относительно ведущей птицы. Расположение птиц цепочкой, кроме того объясняется еще одной важной причиной. Взмахи крыльев передней птицы создают воздушную волну, которая переносит некоторую энергию и облегчает движение крыльев наиболее слабых птиц, летящих обычно сзади. Таким образом, птицы, летящие косяком или цепочкой, связаны между собой воздушной волной и работа их крыльев совершается в резонанс. Это подтверждается тем фактом, что если воображаемой линией соединить концы крыльев птиц в определенный момент времени, то получится синусоида.

8. Чтобы быстро продвигаться вперед, надо отбрасывать назад большое количество воды, поэтому плавательные конечности почти всегда широкие и имеют плоскую форму. При движении лапки вперед перепонка изгибается и лапка ощущает малое сопротивление, при движении лапки назад животное загребает достаточное количество воды и само быстро продвигается вперед.

9. Листва значительно увеличивает лобовую поверхность дерева, а в связи с этим возрастает и действующая сила ветра.

10. Колос овса принимает такое положение, при котором он оказывает наименьшее сопротивление ветру, колосья поворачиваются в направлении ветра и обращаются к нему своими основан7иями.

11. Наибольшее сопротивление крошечный зеленый росток испытывает вблизи почвенной корки. Чтобы пробить ее росток развивает усилие, равное 0,25 кг.

12. Тело приобретает больший запас энергии, если приложенная к нему сила действуеь длительное время или на достаточно большом расстоянии, например, разбег перед прыжком, размах перед ударом. Мышцы кузнечика не могут развивать больших усилий, поэтому для увеличения дальности прыжка, которое требует значительного накопления энергии, служат длинные конечности кузнечика.

13. Когда рука вытянута, то направление действия мышечной силы составляет малый угол с продольной осью рычага. Чтобы в этом случае удержать такой же груз, как и при согнутой руке, нужно значительно увеличить мышечное усилие. При одном и том же мышечном усилии вытянутой рукой можно удержать значительно меньший груз.

14. Смещая орех в сторону коренных зубов, мы уменьшаем плечо рычага по отношению к поперечной оси, вокруг которой происходит вращение нижней челюсти. Тем самым момент силы сопротивления становится меньше момента вращения силы мышц, поднимающих нижнюю челюсть (височной, жевательной и др.)

15. Перевернутая черепаха представляет собой как бы тяжелый шаровой сегмент, лежащий на выпуклой поверхности. Такой сегмент очень устойчив и, чтобы перевернуть его нужно достаточно высоко поднять его центр тяжести. Многие черепахи не могут поднять свой центр тяжести так высоко, чтобы перевернуться и, поэтому погибают лежав верх ногами.

16. Центр тяжести дерева несколько выше летом, когда на деревьях много листьев. Поэтому лиственные деревья находятся в менее устойчивом положении, чем поздней осенью или зимой, и летние ветры часто ломают их или выворачивают с корнем.

17. В тени леса нижние ветки деревьев отмирают и крона находится вверху. Центр тяжести дерева также смещается вверх, и оно становится менее устойчивым. У дерева, растущего на открытом месте, крона расположена ниже. Центр тяжести такого дерева лежит ближе к корням, и оно лучше противостоит напору ветра.

18. Ель растет в сыром грунте, и корни ее находят достаточно влаги близ поверхности. Они широко разбегаются вокруг дерева, но не проникают вглубь. Сосна, растущая в сухих местах, вынуждена искать воду на большой глубине. Ее корни уходят в землю очень глубоко, поэтому она более устойчива.

19. Оса вонзает жало с силой всего в 1мг, но ее жало очень острое, площадь его острия 0,000 000 000 003 см 2 . поэтому оса может создать огромное давление.

20. При сжатии однородного тела величина деформации во всех его точках будет одинаковой, за исключением концов, где тело опирается на другие тела. Дело в том, что деформируемое тело соприкасается с опорой и другими телами не всеми своими точками, поэтому давление на концах деформируемого тела будет большим, чем внутри него. Чтобы давление было о во всех точках одинаково, концы его должны иметь большую площадь поперечного сечения. Этим и объясняется наличие утолщения на некоторых костях скелета человека и животных.

21. Зуб бобра состоит из нескольких слоев различной твердости. Когда бобр грызет дерево, прочная эмаль, покрывающая верхний участок зуба, испытывает большую нагрузку, а остальная –сравнительно мягкая ткань – меньшую. В результате весь зуб стачивается равномерно и угол заострения остается неизменным. На этом принципе основана работа самозатачивающихся инструментов.

22. Вес кита достигает 90-100 тонн. В воде этот вес частично уравновешивается выталкивающей силой. На суше у кита под действием огромного веса сжимаются кровеносные сосуды, прекращается дыхание и он погибает.

23. На больших глубинах моря существует большое гидростатическое давление, которое уравновешивается внутренним давлением в организме рыбы. Если рыба окажется на поверхности моря, то давление в организме не будет уравновешиваться внешним давлением, поэтому рыба раздувается, внутренние органы ее лопаются и рыба гибнет.

24. Водолаз не испытывает этого давления потому, что он дышит воздухом, подаваемым в водолазный костюм, и давление воздуха на его тело снаружи уравновешивается давлением воздуха изнутри.

25. Во время опускания водолаза в воду или поднятия из нее нарушается равновесие между внешним давлением и давлением в органах тела водолаза. Кроме того, при резком подъеме из воды на поверхность внешнее давление быстро падает, растворенные в жидкостях организма газы начинают быстро выделяться, приводя к закупорке пузырьками воздуха мелких кровеносных сосудов. Во избежание этого водолазы в резиновых скафандрах обычно опускаются на глубину не больше 50 м, а подъем их производится медленно.

26. В грудной полости человека, погруженного с трубкой в воду, в его легких и на поверхности сердца господствует давление наружного воздуха. На поверхности же тела дополнительно действует гидростатическое давление, зависящее от глубины погружения. Поэтому даже на небольшой глубине на грудную клетку будет действовать такая сила, что мышцы будут не в состоянии ее преодолеть и расширить легкие для вдоха. Гидростатическое давление затрудняет также и кровообращение. Кровотечение з ушей объясняется тем, что под действием избыточного гидростатического давления кровь поступает в барабанную полость, где имеется более низкое давление, чем на поверхности тела. У слона очень сильная мускулатура, поэтому даже длительное пребывание под водой не приносит ему вреда.

27. Шея у слона короткая, и он не может нагнуть голову к воде, как это делают другие животные. Слон опускает в воду свой хобот и втягивает в себя воздух. При этом за счет внешнего атмосферного давления вода поступает в хобот. Когда хобот наполнится водой, слон изгибает его и выливает воду в рот.

28. Всякий газ стремится перейти из того места, где имеется большее давление, в соседнее пространство, где давление меньшее. В крови рыбы давление кислорода меньшее, чем давление его в воде, поэтому кислород переходит из воды в кровь. Протекающую по кровеносным капиллярам жабр.

29. В воздухе, которым мы дышим, кислород составляет 21%. Установлено, что в воде растворяется кислорода вдвое больше, чем азота, что приводит к обогащению воздуха кислородом: воздух, растворенный в воде, содержит около 34% кислорода.

30. Рыбы дышат кислородом, растворенным в воде. Когда кислорода в воде становится мало, они поднимаются к поверхности, которая соприкасается с воздухом, где кислорода содержится больше.

31. Подводные растения не нуждаются в твердых стеблях, так как их поддерживает выталкивающая сила воды. Кроме того, если бы такие растения имели твердый стебель, то вода во время волнений могла бы их сломать.

32. На каждый квадратный сантиметр действует сил примерно в 1 кН, а общая сила, действующая на поверхность всего тела, будет приблизительно равна 20 000 кН.

34. Всем известен опыт Герике с полушариями. В этом опыте,очевидно, ничего не изменилось бы если бы полушария были вложены одно в другое. При отсутствии воздуха между стенками полушарий их также было бы невозможно разъединить. Похожими на такие вложенные полушария являются тазобедренные суставы, соединяющие нижние конечности с тазом. Благодаря отсутствию воздуха между зеркально гладкими поверхностями атмосферное давление прочно прижимает суставы друг к другу. Для того чтобы из разнять, как и в опыте с магдебургскими полушариями, нужно приложить значительную силу.

35. Атмосферное давление способствует более плотному прилеганию суставов друг к другу. С уменьшением давления при поднятии на высокие горы связь между костями в суставах уменьшается, в результате конечности плохо слушаются, легко получаются вывихи.

36. Чтобы давление на барабанную перепонку изнутри стало равным давлению снаружи.

37. На спине рыбы прилипало видоизмененный плавник превратился в присоску. Действие этой присоски аналогично действию игрушечного пистолета, стреляющего палочкой с резиновым наконечником. Когда палочка ударяется резиновым наконечником о стенку, резина расплющивается, а потом благодаря силам упругости снова принимает вогнутую форму. Между стенкой и резиновой присоской образуется разреженное пространство, так как часть воздуха вытеснилась оттуда во время удара. Поэтому под действием атмосферного давления палочка крепко «прилипает» к стенке. Действие рыбы прилипало осуществляется сокращением мышц рыбы. Присоски чрезвычайно распространены в животном мире. Например, каракатицы и осьминоги имеют ряд щупалец с многочисленными присосками, с помощью которых они прикрепляются к различным предметам.

38. Нет, не сможет. При движении по потолку, муха удерживается за счет атмосферного давления. На концах ножек у нее имеются небольшие присоски.

39. За счет атмосферного давления.

40. При вытаскивании лошадью ног из вязкой почвы под копытами создается пониженное давление и наружное атмосферное давление затрудняет движение ног. У парнокопытных животных при нажиме на почву копыта раздваиваются, а при вытаскивании ног сближаются и вокруг них свободно проходит воздух.

41. Погружаясь на большую глубину, мы вытесняем больший объем воды. По закону Архимеда на нас в этом случае будет действовать большая выталкивающая сила.

42. У лошади и других животных ноздри расположены на самой высокой точке тела, а поэтому, даже не двигая ногами, они не захлебываются.

43. Плавательный пузырь – это своего рода приспособление, которое регулирует удельный вес рыбы при ее перемещении на ту или иную глубину. С помощью плавательного пузыря рыбы сохраняют равновесие в воде. Уходя в глубину, рыба сохраняет объем плавательного пузыря постоянным. Она поддерживает в нем давление, равное давлению окружающей воды, для чего непрерывно подкачивает в пузырь кислород из крови. При всплытии, наоборот, кровь усиленно поглощает кислород из плавательного пузыря. Такая подкачка т поглощение довольно медленные, поэтому при быстром вытаскивании рыбы из большой глубины кислород не успевает раствориться в крови и раздувающийся пузырь разрывает рыбу. У морских угрей для этой цели есть предохранительный клапан: при быстром всплытии он открывается и выпускает газ из пузыря.

44. В воде, вследствие действия выталкивающей силы, тонущий имеет малый вес.

45. толстый слой пуха и перьев, который покрывает тело водоплавающей птицы, не пропускает воды и содержит значительное количество воздуха. Благодаря этому, тело птицы, находящейся в воде, имеет небольшой удельный вес и глубоко в воду не погружается.

46. Благодаря крылышкам семена подхватываются ветром и разносятся на большие расстояния.

47. При выяснении этого явления было обнаружено, что в штиль парящие птицы держатся несколько позади судна, а при ветре – ближе к подветренной стороне. Также было замечено, что если птица отставала от корабля, например, охотясь за рыбой, то, догоняя пароход, она большей частью должна была энергично махать крыльями. Все эти загадки нашли простое объяснение: над пароходом от работы машин образуются потоки восходящего теплого воздуха, которые прекрасно удерживают птиц на определенной высоте. Птицы безошибочно выбирают себе относительно судна и ветра такое местоположение, где восходящие потоки от паровых машин бывают наибольшие. Это дает возможность птице путешествовать за счет энергии парохода.

47. Установлено, что конечности действуют подобно гидравлическому приводу, жидкостью для которого сжит кровь.

49. Переносящие снег струи воздуха во время ветра не обходят куст, а пронизывают его. При обтекании струями отдельных стеблей возникают местные завихрения, давление уменьшается и частицы снега втягиваются внутрь куста. Зимой снежный сугроб защищает куст от вымерзания, а весной растение получает больше влаги.

50. Птица не поднимается вверх по наклонной линии или вертикально, она взлетает только по спирали, поэтому, попав в колодец, она не может из него вылететь.

51. Каким бы образом кошка не падала, она всегда становится на 4 лапы. Это связано с моментом количества движения. Падающая кошка прижимает к себе лапы и хвост, ускоряя этим вращение. Как только она займет положение лапами вниз, она отводит конечности, вращение прекращается и кошка падает на лапы.

52. Объясняется это тем, что в человеческом теле имеется ряд полостей, содержащих воздух, например, кишечник, среднее ухо, лобная и верхняя челюстные впадины кости. Давление воздуха в этих полостях равно атмосферному давлению. Когда наружное давление на человеческое тело быстро уменьшается, воздух, находящийся внутри нас, начинает расширяться, производит давление на различные органы и вызывает боль.

53. Примером использования атмосферного давления в жизни человека является дыхательный аппарат. Грудная полость отделена от брюшной выпуклой перегородкой – диафрагмой. При сокращении вдыхательных мышц грудной клетки и мышц диафрагмы объем грудной клетки увеличивается, воздух в легких расширяется, давление падает. В это время под действием атмосферного давления наружный воздух поступает в легкие – происходит вдох. Наоборот, при сокращении вдыхательных мышц грудной клетки ее объем уменьшается, воздух в легких сжимается, давление его становится выше атмосферного, происходит выдох. Дыхательный аппарат работает по принципу всасывающего насоса.

55. 20 км; 0,000075 мм 2

56. Изгиб всегда сопровождается растяжением материала по выпуклой стороне и сжатием по внешней. Серединная часть предмета никакой заметной деформации не испытывает. Особенность трубчатого стебля злаковых растений состоит в том, что он достаточно прочен, а материала на него пошло очень мало, так что растение смогло развиться и вырасти в кратчайший срок.

57. Указание: Сначала нужно определить массу стакана. Затем заполнить его водой и вновь поставить на весы. По плотности и массе воджы в стакане определяют его вместимость. Заполнив стакан неизвестной жидкостью, определяют массу на весах. Зная массу жидкости в стакане и ее объем, вычисляют плотность жидкости.

58. 5,5 кг. С учетом, что 0,1 см 3 =100мм 3 , из пропорции

, найдем, что в облаке объемом 1 м 3 содержится 14∙10 8 капелек. Объем их будет равен V=4∙10 -6 ∙14∙10 0 =56∙10 2 (мм 3), или 5,6 см 3 . следовательно масса воды в облаке объемом 1 см 3 = 1
=5,6 г

59. Закон инерции.

60. При внезапном изменении направления движения лисицы собака не может следовать за ней, так как по инерции некоторое время собака будет двигаться в первоначальном направлении.

61. При резком выдергивании растения корни его не успевают прийти в движение и стебель обрывается. Остающиеся в почве корни сорняков снова быстро прорастают.

62. Созревшие стручки бобовых растений, быстро раскрываясь, описывают дуги. В это время семена, отрываясь от мест прикрепления, по инерции движутся по касательной в стороны.

63. Упругие волосы на подошве ног зайца удлиняют время торможения при прыжке и поэтому ослабляют силу удара.

65. В организме животного сила создается мышцами. Следовательно, подвижность животного тем больше, чем больше мышечная сила и чем меньше его масса (
). Сила, развиваемая мышцей, прямо пропорциональна площади поперечного сечения разреза мышцы. Поэтому при уменьшении мышцы в n раз сила уменьшается в n 2 раз, между тем как вес мышцы, зависящий от ее объема, уменьшается приблизительно в n 3 раз. Таким образом, при уменьшении размеров тела животного сила его убывает медленнее, чем вес.

66. Вес животного прямо пропорционален кубу его линейных размеров, а поверхность – квадрату линейных размеров. Следовательно, с уменьшением размера тела его объем убывает значительно быстрее, чем поверхность. Сопротивление движению в воздухе зависит от поверхности падающего тела. Поэтому мелкие животные испытывают большее сопротивление, чем крупные, так как у них на единицу веса приходится большая поверхность. Кроме того, когда ударяется о препятствие тело небольшого объема, то прекращают движение сразу все его части, и во время удара они не давят друг на друга. Когда же падает крупное животное, то нижние части его тела при ударе прекращают свое движение, а верхние еще продолжают двигаться и оказывают на нижние сильное давление. Это и есть сотрясение, которое гибельно для крупных животных.

67. Эти животные в процессе движения отбрасывают воду назад, а сами по третьему закону Ньютона движутся вперед. Плывущая пиявка отгоняет воду назад волнообразными изгибами тела, плывущая рыба – взмахами хвоста.

68. Белка совершает большие прыжки с дерева на дерево. Хвост помогает ей: он служит своеобразным стабилизатором. Хвост лисы помогает ей делать резкие повороты при быстром беге. Это своеобразный воздушный руль.

69. Заостренная форма головы щуки испытывает малое сопротивление воды, поэтому щука плавает очень быстро.

70. Чтобы уменьшить сопротивление движению.

71. Трение рыбы о руки мало, поэтому она выскальзывает из рук.

76. 540л; ≈0,7 кг.

82. 5,5 км\ч. Обозначим скорость движения теплохода в неподвижной воде относительно берега через v 1 , а скорость течения реки через v. Тогда скорость движения теплохода по течению будет v 1 +v против течения v 1 -v. Из условия задачи v 1 +v = 600 км\сут, а v 1 -v=336 км\сут. Совместное решение этих уравнений дает значение 5,5 км\ч

84. Нет. Масса лисы больше, значит скорость меньше. Расстояние будет увеличиваться.

88. 1,11∙10 8 Па; 0,26∙10 6 Па.

92. Дно сосудов удерживается силой давления воды снизу, и отпадает, когда эта сила будет равна силе давления на дно сосуда сверху. Давление жидкости зависит от ее плотности. ρ рт ρ в, значит дно сосуда отпадет.

93. Когда мы пьем, то под губами над поверхностью воды создаем область пониженного давления воздуха. Благодаря атмосферному давлению вода устремляется в эту область и попадает к нам в рот.

99. Вода будет опускаться вниз и не закроет доступ воздуха необходимого для горения к керосину.

104. ≈11 млн. кВт

105. 5∙10 4 кВт

108. 4∙10 10 Дж

111. N пол =

114. Упругие продольные волны, как вызванные другими морскими обитателями так и отраженные от препятствий волны, вызванные собственным движением рыбы.

116. Упругая поверхность волны распространяется в земной коре. Можно зарегистрировать не только сам факт, но и место проведения испытаний с помощью нескольких датчиков, установленных в различных точках.

117. Звук от взрыва снаряда достигнет человека позже, чем взрывная волна, так как скорость взрывной волны намного больше скорости звука.

118. Для приблизительного определения направления звуковых волн

По разности фаз колебаний и звуковой волне.

119. Крылышки нагруженной пчелы издают звук более низкого тона, чем ненагруженной.

120. Частота колебания, создаваемая крыльями птицы, ниже нашего порога слышимости, поэтому поет птицы как звук мы не воспринимаем.

121. В лесу ухо воспринимает звуки, пришедшие не только непосредственно от их источника, но и те, которые пришли со стороны, отразившись от деревьев. Эти отраженные звуки и мешают определить верное направление на звучащий предмет.

122. Шум возникает оттого, что струи воздуха, огибающие ветки и иголочки хвои, образуют за ними маленькие вихри, издающие слабый шипящий звук. Сливаясь вместе, эти слабые звуки образуют сильный шум леса.

124. Некоторых птиц привлекают в аэропорты звуки высокого тона от работающих турбин, частота колебаний и длина волн которых бывают сходны с частотой и длиной волн звука, издаваемого множеством животных.

126.

127. Летучие мыши издают разнообразные звуки, но почти все они попадают в диапазон частот, лежащий выше порога слышимости человека. В процессе полета летучая мышь непрерывно облучает ультразвуковыми импульсами пространство перед собой. Если на пути ультразвуковой волны встречается какое-либо препятствие, то от него возникает отражение – эхо, которое воспринимается животным. С помощью эха летучие мыши обнаруживают мелкие движущиеся объекты, недоступные их зрению. Они используют эхо не только для ориентирования, но и для отыскания себе пищи. По принципу ультразвукового локатора мышей работают эхолоты, различного рода дефектоскопы.

128. Волосы поглощают излучаемый летучей мышью ультразвук, поэтому мышь, не воспринимая отраженных волн, не чувствует преграды и летит прямо на голову.

129. Оказалось, что у некоторых бабочек в брюшной полости есть особый орган, который предупреждает их о приближении летучей мыши. Когда мышь с наступлением темноты вылетает на охоту начинает локацию окружающего пространства, эти бабочки мгновенно улавливают ультразвуковые импульсы, и сделав крутой вираж, планируют на землю, чтобы выйти из поля облучения хищников.

130. Шарообразные пузыри у лягушки, раздувающиеся при крике, являются своего рода резонаторами. Они служат для усиления звука.

131. Благодаря подвижности ушных раковин животные способны устанавливать направление, в котором находится источник звука.

132. Ящерица круглоголовка в момент опасности становится на хвост, начинает вибрировать и в результате этого быстро погружается в землю.

133. на частоту.

134. 17м и 1,7∙10 -4 м

137.
. Молекул больше в стакане ртури.

Молекулярная физика.

143. Вследствие диффузии защитное вещество с течение времени рассасывается по объему, занимаемому водой.

146. В цветах содержится ароматические вещества, молекулы которых диффузируют в воздух.

147. Растения задерживают значительную часть солнечных лучей, поэтому почва под ними днем нагревается меньше, чем голая почва под ними. Ночью, когда температура воздуха значительно понижается, растения предохраняют почву от интенсивного излучения и она охлаждается не так сильно, как голая почва.

148. Температура воды в сильный мороз значительно выше температуры окружающего воздуха, поэтому в воде птица будет охлаждаться меньше, чем на воздухе.

149. Да, потому что его дыхание и циркуляция крови почти прекращаются.

150. В жаркое время дня песок в пустынях так сильно нагревается, что даже на высоте 5 см от его поверхности температура бывает ниже на несколько градусов.

151. В низкие места при заморозках стекает наиболее тяжелый, холодный воздух.

152. И на ветру и в затишье показания термометра будут одинаковы, так как температура воздуха одна и та же, но человеку теплее в затишье потому, что слой воздуха, прилегающий непосредственно к нашему телу, нагревается его теплом и предохраняет от дальнейшего охлаждения. При ветре же такой слой удержаться не может и холодный воздух все время обтекает кожу, сильно охлаждая ее.

153. У этих животных существует подкожный жировой слой, который препятствует быстрой потере тепла (так как жир плохой проводник тепла).

154. Оказывается у оленя надувная шерсть, пустотелые шерстинки наполнены воздухом. Поскольку воздух плохо проводит тепло, то такая шерсть хорошо защищает оленя от холода.

155. Потеря тепла происходит всегода с поверхности. Запас тепла в теле пропорционален объему тела. При уменьшении размеров тела поверхность убывает медленнее, чем объем, поэтому малые организмы менее «экономичны» в сохранении тепла, чем крупные.

156. Снежный покров предохраняет малину от вымерзания.

157. Снег является плохим проводником тепла, поэтому снежный покров во время больших морозов и метелей защищает птиц от замерзания.

158. Объясняется это тем, что уши у лисиц являются органами, отводящими тепло от тела. Так как на севере необходимо уменьшить теплоотдачу, то в процессе биологического отбора наиболее приспособились к жизни на крайнем севере лисицы с маленькими ушами.

162.Чтобы семена не вымерзли.

163. Лед по сравнению со снегом примерно в 20 раз лучше проводит тепло, поэтому под ледяной коркой растения вымерзают.

164. При полете оперение птицы сжато и содержит мало воздуха, а вследствие быстрого движения в холодном воздухе происходит усиленная отдача тепла в окружающее пространство. Эта потеря тепла бывает настолько большой, что птица на лету замерзает.

165. Свертываясь, животные значительно уменьшают наружную поверхность тела, что ведет к уменьшению отдачи тепла.

169. В бесснежную зиму растения могут вымерзнуть. Снежный покров плохо проводит тепло и поэтому способствует поддержанию более высокой температуры в почве.

170. Более густой волосяной покров животных уменьшает отдачу тепла в окружающее пространство, что особенно важно в условиях крайнего севера.

172. При полете оперение птицы сжато и содержит мало воздуха, а вследствие быстрого движения в холодном воздухе происходит усиленная отдача тепла в окружающее пространство. Эта потеря тепла бывает настолько большой, что птица на лету замерзает.

173. Весенние заморозки наиболее опасны для растений, высаженных на темных почвах, так как тепловое излучение у них больше, чем у светлых, и, следовательно, они больше охлаждаются.

174. Вспотевшая лошадь теряет много тепла на испарение, что может привести к простудным заболеваниям.

175. У листьев имеется много устьиц с нижней стороны. Чтобы уменьшить испарение влаги, лист скручивается. Нижняя его сторона слабее нагревается солнцем, а следовательно, и менее испаряет влагу.

176. Волоски на листьях растений препятствуют движению воздуха вблизи поверхности листьев, этим они удерживают образовавшиеся пары и способствуют замедлению испарения влаги с поверхности листьев.

177. Колючки и шипы, заменяющие листья многих растений, помогают этим растениям более экономно расходовать влагу, так как они нагреваются солнцем меньше, чем нагревались бы листья, и, следовательно, испаряют намного меньше воды.

178. В лесу ветер разбивается деревьями на отдельные потоки и в значительной мере теряет свою силу. Поэтому даже в пасмурный день испарение влаги там происходит менее интенсивно, чем на лугу, и трава в лесу сохнет медленнее.

179. При бороновании капилляры почвы разрушаются и испарение влаги значительно уменьшается.

180. Испарение пота с тела животного способствует теплообмену, но потовые железы у собаки расположены только на подушечках «пальцев», поэтому чтобы увеличит охлаждение организма в жаркий день, собака широко открывает рот и высовывает язык. Испарение слюны с поверхности рта и языка понижает температуру ее тела.

186. Явление перехода механической энергии во внутреннюю энергию взаимодействия тел (воздух – корабль)

189. Соки растений представляют собой водные растворы различных солей, которые замерзают при температурах более низких, чем 0 0 С.

190. При резких изменениях температуры за счет неодинаковых коэффициентов термического расширения дентина и эмали в зубе возникают большие внутренние напряжения, которые постепенно разрушают его.

191. Листья многих растений содержат маслянистые вещества, а потому не смачиваются водой.

192. Они не в состоянии преодолеть сил поверхностного натяжения.

193. Поверхностное натяжение создает на поверхности воды как бы упругую пленку. Лапки водомерок не смачиваются водой и поэтому не проникают в глубину. Поверхностная пленка воды только слегка прогибается под небольшой тяжестью насекомого.

201. Когда птицы нахохливаются, слой воздуха между перьями увеличивается и вследствие плохой теплопроводности задерживает отдачу тепла телом птицы в окружающее пространство.

211. Вся механическая энергия птицы при торможении в снегу превращается во внутреннюю энергию.

212. Выхлопные газы совершают работу за счет убывания их внутренней энергии и следовательно понижения температуры.

213. Плотность березы больше плотности сосны. Поэтому масса березовых дров объемом в 1 метр кубический больше массы сосновых дров такого же объема.

217. Соки, содержащиеся в дереве, при замерзании увеличиваются в объеме и при этом с треском разрывают волокна растения.

224. ≈0,48 м\с.

230. КПД=(1-)∙100%=80%; 10 5 Вт

231. КПД= 1-Т 2 mR\(ρVμ)=0,5

234. ≈2,26 кг. В процессе работы при буксовании автомобиля внутренняя энергия снега увеличивается. За счет этой энергии снег нагревается до температуры плавления и плавится поэтому получаем: А = Q 1 +Q 2. так как А=Рt, а Q 1 =cm(t-t 0) и Q=mλ, то уравнение можно записать в виде:

Pt=сm(t-t 0) + mλ или Pt=m(с (t-t 0) + λ)

Откуда: m=
. Подставив числовые значения получаем: ≈2,26 кг

235. Да, но в результате быстрого таяния льда паводок был бы сверхобильным.

247. На большой высоте воздух перенасыщен водяным паром. Самолет вносит центры конденсации, на которые конденсируется пар.

251. не уменьшится.

256. Низкая влажность способствует испарению влаги и охлаждению кожных покровов и органов дыхания человека.

285. 3,36Вт; 6,

288. 198 лампочек

285. 3,36 Вт; 6,72Вт∙ч

Электричество и магнетизм.

272. Самыми известными электрическими рыбами являются электрический угорь, электрический скат и электрический сом. У этих рыб имеются специальные органы для накопления электрической энергии. Небольшие напряжения, возникающие в обычных мышечных волокнах, суммируются здесь благодаря последовательному включению множества отдельных элементов, которые нервами, как проводниками, соединены в длинные батареи. Так у электрического угря, обитающего в водах тропической Америки, насчитывается до 8 тыс. пластинок, отделенных одна от другой студенистым веществом. К каждой пластинке похдходит нерв, идущий от спинного мозга. С точки зрения физики эти приспособления представляют своего рода систему конденсаторов большой емкости. Угорь, накапливая энергию в своих конденсаторах и по своему усмотрению разряжая ее через тело, прикасающееся к нему, производит электрические удары, чрезвычайно чувствительные для человека и смертельные для мелких животных. У крупного, долго не разряжающегося угря напряжение в момент удара может достигать 800 В. Обычно же оно несколько меньше.

Среди других электрических рыб особенно выделяется скат торпедо, который встречается в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах. Размеры торпедо достигаю двух метров, а его электрические органы стоят из нескольких сот пластинок. Торпедо способен в течение 10-16 с давать по 150 разрядов в секунду, по 80В каждый. Электрические органы крупных торпедо развивают напряжение до 220В.

Особого типа электрический орган у электрического сома, дающего разряды до 360В. Электрический орган у него располагается тонким слоем под кожей по всему туловищу.

Характерной особенностью рыб, имеющих электрические органы является их малая восприимчивость к действию электрического тока. Некоторые переносят до 220В.

273. Электрический ток проходил по влажной пленке поверхности тела и не проникал внутрь организма, поэтому крыса оставалась невредимой.

274. Ток, проходя через тело человека, воздействует на центральную и периферическую нервные системы, вызывая нарушения работы сердца и дыхания.

275. Из всех тканей, составляющих тело, наименьшей проводимостью обладают наружные слои кожи, наибольшей – нервные волокна, поэтому ток в теле проходит большей частью по нервным волокнам и этим самым оказывает воздействие на всю нервную систему.

276. Идеальных изоляторов не существует, даже фарфор, из которого сделаны высоковольтные изоляторы, меняет свои свойства в зависимости от погоды. Слегка запыленная и увлажненная поверхность изолятора служит проводником тока. Если учесть, что по проводам идет ток высокого напряжения, то утечка его, даже небольшая, будет опасна для жизни.

277. Деревья с корнями, проникающими в глубокие водоносные слои почвы, лучше соединены с землей и поэтому на них под влиянием наэлектризованных облаков накапливаются притекающие из земли значительные заряды электричества, имеющие знак, противоположный знаку заряда облаков.

278. Ни в коем случае нельзя думать, что если стать во время грозы под громоотвод, он всегда защитит от молнии. Если вы будете стоять даже на небольшом расстоянии от громоотвода, то в вашем теле в момент удара молнии образуется индуцированный заряд. Между ним и зарядом громоотвода легко может произойти разряд в виде искры. Все эти соображения применимы и к высоким одиноко стоящим деревьям. Если вы стоите в степи на расстоянии десятков метров от одиноко стоящего дерева, то вы лучше защищены от улара молнии, чем в том случае, если бы дерева не было. Если же человек находится возле дерева, то может случиться, что молния в некоторых случаях выберет себе путь через тело человека, поскольку оно представляет такой же проводник, как и дерево.

279. Птицы чаще всего гибнут в трех случаях, когда они, сидя на проводе, касаются столба крылом, хвостом или клювом, то есть соединяются с землей.

280. Описанное явление носит название «огни святого Эльма». Это очень редкое явление. На остриях, на столбах оград, иногда даже на головах людей появляется голубоватый свет. Это тихий разряд – движение электронов в воздухе при атмосферном давлении и высоком напряжении.

297. Тело птицы можно рассматривать, как параллельное подключение к участку высоковольтной цепи, заключенному между лапками птицы. Так как сопротивление птицы намного превышает сопротивление этого участка, то сила тока в теле птицы очень мала и безвредна для нее.

321. Установлено, что вдоль возбуждаемого нерва примерно за 0,0005 с до передачи возбуждения образуется магнитное поле. По-видимому, в момент раздражения молекулы, несущие на себе заряд, каким-то образом изменяют свое положение в пространстве, позволяя пройти по нерву волне возбуждения. Именно это перемещение молекул, вероятно, и является причиной возникновения магнитного поля.

322. В реках Африки была обнаружена рыба, снабженная самым настоящим радиолокатором. Это водяной слон. Оказалось, что находящийся в его хвостовой части электрический генератор постоянно излучает низкочастотные колебания (до 100 импульсов в минуту), которые улавливаются особыми органами этой рыбы, расположенными в основании плавника. Поэтому неудивительно, что водяной слон, даже зарывшись с головой в ил, на расстоянии чувствует приближение хищника и успевает во время скрыться. Такой же локатор имеет и электрический угорь.

323. Химическое

Оптика.

342. Глаз ощущает свет при помощи светочувствительных клеток: колбочек и палочек. Более чувствительные – палочки и менее чувствительные – колбочки. При слабом освещении свет воспринимается палочками, а не колбочками. Но палочки не обуславливают цветовых ощущений, поэтому все предметы кажутся серыми.

343. В воздушной среде внешняя роговая оболочка глаза собирает световые лучи, создает изображение на сетчатке, а хрусталик лишь немного помогает в этом. Однако под водой действие роговицы сводится к нулю вследствие того, что показатели преломления воды и жидкости, находящейся внутри нашего глаза, почти одинаковы и лучи, не преломляясь, прямо проходят через роговицу. Под водой мы становимся как бы дальнозоркими.

344. Показатель преломления тела насекомого близок к показателю преломления воды, а показатель преломления глаза отличен от показателя преломления воды. Через прозрачные глаза свет проходил бы, не раздражая зрительных нервов. В воздухе эти организмы видны.

345. Такое оригинальное строение глаз объясняется тем, что пищей четырехглазке служат как подводные организмы, так и воздушные насекомые. Плавая у самой поверхности воды, рыбка выставляет наружу верхние половинки глаз и следит за тем, что делается над водой. Нижние половинки глаз следят за тем, что происходит в воде.

346. Горизонтальное расположение зрачка расширяет угол зрения в горизонтальной плоскости. Это очень важно для животных, которые обитают на плоской открытой равнине, где хищников нужно обнаруживать заблаговременно, как только они появляются на горизонте. У кошек и лисиц зрачки расположены вертикально потому, что эти животные, отыскивая себе добычу, смотрят чаще всего вверх и вниз.

347. Сетчатка глаза покрыта изнутри пленкой, состоящей из множества мелких ячеек – колбочек и палочек. Колбочки позволяют видеть днем, а палочки – ночью. Особенности зрения кур и сов обусловлены тем, что сетчатка глаза у кур состоит только из колбочек, а у сов – только из палочек.

348. Глаза человека и некоторых животных приспособлены к одновременному рассматриванию какого-нибудь предмета: поле зрения правого глаза лишь немного не совпадает с полем зрения левого глаза. Большинство же животных смотрит каждым глазом отдельно. Видимые ими предметы не отличаются рельефностью, но зато поле зрения их гораздо шире.

349. Глаз сокола устроен таким образом, что хрусталик может стать почти плоским, вследствие этого изображение отдаленных предметов падает на сетчатку.

350. Животные белого цвета меньше излучают тепло в окружающее пространство, что особенно важно в условиях севера.

351. Темный цвет хорошо поглощает тепловые лучи. Это позволяет насекомым иметь в солнечную погоду температуру тела значительно выше температуры окружающего воздуха.

352. В полумраке под густыми ветвями елей хорошо заметен издалека только белый или бледно-розовый цвет, поэтому насекомые в поисках нектара опыляют лишь эти цветы.

353. У многих рыб темная спинка и серебристое брюшко. Сверху темная спинка рыб не видна на фоне темного дна. Из воды поверхность реки кажется зеркальной, а поскольку брюшко у рыбы серебристое, то ее трудно заметить водным хищникам снизу.

346. Радужные оттенки крыльев некоторых насекомых вызываются интерференционными явлениями. Аналогичное явление наблюдается на перьях многих птиц.

Ядерная физика.

354. Даже в химически чистом уране доля урана – 235 менее 1%. Поэтому вылетающие нейтроны в основном поглощаются ядрами урана – 238 без последующего деления ядер.

356. m=m 1

357. m=m 0 =26,9 кг

358.Безопасна, так как поглощенная доза за год равна 8,4 мГр.

359. В природном уране содержится лишь ≈0,7% урана-235 и вероятность встречи медленного нейтрона с ядром урана-235 невелика. Деление же ядер урана-238 проводится очень быстрыми нейтронами, число которых очень мало.

У каждого организма, живущего на нашей планете, имеются пределы своих возможностей. А что может выдержать человек?

Как долго мы проживем в космосе без скафандра?

На эту тему существует множество заблуждений. На самом деле мы сможем там прожить несколько минут.
Прокомментируем несколько мифов, в которые некоторые люди верят до сих пор:

Человек разорвется из-за нулевого давления.
Наша кожа слишком эластичная, чтобы разорваться. Вместо этого наше тело лишь слегка раздуется.
У человека закипит кровь.
В вакууме температура кипения жидкостей действительно ниже, чем на Земле, но кровь будет внутри организма, где давление по прежнему сохранится.
Человек замерзнет из-за низких температур.
В открытом космосе практически ничего нет, поэтому нам будет попросту ничему отдавать свое тепло. Но прохладу мы будем чувствовать все равно, так как с кожи будет испаряться вся влага.

А вот нехватка кислорода может убить человека в первую очередь. Даже если мы попытаемся задержать дыхание, воздух все равно будет вырываться из наших легких с огромной силой и скоростью. В итоге, через 10-20 секунд человек потеряет сознание. Потом в течении одной-двух минут его еще можно будет спасти, вовремя подобрав и оказав необходимую медицинскую помощь, но позже уже нет.

Какой удар током мы можем выдержать?

Электрический ток, проходя через тело человека, может вызвать два вида поражений - электрический удар и электрическую травму.

Более опасен электрический удар, так как при нем поражается весь организм. Смерть наступает от паралича сердца или дыхания, а иногда от того и другого одновременно.

Электрическими травмами называют поражение током внешних частей тела; это ожоги, металлизация кожи и др. Поражения током носят, как правило, смешанный характер и зависят от величины и рода тока, протекающего через тело человека, продолжительности его воздействия, путей, по которым проходит ток, а также от физического и психического состояния человека в момент поражения.

Переменный ток промышленной частоты человек начинает ощущать при 0,6 - 15 мА. Ток 12 - 15 мА вызывает сильные боли в пальцах и кистях. Человек выдерживает такое состояние 5-10 с и может самостоятельно оторвать руки от электродов. Ток 20 - 25 мА вызывает очень сильную боль, руки парализуются, затрудняется дыхание, человек не может самостоятельно освободиться от электродов. При токе 50 - 80 мА наступает паралич дыхания, а при 90-100 мА - паралич сердца и смерть.

Как много мы можем съесть?

Наш желудок может вмещать в себя 3-4 литров еды и питья. Но что если попытаться съесть больше? Практически это невозможно, потому что в этом случае все начнет выходить наружу.

Однако умереть от переедания вполне реально.
Для этого необходимо наполнить себя продуктами, которые могут вступать друг с другом в химические реакции, и образованный при этом газ сможет привести к разрыву желудка.

Как долго мы можем бодрствовать?

Известно, что летчики ВВС, после трех-четырех дней бодрствования впадали в настолько неуправляемое состояние, что разбивали свои самолеты (засыпая за штурвалом). Даже одна ночь без сна влияет на способности водителя так же, как и опьянение. Абсолютный предел добровольного сопротивления сну, составляет 264 часа (около 11 дней). Этот рекорд установил 17-летний Рэнди Гарднер, для ярмарки научных проектов учащихся старших классов в 1965 году. Перед тем, как он заснул в 11-й день, он, фактически представляя собой растение с открытыми глазами.

В июне этого года 26-летнй китаец умер через 11 дней, проведенных без сна в попытке просмотреть все игры Европейского Чемпионата. При этом он потреблял алкоголь и курил, что затрудняет точно установить причину смерти. Но только по причине недостатка сна, определенно, не умер ни один человек. И по очевидным этическим причинам ученые не могут определить этот срок в лабораторных условиях.
Но они смогли сделать это на крысах. В 1999 году исследователи сна из Университета Чикаго поместили крыс на вращающийся диск, расположенный над бассейном с водой. Они непрерывно записывали поведение крыс при помощи компьютерной программы, способной распознать наступление сна. Когда крыса начинала засыпать, диск неожиданно поворачивался, пробуждая ее, отбрасывая ее к стенке и угрожая сбросить ее в воду. Крысы, как правило, умирали через две недели такого обращения. Перед смертью грызуны демонстрировали симптомы гиперметаболизма, состояния, в котором скорость метаболизма организма в состоянии покоя увеличивается настолько, что сжигаются все излишние калории, даже при полной неподвижности тела.
Гиперметаболизм ассоциируется с недостатком сна.

Как много радиации мы способны выдержать?

Радиация представляет собой долговременную опасность, так как она вызывает мутации ДНК, меняя генетический код таким образом, что это приводит к раковому росту клеток. Но какая доза радиации убьет вас немедленно? По словам Питера Каракаппа, инженера-ядерщика и специалиста по радиационной безопасности в Политехническом Институте Ренслера, доза в 5-6 зивертов (Sv) в течение нескольких минут разрушит слишком много клеток, чтобы организм смог с этим справиться. "Чем дольше период накопления дозы, тем выше шансы на выживание, так как организм в это время пытается провести самовосстановление", - пояснил Каракаппа.

Для сравнения, некоторые рабочие на японской атомной электростанции Фукусима получили от 0.4 до 1,5 зивертов радиации в течение часа, во время противостояния аварии в марте прошлого года. Хотя они и выжили, риск заболевания раком у них значительно повышен, говорят ученые.

Даже если удастся избежать аварий на АЭС и взрывов сверхновых, естественный радиационный фон на Земле (от таких источников, как уран в почве, космические лучи и медицинские устройства) увеличивают наши шансы заболеть раком в любой год на 0.025 процента, говорит Каракаппа. Это устанавливает несколько странный предел продолжительности жизни человека.

"Средний человек... получая среднюю дозу фоновой радиации каждый год в течение 4000 лет, в отсутствии других факторов, неизбежно получит рак, вызванный радиацией", - говорит Каракаппа. Другими словами, даже если мы сможем победить все болезни, и отключить генетические команды, которые управляют процессом старения, мы все равно не будем жить более 4000 лет.

Какое ускорение мы можем выдержать?

Грудная клетка защищает наше сердце от сильных ударов, но она не является надежной защитой от рывков, которые стали сегодня возможны благодаря развитию технологии. Какое ускорение способен выдержать этот наш орган?

НАСА и военные исследователи проведи ряд испытаний в попытке ответить на этот вопрос. Целью этих испытаний была безопасность конструкций космических и воздушных летательных аппаратов. (Мы же не хотим, чтобы астронавты теряли сознание при взлете ракеты.) Горизонтальное ускорение - рывок в бок - оказывает отрицательное влияние на наши внутренности, из-за асимметричности воздействующих сил. Согласно недавно опубликованной в журнале "Popular Science" статье, горизонтальное ускорение величиной в 14 g способно оторвать наши органы друг от друга. Ускорение вдоль тела в направлении головы может сместить всю кровь к ногам. Такое вертикальное ускорение величиной от 4 до 8 g лишит вас сознания. (1 g - это та сила тяжести, которую мы ощущаем на земной поверхности, в 14 g - эта сила тяжести на планете, в 14 раз массивнее нашей.)

Ускорение, направленное вперед или назад, является наиболее благоприятным для тела, так как при этом и голова и сердце ускоряются одинаково. Проведенные военными в 1940-х и в 1950-х годах эксперименты по "торможению человека" (в которые, в сущности, использовались ракетные салазки, двигающиеся по всей базе ВВС "Edwards" в Калифорнии), показали, что мы можем тормозить с ускорением 45 g, и при этом остаться в живых, чтобы рассказать об этом. При таком торможении, двигаясь со скоростью выше 1000 км в час, вы можете остановиться за доли секунды, проехав несколько сотен футов. При торможении в 50 g, мы, по оценкам специалистов, мы, вероятно, превратимся в мешок с отдельными органами.

Как долго мы можем жить без кислорода?

Обычный человек может находиться без воздуха максимум 5 минут, тренированный - до 9 минут. Потом у человека начинаются конвульсии, наступает смерть. Основная опасность, которая подстерегает человека при длительном отсутствии поступления воздуха - кислородное голодание головного мозга, очень быстро приводящее к потере сознания и летальному исходу.

Фридайверы - это любители погружения на глубину без всякого снаряжения. Они используют различные техники, которые позволяют натренировать свой организм и обходиться без воздуха длительное время без губительных последствий. От таких тренировок в организме происходят изменения, которые адаптируют человека к кислородному голоданию, - замедление сердечного ритма, повышение уровня гемоглобина, отток крови от конечностей к жизненно важным органам. На глубине более 50 м альвеолы* заполняются плазмой, это поддерживает нужный объем легких, предохраняют их от сжатия и разрушения. Подобные изменения в организме исследователи обнаружили у ловцов жемчуга, которые способны нырять на большие глубины и находиться там от 2 до 6 мин.

3 июня 2012 года в прямом эфире немецкий дайвер Том Ситас провел под водой более двух десятков минут на глазах у изумленной толпы. Рекорд составляет 22 мин 22 сек.

* Альвеола - концевая часть дыхательного аппарата в лёгком, имеющая форму пузырька, открытого в просвет альвеолярного хода. Альвеолы участвуют в акте дыхания, осуществляя газообмен с лёгочными капиллярами.

Какова летальная доза яблок?

Около 1,5 мг цианистого водорода на килограмм тела человека.

Мы все знаем, что яблоки полезны и вкусны. Однако их семена содержат небольшое количество соединения, которое превращается в опасный токсин цианистый водород или синильную кислоту при переваривании.

По оценкам в яблоке содержится около 700 мг цианистого водорода на килограмм сухого веса, а около 1,5 мг цианида на килограмм тела человека может убить. Это значит, что для этого нужно прожевать и проглотить полчашки семечек от яблок за один присест.

Симптомы легкого отравления цианидом включают в себя: спутанность сознания, головокружение, головную боль и рвоту. Большие дозы могут привести к проблемам с дыханием, почечной недостаточности и в редких случаях к смерти.

Но ничего этого не произойдет, если не прожевывать и не перемалывать семечки яблок, а глотать их целиком. Так они пройдут через пищеварительную систему, не причинив вреда.