Дослідницький проєкт "Біофізика тіла людини"

При виконанні дослідницької роботи в рамках проєкту з біології на тему «Біофізика тіла людини» учениця 9 класу дослідила фізіологічні процеси тіла людини, можливості людського організму з точки зору інтеграції знань і досягнень різних наук. Авторка взнала цікаву інформацію про біомеханіку опорно-рухового апарату та біофізичні механізми дихання людини.

Докладніше про роботу:

У експериментально-дослідницькій роботі з біології про біофізику тіла людини, виконаній ученицею 9 класу, досліджено фізичні закономірності та механізми, які лежать в основі функціонування живих організмів. Дані проведеного дослідження можуть бути використані для поглиблення знань з біології при вивченні тем розділу «Анатомія і фізіологія людини» та в повсякденному житті людини для розуміння процесів та явищ в тілі людини.

В рамках роботи над навчальним дослідницьким проєктом вивчались поняття біофізики тіла людини, проведено практичне дослідження накопичення статичної електрики на поверхні тіла людини. Здобувачкою освіти в проєктній роботі розроблено поради з біофізики тіли людини, особливо для уникнення накопичення статичної електрики.

Зміст

Вступ
І. Біофізика як наука.
1.1.Завдання біофізики, предмет та об'єкт вивчення, розділи біофізики.
1.2. Розвиток біофізики як науки
ІІ. Організм людини очима біофізика
2.1. Біомеханіка опорно-рухового апарату.
2.2. Біофізичні механізми дихання
2.3. Гемодинаміка. Тиск крові.
2.4. Терморегуляція з точки зору біофізики.
2.5. Біоакустика
ІІІ. Практична частина
3.1. Дослідження накопичення статичної електрики на поверхні тіла людини.
3.2. Поради щодо уникнення накопичення статичної електрики.
Висновки
Список використаних джерел.
Додатки

Біофізика – це наука про найпростіші і фундаментальні взаємодії, які лежать в основі біологічних процесів. В основі біофізичних моделей лежать фізичні поняття енергії, сили, типи взаємодії, загальні поняття фізичної і формальної кінетики, термодинаміки, теорії інформації. Дані поняття відображають природу основних фізичних взаємодій і законів руху матерії. Центром уваги біофізики як біологічної науки є біологічні процеси і явища. Біофізичні методи входять в практику дослідних лабораторій і стали підставою для методів діагностики захворювань і їх лікування.

Біофізика – це фундаментальна наука, яка досліджує властивості біологічних об’єктів з точки зору фізичних законів. Об’єктом дослідження цієї науки є фізико-хімічні процеси в живих організмах, які складають основу їх існування, а також їх механізми. Біофізику можна вважати фізикою живих систем різного рівня: молекули, мембрани, клітини, органу, популяції. Біофізику визначають як науку, яка будує і досліджує ідеальні системи, які є моделями відображають основні властивості живого для різних рівнів організації.

Актуальність теми дослідження: Біофізика — поєднує знання з фізики, біології, хімії, математики та інформатики для вивчення структури, функцій та динаміки живих організмів на всіх рівнях організації — від молекул до екосистем. Вивчення фізичних основ життєвих процесів дає розуміння особливостей функціонування тіла людини.

Мета: розширити знання про фізіологічні процеси тіла людини, розкрити можливості людського організму з точки зору інтеграції знань і досягнень різних наук.

Об’єкт дослідження: біофізика тіла людини.
Предмет дослідження: фізичні закономірності та механізми, які лежать в основі функціонування живих організмів.

Методи дослідження: аналіз і синтез інформації, узагальнення і формування висновків, есперимент.

Особистий внесок: проведений експеримент, аналіз отриманої інформації, формування висновків з метою збереження і зміцнення здоров’я.

Ключові слова: біофізика, організм людини.

Результати дослідження: можуть бути використані для поглиблення знань з біології при вивченні тем розділу «Анатомія і фізіологія людини»; в повсякденному житті людини, як засіб розуміння процесів та явищ, які відбуваються в тілі людини.

Біофізика — це міждисциплінарна наука, яка досліджує фізичні процеси, що лежать в основі життєдіяльності біологічних систем. Вона поєднує знання з фізики, біології, хімії, математики та інформатики для вивчення структури, функцій та динаміки живих організмів на всіх рівнях організації — від молекул до екосистем

Завдання біофізики:

• Вивчення фізичних основ життєвих процесів -розуміння механізмів енергообміну, транспорту речовин, біоелектричних явищ.
• Аналіз структури та функцій біомолекул і клітин - дослідження білків, нуклеїнових кислот, мембран.
• Моделювання біологічних систем - створення математичних моделей для аналізу процесів у клітинах, тканинах та органах.
• Застосування фізичних принципів у біотехнологіях - розробка нанобіотехнологій, біосенсорів, систем доставки ліків.

Предмет і об'єкт вивчення біофізики
Предмет: фізичні закономірності та механізми, які лежать в основі функціонування живих організмів.
Об'єкт: Живі системи на різних рівнях організації: молекули (ДНК, білки, ліпіди), клітини (мембрани, органели, метаболічні шляхи), тканини, органи, організми та екосистеми, біофізичні процеси: фотосинтез, біоенергетика, передача сигналів, транспорт речовин, скорочення м’язів тощо.

Розділи біофізики

Молекулярна біофізика - вивчення структури, функцій та динаміки біомолекул.
Методи: рентгенівська кристалографія, кріоелектронна мікроскопія.

Клітинна біофізика - дослідження мембран, органел, біохімічних реакцій у клітині. Вивчення транспорту речовин, сигналів через мембрани.
Біофізика мембран - структура і функції мембран, іонні канали, транспортні білки. Дослідження електричних потенціалів клітин.
Біофізика фотосинтезу - механізми перетворення світлової енергії в хімічну.
Вивчення пігментів, фотосистем, енергетичних ланцюгів.

Біоенергетика - аналіз механізмів перетворення енергії в живих організмах.
Вивчення ферментів, дихального ланцюга, синтезу АТФ.
Електробіофізика - біоелектричні явища в клітинах і тканинах (нервова та м'язова діяльність). Дослідження електричних потенціалів, електрофізіологічних процесів.
Медична біофізика - розробка фізичних методів діагностики та терапії. Ультразвук, лазерна терапія, магнітно-резонансна томографія (МРТ). Екологічна біофізика - дослідження впливу фізичних факторів (світло, температура, радіація) на екосистеми. Аналіз адаптації організмів до зовнішніх умов.

Теоретична та математична біофізика - моделювання складних біологічних систем.Використання обчислювальних методів для аналізу процесів.
Біофізика об’єднує широкий спектр досліджень, спрямованих на розуміння фундаментальних процесів у живих системах, що робить її однією з ключових наук сучасності.

Біофізика сформувалася як окрема наука у 20 столітті, але її коріння сягають глибини століть, коли дослідники почали вивчати живі організми за допомогою фізичних методів.

Початковий етап (XVII–XIX століття)
Фізіологія та фізика: вивчення функцій організму за допомогою фізичних підходів.
XVII століття: відкриття кровообігу Вільямом Гарвеєм (1628). Використання мікроскопа Робертом Гуком для дослідження клітин.

Електрофізіологія -1780 - експерименти Луїджі Гальвані з "тваринною електрикою". 1820–1830- дослідження нервових імпульсів Йоганном Мюллером та Карлом Людвігом.
Термодинаміка та енергетика: закон збереження енергії, відкритий Юліусом Майєром і Джеймсом Джоулем, став основою для розуміння енергетики в живих системах.

Формування біофізики (XX століття)
Молекулярна біофізика -1953 - Розшифровка структури ДНК Джеймсом Вотсоном і Френсісом Кріком (на основі даних Розалінд Франклін). Вивчення білків, ферментів, мембран.
Біоелектричні явища - роботи Алана Годжкіна та Ендрю Хакслі (1950-ті) з моделювання нервових імпульсів.

Створення електронних приладів для дослідження клітинних потенціалів.
Впровадження рентгеноструктурного аналізу (Макс Перутц, Дороті Ходжкін).
Розвиток електронної мікроскопії. Застосування математичного моделювання для опису біологічних процесів. Комп'ютерні симуляції складних систем.

Сучасний етап (кінець XX – XXI століття)
Біофізика нанорівня - дослідження окремих молекул, таких як іонні канали та білкові комплекси. Використання атомно-силової мікроскопії.
Системна біофізика - вивчення комплексної взаємодії клітин, тканин та організмів. Розвиток системної біології.
Біофізика в медицині - застосування фізичних методів для діагностики: МРТ, КТ, ультразвук. Розробка лазерної терапії, радіотерапії.

Біоінженерія - розробка біосенсорів, штучних органів, наноматеріалів. Генна інженерія, використання CRISPR для редагування генів.
Кліматична біофізика - вивчення впливу фізичних факторів (радіації, температури) на екосистеми та глобальні процеси.

Перспективи біофізики

• Розуміння механізмів життя на молекулярному рівні.
• Розвиток нових діагностичних і терапевтичних технологій.
• Вивчення адаптації живих організмів до змін довкілля.
• Застосування знань у космічній біології та штучному інтелекті.

Біофізика сьогодні є фундаментальною наукою, що забезпечує нові відкриття в біології, медицині та технологіях

Організм людини очима біофізика — це складна система, яка функціонує завдяки фізичним законам. Біофізик вивчає організм з точки зору механізмів, які забезпечують життєдіяльність, на основі фізичних і хімічних процесів.

Скелет - міцність кісток забезпечує витримування навантажень (наприклад, при бігу або стрибках). Архітектура кісток - компактна речовина витримує стискання. Губчаста речовина забезпечує легкість і амортизацію.

Суглоби - вивчення моментів сили, які виникають у суглобах під час руху. Наприклад, у колінному суглобі сила тертя зменшується завдяки синовіальній рідині.
М'язи - розподіл сили: м'язи генерують силу, яка залежить від довжини м'яза, швидкості скорочення та рівня активації. Ізометричні, ізотонічні та ексцентричні скорочення.
Рух - аналіз руху (ходьба, біг, підйом ваги) базується на динаміці опорно-рухового апарату. Кінетична і потенціальна енергія змінюються під час руху, забезпечуючи ефективність.

Приклади біомеханіки в дії
Ходьба і біг - при ходьбі центр мас рухається по синусоїді. Біомеханіка аналізує енергозатрати, взаємодію м'язів і кісток, роботу суглобів.
Підйом важких предметів - застосування правильних технік для зменшення навантаження на хребет і суглоби.
Реабілітація - використання біомеханічних принципів для відновлення рухових функцій.
Спорт - оптимізація рухів для досягнення високих результатів

Методи дослідження біомеханіки

• Моделювання руху: аналіз рухів за допомогою комп’ютерних програм.
• Електроміографія: вивчення електричної активності м’язів.
• Динамометрія: вимірювання сили та моментів сили.
• Механічні тести: оцінка міцності кісток, зв'язок, суглобів.

Біомеханіка опорно-рухового апарату є важливою як для розуміння функціонування людського тіла, так і для застосування в медицині, спорті та інженерії, сприяючи покращенню якості життя.

Дихання — це сукупність процесів, які забезпечують обмін газів між організмом і навколишнім середовищем. Біофізичні механізми дихання включають транспорт газів, фізичні закономірності їх дифузії, роботу дихальних м’язів та особливості функціонування легень.

Основні етапи дихання
Вентиляція легень - надходження повітря до альвеол і його видалення. Регулюється градієнтом тиску між атмосферою і легенями.
Дифузія газів - обмін кисню (O₂) і вуглекислого газу (CO₂) між альвеолярним повітрям і кров’ю. Залежить від градієнта концентрацій і площі поверхні обміну. Транспорт газів кров’ю - кисень транспортується гемоглобіном у вигляді оксигемоглобіну. CO₂ транспортується у формі бікарбонатів, карбаміносполук і розчиненого газу.
Клітинне дихання-використання кисню в мітохондріях для вироблення енергії у формі АТФ.

Робота дихальних м'язів:
Вдих - діафрагма скорочується і опускається, грудна клітка розширюється за рахунок міжреберних м’язів. Це створює негативний тиск у плевральній порожнині, і повітря надходить у легені.
Видих - у стані спокою — пасивний процес, викликаний еластичним відновленням легень. Під час фізичного навантаження активується робота м’язів живота.
Еластичні властивості легень - легені мають здатність розтягуватися і повертатися до початкової форми завдяки еластичним волокнам. Порушення еластичності (наприклад, при емфіземі) знижує ефективність дихання.

Сила поверхневого натягу - у альвеолах знаходиться тонка плівка рідини, що створює поверхневий натяг, який прагне зменшити їх розмір. Сурфактант (суміш фосфоліпідів і білків) зменшує поверхневий натяг, запобігаючи спадінню альвеол.
Плевральний тиск - завжди залишається нижчим за атмосферний (негативний), що утримує легені розправленими

Біофізичні механізми дифузії газів
Закон Фіка - швидкість дифузії газу пропорційна площі поверхні, градієнту концентрацій і обернено пропорційна товщині мембрани.
Структура дихальної мембрани - альвеолярно-капілярна мембрана надзвичайно тонка (0,5 мкм), що полегшує дифузію. Загальна площа обміну газів у легеннях становить близько 70–90 м².
Градієнт парціальних тисків - парціальний тиск O₂ у повітрі вищий, ніж у венозній крові, що сприяє дифузії O₂ в кров. Парціальний тиск CO₂ у венозній крові вищий, ніж у альвеолах, що забезпечує його виведення.

Біофізика транспорту газів кров’ю
Транспорт кисню - 98% кисню зв’язується з гемоглобіном (формуючи оксигемоглобін). Решта розчиняється у плазмі
Крива дисоціації гемоглобіну:Залежність насичення гемоглобіну киснем від парціального тиску O₂. Зсув кривої вправо (наприклад, при підвищенні CO₂, температури) полегшує вивільнення кисню в тканинах.
Транспорт вуглекислого газу - 70% CO₂ транспортується у вигляді бікарбонатів.
20% зв’язується з гемоглобіном. 10% — розчиняється у плазмі.

Регуляція дихання
Центральний механізм - дихальний центр у довгастому мозку контролює частоту і глибину дихання.
Хеморецептори - відчувають зміни рівнів O₂, CO₂ і pH крові. Підвищення CO₂ стимулює дихання для виведення надлишків газу.
Механорецептори - сигналізують про розтягнення легень, запобігаючи їх надмірному розширенню (рефлекс Герінга-Брейєра).

Порушення біофізичних механізмів

• Гіпоксія: зниження рівня кисню в тканинах через недостатню дифузію або транспорт газів.
• Емфізема: руйнування альвеолярних стінок, що зменшує площу обміну.
• Обструкція дихальних шляхів: збільшує опір потоку повітря, ускладнюючи вентиляцію.

Біофізика дихання дозволяє зрозуміти механізми, які забезпечують ефективний газообмін і підтримання гомеостазу, а також розробити методи лікування захворювань дихальної системи.

Гемодинаміка — це розділ фізіології та біофізики, що вивчає закономірності руху крові в серцево-судинній системі. Основою гемодинаміки є фізичні закони гідродинаміки, які пояснюють кровотік, тиск і опір у судинах.

Тиск крові
Кров'яний тиск — це сила, з якою кров діє на стінки судин. Він створюється роботою серця та опором судин.
Систолічний тиск: максимальний тиск у судинах під час скорочення серця (систоли).
Діастолічний тиск: мінімальний тиск під час розслаблення серця (діастоли).
Пульсовий тиск: різниця між систолічним і діастолічним тиском.
Середній артеріальний тиск: показник, що враховує як систолічний, так і діастолічний тиск.

Основні принципи гемодинаміки

• Закон Ома для кровообігу — об’ємний кровотік, — різниця тисків між початком і кінцем судини, — опір кровотоку. Чим більший опір, тим менший кровотік за однакового тиску.
• Закон Пуазейля — в’язкість крові, — довжина судини, — радіус судини. Опір кровотоку сильно залежить від радіуса судини (зміна радіуса на 2 рази змінює опір у 16 разів).
• Ламінарний потік — кров рухається шарами, що забезпечує ефективний транспорт.
• Турбулентний потік — утворюються вихори, що підвищують опір (можливий у місцях звуження судин).

Типи судин і їх роль у гемодинаміці
Артерії - мають товсті еластичні стінки, що витримують високий тиск. Забезпечують транспортування крові від серця до органів. Артеріальний тиск коливається в залежності від фази серцевого циклу.
Артеріоли - є "резистивними" судинами, які регулюють загальний периферичний опір. Їхній радіус змінюється під впливом нервових і гуморальних сигналів.

Капіляри - тонкі судини, де відбувається обмін речовин і газів. Кров тече повільно через великий сумарний поперечний переріз.
Вени - судини низького тиску, які повертають кров до серця. Мають клапани для запобігання зворотному руху крові.

Фактори, що впливають на тиск крові

• Робота серця - сила і частота скорочень серця визначають об’єм крові, який викидається у судини.
• Опір судин - залежить від діаметра судин, в’язкості крові та довжини судин.
• Об’єм циркулюючої крові - збільшення об’єму крові підвищує тиск (наприклад, при затримці рідини).
• Еластичність судин - артерії можуть розширюватися для амортизації пульсової хвилі. Зниження еластичності (атеросклероз) збільшує тиск.
• Нервова та гуморальна регуляція - симпатична нервова система підвищує тонус судин і тиск. Гормони, такі як адреналін, ангіотензин II, регулюють судинний тонус.

Артеріальний тиск у різних частинах судинної системи
Аорта і великі артерії - найвищий тиск (систолічний до 120 мм рт. ст.).
Артеріоли - різке падіння тиску через високий опір.
Капіляри - тиск низький (20–40 мм рт. ст.), забезпечуючи обмін речовин.
Вени - тиск дуже низький (до 10 мм рт. ст.).

Патології, пов’язані з гемодинамікою
Артеріальна гіпертензія - постійне підвищення тиску через підвищений опір судин або збільшення серцевого викиду.
Гіпотензія - зниження тиску, що може призвести до недостатнього кровопостачання органів.
Атеросклероз - зменшення еластичності судин і звуження їх просвіту, що підвищує тиск.
Шок - критичне зниження тиску, що порушує кровопостачання тканин.
Гемодинаміка є ключовою для розуміння функціонування серцево-судинної системи. Контроль тиску крові та підтримання ефективного кровообігу є важливими для здоров’я організму.

Терморегуляція — це сукупність фізіологічних і біофізичних механізмів, які підтримують стабільну температуру тіла, забезпечуючи оптимальні умови для життєдіяльності організму. Основою терморегуляції є баланс між виробленням тепла (термогенезом) і його віддачею (тепловтратами). Біофізика терморегуляції базується на законах теплообміну та енергетики.

Механізми терморегуляції
Термогенез (вироблення тепла):
Базальний метаболізм: постійне утворення тепла внаслідок метаболічних реакцій у клітинах.
М'язова активність: скорочення м'язів (фізична активність, тремтіння) збільшує вироблення тепла.
Хімічна терморегуляція: включає окислення жирів, вуглеводів у мітохондріях із виділенням тепла.

Тепловіддача: відбувається через механізми теплообміну
Конвекція: передача тепла повітрю або рідині, що омивають тіло.
Кондукція (теплопровідність): передача тепла через контакт із поверхнями.
Радіація (випромінювання): випромінювання тепла інфрачервоними хвилями.
Випаровування: перехід води з поту чи дихальних шляхів у пароподібний стан (ефективний при високій температурі).

Біофізичні аспекти теплообміну
Закон Стефана-Больцмана -теплове випромінювання тіла пропорційне четвертому ступеню його абсолютної температури.
Теплопровідність - швидкість передачі тепла залежить від температурного градієнта між тілом і навколишнім середовищем.

Закон Ньютона про охолодження - швидкість тепловтрат прямо пропорційна різниці температур між тілом і середовищем.
Співвідношення площі поверхні до об'єму - у дрібних організмів відносна площа поверхні більша, що призводить до інтенсивнішої тепловіддачі

Роль шкіри в терморегуляції
Кровоносні судини шкіри - розширення судин -збільшує тепловіддачу. Звуження судин (вазоконстрикція) зменшує тепловтрати.
Потові залози - виділення поту забезпечує охолодження через випаровування.
Підшкірна жирова тканина — є теплоізоляційним шаром, що зменшує тепловтрати.

Регуляція температури
Центральна регуляція - гіпоталамус виконує роль "термостата". Він реагує на зміну температури крові та сигналів від периферичних терморецепторів.
Периферичні механізми - терморецептори в шкірі реагують на зміни температури навколишнього середовища. Сигнали передаються до ЦНС, викликаючи відповідні реакції (тремтіння, потовиділення).
Гормональна регуляція - тироксин і адреналін підвищують швидкість метаболізму і вироблення тепла.

Фізіологічні стани терморегуляції
Гіпотермія - зниження температури тіла через надмірну тепловіддачу або недостатній термогенез. Біофізичний механізм: порушення градієнта тепла між тілом і середовищем.
Гіпертермія - надмірне підвищення температури тіла через недостатню тепловіддачу. Наприклад, у спеку випаровування поту стає неефективним через високу вологість повітря.
Лихоманка - підвищення температури через зміну "установчої точки" термостата в гіпоталамусі.

Патологічні порушення терморегуляції
Тепловий удар - виникає при високій температурі середовища та зневодненні. Організм втрачає здатність до адекватної тепловіддачі.
Озноб - захисна реакція організму для підвищення вироблення тепла шляхом м'язового тремтіння.
Порушення судинного тонусу - наприклад, при атеросклерозі зменшується ефективність терморегуляції через знижену еластичність судин.

Біофізика терморегуляції в різних умовах
Холод - судини звужуються, що зменшує тепловіддачу.
Активація м’язового тремтіння для збільшення термогенезу.
Спека - судини розширюються, збільшуючи тепловіддачу.
Потовиділення стає основним механізмом охолодження.
Терморегуляція з біофізичної точки зору є складним процесом, який базується на законах теплообміну та взаємодії між фізичними, хімічними та фізіологічними процесами в організмі. Вона дозволяє підтримувати гомеостаз і адаптуватися до змін умов навколишнього середовища .

Біоакустика — це міждисциплінарна наука, яка вивчає звукові явища, пов’язані з життєдіяльністю живих організмів, включаючи утворення, передачу, сприйняття і використання звуків. Вона об'єднує біологію, фізику, екологію та інші науки.

Біофізичні основи біоакустики

• Утворення звуків - звуки створюються коливаннями повітря, рідини чи твердих тіл. У живих організмів це може бути результатом:
• Вібрації голосових зв’язок (у людини і ссавців).
• Коливання крил (у комах, наприклад, цикад).
• Створення механічних хвиль у середовищі (наприклад, удари хвостом у бобрів)
• Поширення звукових хвиль - звукові хвилі передаються через різні середовища (повітря, вода, ґрунт) із певною швидкістю, яка залежить від фізичних властивостей середовища.
• Сприйняття звуків - органи слуху сприймають коливання і перетворюють їх на нервові імпульси.
• Людина чує звуки в діапазоні 20–20 000 Гц, тоді як кажани чи дельфіни можуть сприймати ультразвуки.

Екологічна роль біоакустики
Комунікація - тварини використовують звуки для сигналізації про небезпеку, залучення партнера, маркування території.
Орієнтація - ультразвукові сигнали, які використовують кажани і дельфіни, допомагають знаходити їжу і уникати перешкод.
Пошук їжі - хижі види використовують звуки для виявлення здобичі (наприклад, ехолокація в сов).
Захист і попередження - наприклад, рик тигра або звукові сигнали тривоги в мавп.

Методи дослідження в біоакустиці
Реєстрація звуків - використання мікрофонів, гідрофонів (у водному середовищі) та ультразвукових детекторів
Спектральний аналіз - розподіл звуків за частотами для визначення їх характеристик (тембр, частота, амплітуда).
Моделювання акустичних систем - відтворення і аналіз звукових сигналів у лабораторних умовах.
Спостереження в природних умовах - вивчення поведінки тварин у їхньому природному середовищі під впливом звуків.

Практичне значення біоакустики
Охорона природи - вивчення звуків, що створюють тварини, допомагає оцінювати стан популяцій і екосистем. Виявлення впливу антропогенного шуму на природу.
Медицина - дослідження слуху та звукового сприйняття у людини, розробка слухових апаратів.
Технології - розробка ехолокаційних і сонарних систем за аналогією з природними механізмами.
Криміналістика - аналіз голосу й звуків для ідентифікації особистості.
Біоакустика дозволяє розширити розуміння того, як організми використовують звуки для адаптації, виживання та взаємодії.

Під час тертя деякі тіла набувають здатність притягувати інші тіла. Наприклад, пластмасовий гребінець притягує сухе волосся під час розчісування, до тіла людини «прилипає» нейлонова сорочка чи блуза. У таких випадках кажуть, що речі наелектризувалися. Такі тіла також називають електрично зарядженими, тому що вони набули електричного заряду.

Для того, щоб зрозуміти процес наелекризування, необхідно згадати будову атома. Атоми складаються з позитивно заряджених протонів (заряд позначають +), негативно заряджених електронів (заряд позначають -) та незаряджених частинок — нейтронів (Додаток А).

У кожному атомі, що не зазнає зовнішнього впливу, кількість електронів дорівнює кількості протонів, тому такий атом не має електричного заряду.

Електрони— рухливі частинки. Внаслідок тертя двох тіл електрони переміщуються до одного з тіл, і воно стає негативно зарядженим. Друге тіло втрачає електрони й стає позитивно зарядженим. Явище, коли тіло набуває електричного заряду, називається електризацією тіл. Явища, пов’язані з електризацією тіл, називають електричні явища. Людське тіло не є виключенням. Накопичення електричних зарядів на поверхні тіла називається статична електрика. Статична електрика виникає, коли електрони переходять з одного тіла до іншого, наприклад під час тертя тіл.

Ми вирішили перевірити виникнення статичного заряду на поверхні тіла людини при нормальних умовах і під час використання антистатичних засобів.. Для цього ми виконали такі дослідження.
Пластиком гребінцем розчисували волосся протягом декількох хвилин . Через визначений час спостерігали притягання волосся до пластикового гребінця (Додаток Б ).

Це відбувається тому, що пластик міцніше ніж волосся тримає свої електрони і чинить опір їх відділенню. Тому частина електронів із волосся переходить на гребінець. Маємо позитивно заряджене волосся, яке тягнеться до гребінця, що отримав бонусні електрони, а отже і негативний заряд.

Обробили волосся і гребінець антистатичним засобом. Повторили вищевказані дії.Спостерігали, що волосся не мало статичної електрики і при багаторазовому розчісуванні залишалося гладким та пружнім. Такий результат ми отримали завдяки дії антистатичного засобу, який перешкоджав утвореню статичної електрики.

Отже, статичну електрику накопичують вироби з пластику, синтетичних матеріалів, наприклад поліетилен, капрон чи нейлон. До матеріалів, які майже не накопичують статичну електрику, належать деревина, тканини з льону й бавовни. Але статичну електрику можна зняти використовуючи допоміжні засоби, такі як антистатик. (Додаток В ) .

• Сидіння в автомобілях здебільшого виготовлені із синтетичних матеріалів. Тож коли людина перебуває в автомобілі, що рухається, на її одязі виникають електричні заряди. Якщо при цьому торкнутися металевої ручки дверей автомобіля, можна відчути легкий «удар струмом». Щоб уникнути такого неприємного відчуття, варто спочатку взяти ключ або інший металевий предмет через натуральну тканину чи папір й торкнутися ним ручки. Він прийме удар на себе і захистить руку.
• Синтетичні тканини дуже електризуються. Через це одяг з них неприємно прилипає до тіла, а може несподівано легенько вдарити струмом. Щоб позбутися статичної електрики на одязі, варто протерти його бавовняною тканиною.
• Існують способи і засоби, які допомагають уникнути накопичення статичної електрики (Додаток Г)
• Щоб висушити волосся, не варто терти його звичайним рушником. Краще загорнути у паперовий рушник.
• Розчісувати волосся краще дерев’яним гребінцем.
• Носіть одяг із натуральних тканин
• Використовуйте електроприлади, які мають заземлення.

У дослідницькому проєкті з біології на тему "Біофізика тіла людини" учениця 9 класу прийшла до висновку про те, що бiофiзика ‒ це наука, яка вивчає фiзичнi явища і процеси в бiологiчних системах та дослiджує фундаментальні процеси, що складають основу живої природи. У біофізиці використовують фізичні принципи, методи та інструменти для вивчення живих систем на різних рівнях їх організації ‒ від атомів та молекул до клітин, організмів та екосистем.

Результати біофізичних досліджень про будову, фізичні властивості молекул, клітинних структур, клітин, тканин, органів і фізичні процеси, які супроводжують обмін речовин і дію фізичних факторів на живу систему, створюють теоретичну базу для оцінки функціонального стану організму, вивчення механізмів виникнення хвороб, розуміння розвитку патології й дії фармакологічних препаратів, розробки методів діагностики і фізіотерапії, створення сучасної медичної техніки.

В результаті проведеної дослідницької роботи (проєкту) в 9 класі, яка стосується біофізики тіла людини та біології (анатомії), нами було поглиблено розуміння фізичних процесів, що лежать в основі функціонування організму людини.

Практична частина дослідницької роботи, продемонструвала актуальність біофізичних знань у повсякденному житті та підкреслила важливість обізнаності про фізичні явища, які впливають на комфорт і безпеку людини. Вивчення та розуміння таких процесів в проєкті сприяють формуванню навичок збереження здоров’я, підвищенню рівня особистої безпеки та розширенню світогляду.

1. 2013 Антоноюк-Биофизика.pdf
2. Біофізика — Вікіпедія
3. БІОФІЗИКА | Фармацевтична енциклопедія
4. Організм людини очима біофізика .
5. Posudin_Pidruchnyk_Biofizuka.pdf