можно ли землетрясение отнести к колебательному движению
Можно ли землетрясение отнести к колебательному движению
Почему случаются землетрясения? Землетрясение – это следствие тектонических движений, которые происходят под землей на большой глубине. Они имеют опасный и разрушающий характер, превращая земную поверхность с домами и иными архитектурными сооружениями в обвальные ямы. Речь идет не только о разрушении построек, но о гибели людей.
Виды землетрясений
Когда случаются и причины землетрясений
Колебания поверхности Землей, которые возникают от воздействия космических процессов; вспышек на Солнце; магнитных бурь.
Магнитная буря – возмущенные потоки солнечных ветров, их взаимодействие с магнитной сферой нашей планеты. Это влияние «космической атмосферы» на природные процессы Земли. Чтобы было понятно, приведем примеры: сильные потоки ветров, морские приливы/отливы, повышение артериального давления у человека, мигрень и т.д. Это ничто иное, как действие магнитных бурь.
Ученые доказали взаимосвязь движений тектонических плит в литосфере земли с полнолуниями. Проще говоря, колебания, происходящие на Луне, воздействуют на поверхность Земли. Чем больше лунных колебаний, тем большая интенсивность землетрясений.
Основная причина, почему случаются землетрясения, кроется в постоянных изменениях литосферы. Наша планета имеет молодой геологический возраст, поэтому под землей постоянно происходят движения тектонический плит, которые нельзя остановить либо повлиять на них. Эти передвижения вызывают толчки и вибрации на поверхности.
Человек пытается улучшить свое существование, добывая из недр полезные ископаемые: газ, нефть, уголь, строительные материалы – щебень, песок; осушая болота для строительства новых зданий и сооружений, вырубаются большие гектары лесов все с той же целью – покорение природных ресурсов. Необдуманные действия людей влияют на сейсмическую активность. Доказано и замечено: землетрясения бывают чаще в тех районах, где высока сейсмоактивность. То есть: человек сам виноват в возникновении оползней, обвалов, землетрясений. Такие стихийные бедствия имеют название «техногенные».
Почему случаются искусственные землетрясения?
Появление колебаний сопровождается с большими перепадами атмосферного давления,
сильными и затяжными осадками, увеличением в атмосфере и подземной воде совокупности газов: аргон, радон, гелий, фтор, уран, беспокойным поведением домашних животных: кошек, собак, в сельской местности: коров, лошадей и др.
Измерения землетрясений
Стихийное бедствие имеет шкалу измерений, которую улавливают специальные приборы – сейсмографы. В местах где случаются землетрясения, обычно устанавливают приборы улавливающие колебания.
Сила 1-2 балла: слабые подземные толчки. Практически неощутимы.
3-4 балла: движения тектонических плит слышны человеку, шатаются люстры, с подоконников падают цветы, двигается мебель.
5-ая шкала: появление трещин в зданиях, сильные колебания.
6-7 баллов: трясет еще больше, возникают сколы в домах, разбивается стекло в окнах.
8-9 баллов: разрушение домов, иных сооружений, падают мосты.
При 10-ти баллах появляются оползни, обвалы, рушится все живое и неживое.
11-12 баллов: самые опасные виды землетрясений, которые за доли секунд способны превратить город в яму, уничтожить людей.
Где чаще всего случаются землетрясения
Землетрясения возникают не по всей поверхности Земли.
Наиболее часто возникают в главном сейсмическом поясе, который находится в Тихом океане. Здесь случается до 80% толчков земли.Евроазиатский складчатый пояс занимает второе место по частоте случаев землетрясений. Находится на стыке Евроазиатской, Индийской и Африканской тектонических плит.
К сожалению, землетрясения – частое стихийное явление, от которого нельзя спастись. Тяжело тем людям, которые обитают в опасных и неустойчивых зонах.Если идет речь об искусственных землетрясениях, виной которых есть деятельность человека, — нужно более грамотно и обдумано относиться к природе.
Добавить комментарий Отменить ответ
Вы должны быть авторизованы, чтобы оставить комментарий.
Движение земной коры: определение, схема и виды
Поверхность Земли постоянно изменяется. В течение своей жизни мы замечаем, как движется земная кора, изменяя природу: осыпаются берега рек, образуются новые рельефы. Все эти изменения мы видим, но есть и такие, которые нами не ощущаются. И это к лучшему, ведь сильные движения земной коры способны вызывать сильнейшие разрушения: примером таких сдвигов являются землетрясения. Скрытые в недрах Земли силы способны перемещать континенты, пробуждать спящие вулканы, полностью изменять привычный рельеф, создавать горы.
Активность земной коры
Основная причина активности земной коры – это процессы, происходящие внутри планеты. Многочисленные исследования показали, что в некоторых участках земная кора более устойчива, а в других – подвижна. На основании этого была разработана целая схема возможных движений земной коры.
Типы движения коры
Движения коры могут быть нескольких типов: ученые их разделили на горизонтальные и вертикальные. В отдельную категорию внесли вулканизм и землетрясения. К каждому виду движения земной коры относят определенные типы смещения. Горизонтальные включают разломы, прогибы и складки. Движения происходят очень медленно.
К вертикальным типам относят поднятие и опускание грунта, увеличение высоты гор. Эти смещения происходят медленно.
Землетрясения
В отдельных уголках планеты происходят сильные движения земной коры, которые мы называем землетрясениями. Они возникают в результате толчков в глубинах Земли: за доли секунд или секунды земля опускается или поднимается на сантиметры или даже метры. В результате колебаний происходит изменение расположения одних участков коры относительно других в горизонтальных направлениях. Причиной движения является разрыв или смещение земли, происходящий на большой глубине. Это место в недрах планеты называют очагом землетрясения, а эпицентр находится на поверхности, где люди ощущают тектоническое движения земной коры. Именно в эпицентрах происходят самые сильные толчки, идущие снизу вверх, а затем расходящиеся в стороны. Сила землетрясений измеряется в баллах – от одного до двенадцати.
Наука, изучающая движение земной коры, а именно землетрясения – это сейсмология. Для измерения силы толчков применяют специальное устройство – сейсмограф. Он в автоматическом режиме измеряет и записывает любые, даже самые маленькие колебания земли.
Шкала землетрясений
При сообщениях о землетрясениях, мы слышим упоминание о баллах по шкале Рихтера. Единица ее измерения – это магнитуда: физическая величина, обозначающая энергию землетрясения. С каждым баллом сила энергии возрастает почти в тридцать раз.
Но чаще всего применяется шкала относительного типа. Оба варианта оценивают разрушающее действие толчков на постройки и людей. По этим критериям колебания земной коры от одного до четырех баллов практически не замечаются людьми, правда, могут раскачиваться люстры на верхних этажах здания. При показателях от пяти до шести баллов на стенах зданий возникают трещины, лопаются стекла. При девяти баллах рушится фундамент, падают линии электропередач, а землетрясение в двенадцать баллов способно стереть целые города с лица Земли.
Медленные колебания
Сейчас под большими массами льда находятся Гренландия и Антарктида. По данным ученых, поверхность в этих местах прогнута почти на треть толщины ледников. Если предположить, что когда-нибудь придет время и льды растают, то перед нами появятся горы, равнины, озера и реки. Постепенно грунт будет подниматься.
Тектонические движения
Причинами движения земной коры является результат перемещения мантии. В пограничном слое между земной плитой и мантией температура очень высокая – порядка +1500 о С. Сильно нагретые слои находятся под давлением земных пластов, что вызывает эффект парового котла и провоцирует смещение коры. Эти перемещения могут быть колебательными, складкообразовательными или разрывными.
Колебательные движения
Под колебательными смещениями принято понимать медленное движение земной коры, которое не ощутимо для людей. В результате таких движений происходит смещение в вертикальной плоскости: одни участки поднимаются, а другие – опускаются. Эти процессы можно выявить, используя особые устройства. Так было выявлено, что Приднепровская возвышенность каждый год поднимается и опускается на 9 мм, а северо-восточная часть Восточноевропейской равнины опускается на 12 мм.
Вертикальные движения земной коры провоцируют сильные приливы. Если же уровень земли опускается ниже уровня моря, то вода наступает на сушу, а если поднимается выше – вода отступает. В наше время процесс отступления воды наблюдается на Скандинавском полуострове, а наступление воды – в Голландии, в северной части Италии, на Причерноморской низменности, а также в южных районах Великобритании. Характерными чертами опускания суши – образование морских заливов. Во время поднятия коры морское дно превращается в сушу. Таким образом сформировались известные равнины: Амазонская, Западно-Сибирская и некоторые другие.
Движения разрывного типа
Глыбовые и складчатые горы имеют различия во внутреннем строении. Для них характерны широкие отвесные склоны, долины. В некоторых случаях опущенные места заполняются водой, образуя озера. Одним из самых знаменитых озер России является Байкал. Оно образовалось в результате разрывного движения земли.
Складкообразовательные движения
Если уровни горных пород пластичны, то во время горизонтального движения начинается смятие и сбор горных пород в складки. Если направление силы вертикальное, то породы смещаются вверх и вниз, и только при горизонтальном движении наблюдается складкообразование. Размеры и внешний вид складок может быть любым.
Складки в земной коре образуются на достаточно больших глубинах. Под воздействием внутренних сил они поднимаются наверх. Подобным образом возникли Альпы, Кавказские горы, Анды. В этих горных системах складки отчетливо видны на тех участках, где они выходят на поверхность.
Сейсмические пояса
Как известно, земная кора образована литосферными плитами. На пограничных участках этих образований наблюдается высокая подвижность, возникают частые землетрясения, образуются вулканы. Эти участки называются сейсмологическими поясами. Их протяженность составляет тысячи километров.
Ученые выделили два пояса-гиганта: меридиональный Тихоокеанский и широтный Средиземноморско-Трансазиатский. Пояса сейсмологической активности полностью соответствует активному горообразованию и вулканизму.
В отдельную категорию ученые выделяют первостепенные и второстепенные зоны сейсмичности. Ко вторым относятся Атлантический океан, Арктика, район Индийского океана. Примерно 10 % движений земной коры происходит в этих районах.
Первичные зоны представлены районами с очень высокой сейсмической активностью, сильными землетрясениями: Гавайские острова, Америка, Япония и т. д.
Вулканизм
Вулканизм – это процессы, во время которых происходит движение магмы в верхних слоях мантии и ее приближение к земной поверхности. Типичным проявлением вулканизма является образование геологических тел в осадочных породах, а также выход лавы на поверхность с формированием специфического рельефа.
Вулканизм и движение земной коры – это два взаимосвязанных явления. В результате движения земной коры образуются геологические возвышенности или вулканы, под которыми проходят трещины. Они настолько глубокие, что по ним поднимается лава, горячие газы, пары воды, а также обломки горных пород. Колебания земной коры провоцируют извержения лавы с выбросом огромного количества пепла в атмосферу. Эти явления оказывают сильное влияние на погоду, изменяют рельеф вулканов.
Тектонические движения земной коры происходят под воздействием радиоактивной, химической и тепловой энергий. Эти движения приводят к различным деформациям земной поверхности, а также вызывают землетрясения и извержения вулканов. Все это приводит к изменению рельефа в горизонтальном или вертикальном направлении.
На протяжении долгих лет ученые изучают эти явления, разрабатывают аппараты, позволяющие регистрировать любые сейсмологические явления, даже самые незначительные колебания земли. Полученные данные помогают разгадать тайны Земли, а также предупредить людей о предстоящих извержениях вулканов. Правда, предугадать предстоящее сильное землетрясение пока не удается.
Колебательные системы в природе
Интегрированный урок ФИЗИКА + БИОЛОГИЯ + ГЕОГРАФИЯ,
8-й класс. Естественнонаучный профиль
Правильнее было бы, на наш взгляд, назвать урок «Периодические системы». – Ред.
И на колебания надо решиться.
Хочешь сделать доброе дело – отбрось колебания.
Персидская пословица
Если в конце исследования не видно начала следующего – значит, исследование не доведено до конца.
Академик Д.Лихачёв
Можно двадцать лет колебаться перед тем, как сделать шаг, но нельзя отступить, когда он уже сделан.
А.Мюссе
Образовательная цель урока: ознакомить с новым материалом; продолжить формирование навыков учащихся анализировать источники информации, выполнять эксперимент, работать в группе; закрепить знание ранее изученного материала и умения составлять и решать задачи.
Оборудование: cхемы (строение сердца, дыхательной системы человека), таблицы среднегодовых чисел Вольфа, физический словарик; секундомер, миллиметровая бумага, метроном; телевизор или компьютер с презентацией и видеороликом «Активные процессы на Солнце».
Оформление класса: в кабинете парты расставлены для работы в группах по 3–4 ученика.
Ход урока
1. Подготовительный этап (1–2 мин, объяснение целей и задач урока; формирование пяти групп и раздача рабочего материала).
2. Активизация мыслительной деятельности (5–10 мин)
Игра «Блиц-опрос»: учитель задаёт первый вопрос, а затем каждая группа по очереди задаёт вопрос следующей. Учитель оценивает ответы учащихся, деятельность групп, оригинальность идеи, даже попытки объяснения с помощью жетонов: личный жетон – красный, групповой – оранжевый. Ученик и все члены группы, набравшие наибольшее количество жетонов, в конце урока получают «5».
1. Один гениальный учёный как-то написал о своих часах французскому королю Людовику XIV: «Мои автоматы, поставленные в Ваших апартаментах, не только поражают Вас всякий день правильным указанием времени, но они годны, как я надеялся с самого начала, для определения на море долготы места». А.Зоммерфельд назвал этого учёного гениальным часовым мастером всех времён.
Ответ. О великом голландском учёном Христиане Гюйгенсе.
2. Из рассказа Л.Н.Толстого «Три смерти»: «…Пришла весна. По мокрым улицам города, между навозными льдинками, журчали торопливые ручьи; цвета одежд и звуки говора движущегося народа были ярки. В садиках за заборами пухли почки деревьев, и ветви их чуть слышно покачивались от свежего ветра…»
? Как можно назвать покачивание ветвей?
Ответ. Вынужденными колебаниями.
3. Из стихотворения Ф.И.Тютчева:
Если земли печален вид,
А воздух уж весною дышит,
И мёртвый в поле стебль колышет,
И елей ветви шевелит…
? К какому виду колебательного движения относятся колыхание стебля и ветвей елей?
Ответ. К вынужденным колебаниям.
4. Из стихотворения В.Кочеткова «Епифановская медь»:
…В декабре,
В глухую пору волчью,
В мартовскую
Заметь-гололедь
По всему СамарскомуЗаволжью
Пела епифановская медь.
Малые с захлёстом тенорили,
Басовито ухал
Великан.
И, крестясь,
Старухи говорили:
– Дан же, окаянному, талант!
? Можно ли колокол считать источником колебаний?
5. – Когда я выйду на пенсию, то не буду абсолютно ничего делать. В течение первых месяцев я буду сидеть в кресле-качалке.
– А потом начну качаться.
? Как называется такое движение?
Ответ. Колебательное движение.
Игра «Шифровка»: группы получают карточки с буквами и в течение 1 мин должны составить из них 3 физических термина и дать определения.
Ответ: амплитуда, период, частота.
Конкурс «Знатоков формул»: ребятам предлагаются карточки с обозначениями физических величин, из которых они должны составить формулы и прочитать их.
Пульсация – от лат. pulsatio (толкание, удар).
Метроном – от греч. 
[метрон] (мера) и no1moV [номос] (закон).
Диапазон – от греч. 
[диапасон] – звуковой объём голоса или музыкального инструмента.
Вибратор – от лат. vibrare (колебать, качать, дрожать).
Акустика – от греч. 
[акустикос] (слуховой).
3–4. Информационно-практический блок (30 мин)
Школьники изучают информацию по первоисточникам, аккумулируют и обобщают её, после чего проводят «информационный бой» – обсуждение с другими группами. Одновременно с поиском информации группы проводят экспериментальные работы и в ходе «боя» обсуждают результаты (по 5 мин на группу).
1-я группа. Часы без стрелок
Всё можно измерить – периодичность деления живой клетки, частоту биения сердца, время выделения слюны при виде пищи. Но, чтобы знать, как возникает, живёт, умирает организм, как он сосуществует с другими организмами, необходимо сопоставить множество данных, выполненных при наблюдении за ритмами. Ритм – это воспроизведение одного и того же события или состояния через равные промежутки времени.
Отечественный учёный А.Л.Чижевский писал о том, что ритм одинаково присущ как неживой, так и живой природе. Все виды искусства – музыка, танец, архитектура, живопись, поэзия – пронизаны ритмом. Действуя в определённом ритме, человек в любой работе достигает наибольших успехов, т.к. расходует силы наиболее экономно. Ещё на заре истории человечества было замечено, что ритм поддерживается звуками, которые издают орудия труда, например, ударами молота о наковальню. Позже люди стали использовать музыкальные инструменты для поддержания сил при работе. Известно, например, что этруски, населявшие Апеннинский полуостров в I тысячелетии до н.э., месили тесто под звуки флейты. Большим подспорьем в тяжёлой работе у разных народов была песня. Она позволяла подстраиваться под общий ритм и не снижать темп работы.
Периодичность ритмов, в которых существует весь мир, колеблется от долей секунды до сотен миллионов лет. Функции нервной системы млекопитающих, как, например, возбуждение или расслабление, имеют коротковолновые ритмы. Некоторые из них длятся всего 1 мс. А самое продолжительное из известных ритмических колебаний, занимающее около 285 млн лет, относится к движению Солнечной системы. За это время, составляющее галактический год, наша система успевает совершить один оборот вокруг центра Галактики. Вся природа пронизана ритмическими колебаниями: чередование времён года, смена дня и ночи, океанские приливы и отливы, солнечная активность, геологические процессы, землетрясения и др.
2-я группа. Биоритмы человека
В организме человека тоже происходят колебательные процессы, это так называемые биологические ритмы, или биоритмы. Они-то и представляют собой часы, которые невозможно ни увидеть, ни услышать. Что же делают эти биологические часы внутри нас? Хронобиологи обнаружили в человеческом организме более 500 ритмически меняющихся реакций. Одни совершают свой цикл (от греч. 
[циклос] – круг) за доли секунды или минуты (колебания биотоков мозга, сокращения сердечной мышцы), другие растягиваются на несколько часов, месяцев, лет. Например, на органы нервной системы человека влияют периоды солнечной активности, пик которых приходится на 11-й год цикла.
Самым наглядным является суточный цикл. Считается, что сутки – как бы маленькая модель года. То есть за 24 часа человек проживает зиму, весну, лето, осень. Зимой резко замедляются биологические процессы в природе, многие животные впадают в спячку. Этому холодному времени года соответствует ночь, ночью организм отдыхает, снижается частота пульса, дыхание становится реже, понижается кровяное давление. Весна – утро жизни. Человек пробуждается, открывает веки, на сетчатку его глаза попадает свет. И тут же активизируется головной мозг, учащается дыхание, из лёгких в кровь поступает больше кислорода, ткани организма освобождаются от накопившихся за ночь шлаков. Постепенно в течение суток то усиливается, то снижается обмен веществ, что отражается на состоянии, настроении, работоспособности.
Учёные путём долгих наблюдений и подробных исследований доказали, что существует единый внутренний график для всех людей. Так, с 10 ч утра до 15 ч – период активной деятельности человека, мозг в это время работает наиболее эффективно. С 13 до 14 ч больше всего выделяется желудочного сока – это время обеда. Час роста, когда быстрее всего растут волосы и ногти, приходится на период с 16 до 17 ч. А время чувств, когда обостряется слух, вкус и обоняние, длится с 17 до 18 ч. С 20 ч многие начинают вспоминать о своих неосуществлённых планах, печалиться об упущенных возможностях, острее, чем в другое время, переживают одиночество. Это час тоски. Но затем, если взять себя в руки, сквозь тучи внутренних переживаний пробивается луч надежды. Настроение выравнивается, можно подумать о завтрашнем дне. Это благодатное время длится до 23 ч. Однако после 23 ч в организме активизируется работа печени и желчного пузыря, человек может стать раздражительным, агрессивным. Поэтому, чтобы не поссориться с кем-нибудь, стоит лечь спать. К тому же время сразу после полуночи – это «час слепоты», когда работа глаз требует дополнительного напряжения, а зрение перенапрягать не стоит.
Каждый из нас ежеминутно производит 16–18 дыхательных движений. Смысл их в том, чтобы обеспечивать внешнее дыхание – первый этап доставки кислорода и последний этап удаления из организма углекислого газа. Но ведь кислород нужен не только клеткам лёгких, и не только эти клетки нуждаются в удалении углекислого газа. То же требуется всему организму, всем остальным клеткам. Посредником в обмене газами между воздухом лёгких и всеми «страждущими» служит кровь. В клетках идёт заключительный этап внутреннего, или тканевого, дыхания: организм отдаёт образующийся в процессе жизнедеятельности углекислый газ и получает кислород. Вдох и выдох регулируются особым отделом продолговатого мозга человека – дыхательным центром. В каждом полушарии дыхательный центр свой – это дополнительная страховка природы на случай повреждения мозга при травме или кровоизлиянии.
1–3-я группы. Практическая работа
Цель работы: определите период и частоту дыхания без физических нагрузок и с ними.
Задание: используя секундомер, посчитайте количество вдохов за 1 мин, затем сделайте 10–20 приседаний и снова посчитайте количество вдохов за 1 мин.
Содержание и метод выполнения работы. Дыхательный центр способен менять частоту и силу своих импульсов в зависимости от воздействия на него. Отчасти он подчиняется воле человека. Каждый может задержать или ускорить дыхание при разговоре, пении или просто по желанию. Но более охотно дыхательный центр прислушивается к требованиям организма.
Без нагрузок каждый из нас ежеминутно производит 10–20 дыхательных движений. При физической нагрузке, боли, некоторых расстройствах в процесс дыхания включается дополнительная мышца (вспомогательная дыхательная мускулатура), и количество вдохов увеличивается.
Для определения периода и частоты дыхания необходимо посчитать 3–4 раза количество вдохов N за 1 мин и найти среднее значение Nср. По этим данным вычислить частоту и период дыхания. Затем, выполнив 10–20 приседаний в быстром темпе, повторить расчёт. Результаты занести в таблицы.
Сердце – главный орган системы кровообращения. Ныне это столь очевидно, что споры прежних веков о его предназначении кажутся нелепыми: в Древнем Китае верили, что сердце участвует в пищеварении, в Египте были убеждены, что оно причастно к образованию мочи, а также грудного молока, семенной жидкости и слёз, древние египтяне, индийцы, греки и арабы полагали, что сердце – вместилище души.
Сердце располагается в грудной полости сразу позади грудины. В левой половине грудной полости находится две трети сердца, а одна треть лежит справа. Чтобы узнать размеры своего сердца, достаточно сжать кисть в кулак. Масса сердца взрослого человека составляет примерно 1/200 массы тела – около 300 г. Широкое основание сердца направлено вверх и назад, а суженная верхушка – вниз, вперёд и влево.
Частота сердечных сокращений в покое у взрослого человека – 70 ударов в минуту, у новорождённого 120–140. За всю жизнь сердце в среднем сокращается 3 млрд раз. В минуту сердце взрослого человека перекачивает 4,2 л крови. Но это в состоянии полного отдыха. А при больших физических нагрузках наш «вечный двигатель» может за то же время перегнать и 25–30 л.
По артериям кровь течёт от сердца, а по венам – к сердцу. Стенки артерий эластичны, поэтому они хорошо растягиваются и сокращаются в ответ на колебания артериального давления, возникающие при сокращении сердца. Эти колебания, или пульс, мы можем прощупать у себя на запястье, положив палец на лучевую артерию. Разветвляясь, артерии переходят в капилляры. Общая длина капилляров тела 100 тыс. км. Если их вытянуть вдоль экватора, можно обмотать земной шар 2,5 раза.
В конце ХIX в. американский ученый Уильям Дэвис предположил, что рельеф как бы проживает целую жизнь – от юности до старости, – при этом проходит целый «цикл эрозии». «Юная», поднятая тектоническими движениями территория начинает разрушаться при внешних воздействиях, главным образом текучей водой (водная эрозия). Так образуется «зрелый» рельеф, для которого характерно сочетание гор с крутыми склонами и глубоких долин. В конце цикла эрозии образуется «старый» рельеф, т.е. равнины с пологими склонами, низкими водоразделами, широкими долинами и медленно текущими реками – пенеплен: от лат. paene (почти) и англ. рlain (равнина).
Периоды, когда на месте гор появлялись равнины, неоднократно повторялись в истории Земли. И каждый раз они сменялись эпохами роста континентов, вздыманиями гор, отступаниями морей. Вершины растущих гор достигали холодных слоёв атмосферы, где выпадавшие на них осадки замерзали: начиналось оледенение, распространявшееся затем на равнины.
Эпохи горообразования и последующего выравнивания составляют глобальный цикл, т.е. цикл, характерный для всей планеты. Считается, что Земля пережила несколько таких циклов, средней продолжительностью около 200 млн лет каждый. О том, почему повторяются эпохи горообразования, единого мнения нет.
4–5-я группы. Практическая работа
Цель работы: определите период и частоту колебаний сердца без физических нагрузок и с ними.
Задание: используя секундомер, посчитайте пульс за 1 мин, затем сделайте 10–20 приседаний и снова посчитайте пульс за 1 мин.
Содержание и метод выполнения работы. Частота сердечных сокращений зависит от состояния человеческого организма, физических нагрузок, болевых синдромов и других факторов. Отчасти пульс подчиняется воле человека. Без нагрузок сердце каждого из нас ежеминутно производит от 60 до 100 колебательных движений. При физической нагрузке, боли, некоторых расстройствах пульс учащается.
Для определения периода и частоты сокращения сердечной мышцы необходимо посчитать 3–4 раза количество сокращений сердца N за 1 мин и рассчитать среднее значение Nср. По этим данным вычислить частоту и период колебаний сердца. Затем, выполнив 10–20 приседаний в быстром темпе, повторить расчёт. Результаты занести в таблицы.
Количество активных областей и групп пятен на Солнце периодически меняется со временем, повторяясь в среднем примерно через 11 лет. Это явление называется циклом солнечной активности. В начале цикла пятен почти нет, затем их количество увеличивается сначала вдали от экватора, а потом всё ближе к нему. Через несколько лет количество пятен достигает максимума, это так называемый максимум солнечной активности, после чего происходит спад активности.
Солнце не только согревает и освещает Землю. Проявлениям солнечной активности сопутствует возникновение целого ряда геофизических явлений. Потоки заряженных частиц, ускоренные во вспышках, влияют на магнитное поле Земли и вызывают магнитные бури, которые приводят к проникновению заряженных частиц в более низкие слои атмосферы, отчего и возникают полярные сияния. Оказалось, что активные процессы на Солнце, влияя на атмосферу и магнитное поле Земли, косвенным образом воздействуют и на сложнейшие процессы органического мира – как животного, так и растительного. Эти воздействия и их механизм в настоящее время исследуются учёными. (Видеофильм о проявлении солнечной активности или компьютерная презентация на 2–3 мин., см. с. 53.)
5. Практическая работа (1–5-я группы) (15 мин)
Цель работы: определите период, частоту и амплитуду солнечной активности.
Приборы и материалы: миллиметровая бумага, таблицы среднегодовых чисел Вольфа.
Задание: используя таблицы среднегодовых чисел Вольфа, постройте их зависимость от года и рассчитайте амплитуду, частоту и период солнечной активности.
Содержание и метод выполнения работы
Количество пятен и других связанных с ними проявлений солнечной активности периодически меняются. Эпоха, когда число центров активности наибольшее, называется максимумом солнечной активности, а когда их совсем или почти совсем нет – минимумом. В качестве меры степени солнечной активности пользуются так называемыми числами Вольфа W = 10g + f, где g – cуммарное число групп пятен и одиночных пятен, f – полное число пятен.
Диск спокойного Солнца с редкими тёмными пятнами
Рентгеновское Солнце в активной фазе 11-летнего цикла
Солнечное тёмное пятно – выход нового магнитного потока
Оно же крупным планом; видна полутень
Активная область – группа близких тёмных пятен, где может произойти солнечная вспышка
Важнейшей особенностью цикла солнечной активности является закон изменения магнитной полярности пятен. В течение каждого цикла все ведущие пятна биполярных групп имеют неодинаковую полярность в северном полушарии и противоположную – в южном.
1. На миллиметровой бумаге постройте зависимость чисел Вольфа от времени (1-я группа – за период 1800–1844 гг.; 2-я группа – за период 1845–1890 гг.; 3-я группа – за период 1891–1930 гг.; 4-я группа – 1931–1970 гг., 5-я группа – 1971–2003 гг.).
2. Определите по графику периоды солнечной активности и рассчитайте средний период солнечной активности.
3. Рассчитайте частоту солнечной активности.
4. По графику определите среднюю амплитуду солнечной активности.
5. Результаты занесите в таблицу. Сделайте вывод о частоте и периоде солнечной активности.
Таблицы среднегодовых чисел Вольфа
6. Закрепление материала (20 мин, работа в группах над решением задач и составлением одной с общим обсуждением результатов).
1. Землетрясения – это мощные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре. Чаще всего землетрясения бывают в районах горообразования. Земля резко сотрясается, появляются трещины. Они бывают настолько широкими, что в них может провалиться автомобиль. Землетрясения возникают в местах соприкосновения платформ. При сильном давлении происходят тектонические движения и тектонические разрывы (трещины). При смещении и ломке структуры горных пород возникают сейсмические волны. Мощные толчки вызываются поперечными волнами, но наиболее разрушительны продольные волны, напоминающие морские.
? Можно ли землетрясение отнести к колебательному движению?
2. Сила землетрясения оценивается по 12-балльной шкале Рихтера. Незаметные толчки, выявляемые только приборами, оцениваются в 1–2 балла. Умеренные толчки, вызывающие дребезжание стёкол, раскачивание люстр и т.п., – в 4–5 баллов. Сильные толчки с появлением трещин в стенах – в 6–7 баллов. При катастрофических толчках (8–12 баллов) разрушаются здания, раскалывается земная поверхность (Ашхабадское 1948 г., Армянское 1988 г. землетрясения). В год случаются тысячи землетрясений, но лишь 20–30 из них сильные.
? Определите частоту колебаний при 4-балльном землетрясении, если от этих толчков заметно раскачалась люстра, длина подвеса которой равна 80 см.
3. У обыкновенной амёбы обнаружен так называемый вибротаксис в виде положительной реакции на источник механических колебаний частотой 50 Гц. Это становится понятным, если учесть, что у некоторых видов инфузорий, служащих амёбе пищей, частота биения ресничек колеблется как раз между 40 и 60 Гц. Составьте по этим данным задачу.
4. Цикл вдоха-выдоха у ребёнка – 35 раз в минуту, 20 раз у подростка и 15 раз у взрослого человека. В среднем наш дыхательный ритм выглядит так: тысячу раз в час, т.е. 24 тыс. раз в день, или 9 млн раз в год.
? Как отличаются период и частота дыхания ребёнка и взрослого человека?
Ответ. Частота дыхания ребёнка в 2,3 раза выше, а период дыхания – в 2,3 раза меньше.
5. Во время Великой Отечественной войны по льду Ладожского озера к осаждённому Ленинграду проходила автомобильная дорога протяжённостью 27 км, известная в истории как Дорога жизни. Чтобы ледяной покров под действием проходившего по нему потока автомашин не начал колебаться в резонанс и не разрушился, принимали специальные меры: груз автомашин подбирался так, чтобы частота вынужденных колебаний ледяного покрова отличалась от его резонансной частоты.
? А что могло бы произойти, если была бы допущена ошибка при подсчёте массы груза?
Ответ. При резонансе лёд мог треснуть, и машины ушли бы на дно.
6. Достигнув на четвёртом году жизни половой зрелости, самка беззубки откладывает каждые 50 с по яйцу. Общее их количество при этом достигает 300–400 тысяч.
? Определите частоту и период откладывания яиц беззубкой.
7. Сердце двустворчатого моллюска беззубки летом сокращается 4 раза в мин, а зимой делает только одно сокращение за 3 мин. Составьте по этим данным задачу.
8. Небольшие размеры колибри и их способность сохранять постоянную температуру тела требуют интенсивного обмена веществ. Ускоряются все важнейшие функции в организме, сердце делает от 500 до 1260 ударов в минуту, учащается дыхание – до 600 дыхательных движений в минуту. Высокий уровень обмена веществ поддерживается интенсивным питанием – колибри почти непрерывно кормятся нектаром цветов.
? Определите частоту колебаний сердца и частоту дыхания колибри.
9. Сверчки воспринимают звуки частотой 300–8000 Гц, кузнечики – в диапазоне 800–45 000 Гц, саранча – до 90 000 Гц.
? Определите период колебаний, воспринимаемых этими насекомыми.
Ответ. Сверчки: 0,003–0,000125 с; кузнечики: 0,00125–0,00002 с; саранча: до 0,00001 с.
10. Установлено, что собаки слышат звуки частотой до 35 кГц, крысы и морские свинки – до 40 кГц, летучие мыши и дельфины при эхолокации – до 100 кГц. Для сравнения: верхний предел слуха человека 20 кГц.
? Сравните периоды колебаний источников звуков.
Ответ. Собака слышит звуки периодом колебаний от 0,0285 мс, крысы и морские свинки – от 0,025 мс, летучие мыши и дельфины – от 0,01 мс, человек – от 0,05 мс.
11. Наше сердце – это насос, работающий в импульсном режиме с частотой около 1 Гц. Во время каждого импульса, длящегося примерно 0,25 с, сердце взрослого человека успевает вытолкнуть из себя в аорту около 0,1 дм3 крови. Полный оборот крови через оба круга кровообращения совершается за 21–22 с. Составьте задачу по приведённым данным.
12. Время кругооборота крови у краба 37–65 с, у кролика – 7,5 с, у собаки – 16 с, у человека – 20–25 с.
? Сравните частоты кругооборота крови у этих живых организмов.
Ответ. У краба – 0,027–0,015 Гц, у кролика – 0,13 Гц, у собаки – 0,06 Гц, у человека – 0,05–0,04 Гц.
13. Сердце воробья бьётся 600–850 раз в мин, cердце мыши – 320–780 раз, курицы – 179–460 раз, гуся – 210–320 раз, кролика – 120–310 раз, кошки – 140, собаки – 100–139 раз, лошади – 40 раз. Нормальный пульс человека 60–80 ударов в мин.
? Определите частоту и период колебаний сердца у живых организмов.
14. Скорость движения крови в аорте человека 0,5 м/с, а по капиллярам 0,5 мм/с. Полный оборот крови через оба круга кровообращения совершается за 21–22 с.
? Определите частоту полного оборота крови у человека.
16. Чтобы поддерживать высокую температуру тела, особенно во время полёта, птицы тратят много энергии. Поэтому обмен веществ у них очень интенсивен, особенно у мелких видов. Четырёхкамерное сердце птицы работает с большой нагрузкой и сильно развито. Например, у самых маленьких птиц, колибри, сердце занимает половину полости тела, а по объёму почти в три раза больше желудка. Частота сокращений сердца у некоторых видов колибри достигает 1000 в минуту (у человека 70).
? Сравните частоту и период сокращений сердца человека и колибри.
Ответ. Частота сокращений сердца колибри в 14,3 раза больше, чем у человека, а период сокращений соответственно во столько же раз меньше.
Ответ. Так как ускорения свободного падения отличаются очень незначительно, то период колебаний математического маятника в этих географических пунктах будет примерно одинаков и равен 2 с.
18. Ускорения свободного падения в некоторых городах.