Параграф 15, ГДЗ к учебнику по биологии 9 класс Пасечник с ответом на вопросы (Линия жизни)

Особенности наземно-воздушной среды:

Низкая плотность требует развития опорно-двигательной системы для поддержания тела и передвижения.

Изменчивая температура требует терморегуляции для поддержания стабильной температуры тела.

Свободный доступ к кислороду, вследствие чего развиты органы дыхания для поглощения кислорода из воздуха.

1. Скелет:

Череп защищает головной мозг, органы чувств.

Позвоночник состоит из шейных, грудных, поясничных, крестцовых и хвостовых позвонков.

Грудная клетка защищает сердце и легкие, участвует в дыхании.

Верхние конечности: плечо, предплечье, кисть.

Нижние конечности: бедро, голень, стопа.

2. Мышцы:

Обеспечивая передвижение, захват, жевание, дыхание.

Скелетные мышцы прикрепляются к костям сухожилиями. Разделяются на скелетные, гладкие и сердечную мышцу.

Опорно-двигательная система человека выполняет три основных функции:

Опорная - поддерживает все органы и системы, сохраняя форму тела.

Двигательная - обеспечивает передвижение тела в пространстве и движение его частей.

Защитная - предохраняет внутренние органы от повреждений, ограничивая их внутренние полости.

Костная ткань содержит как органические вещества (придающие упругость), так и неорганические вещества (минеральные соли фосфора, кальция, магния), которые придают костям твердость.

Состоит из остеонов - трубочек, сформированных из концентрических слоев костных пластинок вокруг канала, по которому проходят кровеносные сосуды и нервные волокна. Между костными пластинками располагаются костные клетки - остеоциты - с отростками.

Выполняет опорную, защитную и двигательную функции, а также участвует в обмене минеральных веществ.

Прочность кости обусловлена ее уникальным строением, которое сочетает в себе прочность и легкость.

Компактное вещество - плотно уложенные костные трубочки (остеоны), обеспечивающее прочность и устойчивость кости к внешним нагрузкам.

Губчатое вещество - рыхло расположенные костные трубочки, которые обладает легкостью и способностью распределять нагрузку, снижая ее концентрацию в определенных точках.

Диафиз - средняя часть кости, состоящая из компактного вещества, обеспечивает прочность и поддержку кости, а также служит опорой для мышц. Внутри диафиза находится костномозговой канал, содержащий желтый костный мозг.

Эпифизы - концевые суставные головки, состоящие из губчатого вещества, обеспечивают уменьшение трения в суставах, благодаря покрывающему их гиалиновому хрящу. Губчатое вещество содержит красный костный мозг, где происходит кроветворение.

Надкостница - соединительнотканная оболочка, покрывающая кость, содержит кровеносные сосуды и нервы, обеспечивает рост кости в толщину, а также регенерацию костной ткани при переломах.

Рост кости в длину происходит за счет деления клеток хрящевой ткани, расположенной в области шеек длинных костей (между диафизом и эпифизами).

Рост кости в толщину происходит за счет деления клеток надкостницы, которая покрывает кость снаружи.

Цель исследования: доказать, что прочность трубки из заданного материала (бумага, пластик, металл и т.д.) может быть не только не меньше, но и больше, чем прочность стержня из того же материала, но той же массы.

Гипотеза исследования: трубчатая конструкция из заданного материала, обладающая равной массой со стержнем из того же материала, будет обладать большей прочностью, так как распределяет нагрузку по всей своей поверхности.

План проведения исследования

1. Выбор материалов. Определить материалы для проведения эксперимента (бумага, металл).

2. Изготовление образцов

Изготовить трубчатую конструкцию (трубку) из выбранного материала.

Изготовить стержень из того же материала, имеющий ту же массу, что и трубка.

Образцы должны иметь одинаковую длину.

3. Проведение испытания на прочность

Установить образцы на опоры на одинаковом расстоянии.

Постепенно увеличивать нагрузку на центр образца до его разрушения.

Зафиксировать максимальную нагрузку, выдержавшую конструкция (в кг или Ньютонах).

4. Обработка данных

Провести сравнительный анализ полученных данных о максимальной нагрузке для трубки и стержня.

Провести расчет прочности для каждого образца.

Необходимое оборудование:

1. Измерительная лента

2. Весы

3. Материал для изготовления образцов (бумага, пластик, металл)

4. Инструменты для изготовления образцов (ножницы, линейка, канцелярский нож, клей, паяльник)

5. Подставка для образцов

6. Грузы или гири для создания нагрузки

7. Измерительный прибор для фиксации нагрузки (тензодатчик, динамометр)

1. Подготовка. Изготовить металлическую трубку и металлический стержень с одинаковой массой (например, 100 грамм) и одинаковой длиной (например, 15 см).

Изготовить бумажную трубку и бумажный стержень с той же массой (100 грамм) и длиной (15 см).

Убедитесь, что бумажная трубка имеет достаточную прочность (например, сделайте ее из плотного картона).

2. Установка образцов. Разместить образцы (металлическую трубку, металлический стержень, бумажную трубку, бумажный стержень) на опорах на одинаковом расстоянии друг от друга (например, 10 см).

3. Нагрузка. Начать с металлической трубки. Постепенно увеличивать нагрузку на центр образца, используя грузы или гири. Записывать значение нагрузки (в кг или Ньютонах).

Продолжать увеличивать нагрузку до тех пор, пока трубка не разрушится. Записать значение максимальной нагрузки, выдержавшей трубка.

Повторить процедуру для металлического стержня, бумажной трубки и бумажного стержня.

4. Повторение. Провести эксперимент не менее трех раз для каждого образца, чтобы получить достоверные результаты.

1. Сравнить максимальную нагрузку, выдержавшую трубка и стержень из каждого материала.

Металлическая трубка выдержала 10 кг, металлический стержень - 5 кг, бумажная трубка - 2 кг, бумажный стержень - 1 кг.

2. Рассчитать прочность каждого образца (максимальная нагрузка / площадь поперечного сечения).

Металлическая трубка - площадь сечения 1 см², ее прочность составит 10 кг/см².

3. Сравнить прочность трубки и стержня из металла/бумаги.

Вывод:

На основании полученных данных (металлическая трубка выдержала 10 кг, а стержень - 5 кг) можно сделать вывод, что гипотеза подтвердилась для металла: трубчатая конструкция из металла прочнее, чем стержень из того же металла, но той же массы.

На основании полученных данных (бумажная трубка выдержала 2 кг, а стержень - 1 кг) можно сделать вывод, что гипотеза также подтвердилась для бумаги: трубчатая конструкция из бумаги прочнее, чем стержень из того же материала и массы.

Изменения костной ткани у спортсменов и людей, занятых тяжелым физическим трудом, обусловлены адаптацией организма к повышенным нагрузкам.

Постоянные нагрузки, особенно силовые, приводят к увеличению толщины костной ткани, что делает кость более прочной и устойчивой к повреждениям.

В местах прикрепления мышц к костям, где возникает большое натяжение, кость может деформироваться, образуя бугры и искривления. Эти образования увеличивают площадь поверхности прикрепления мышц, что способствует более эффективной передаче силы.

Постоянная нагрузка стимулирует активность остеобластов - клеток, которые строят костную ткань. Это приводит к увеличению плотности кости и ее прочности.

С возрастом уменьшается активность остеобластов, а активность остеокластов (клеток, разрушающих костную ткань) остается на прежнем уровне. Это приводит к уменьшению плотности костной ткани и повышению риска переломов. И из-за нарушений минерального обмена кости становятся хрупкими.

С возрастом мышцы становятся менее сильными, что снижает их способность амортизировать ударные нагрузки и поддерживать равновесие.

В сочетании эти факторы приводят к тому, что пожилые люди особенно уязвимы к переломам во время гололеда.

Препарат трубчатой кости выглядит как плотный, однородный материал с небольшими полостями. Кость состоит из нескольких слоев, которые расположены параллельно друг другу. Цвет препарата - светло-желтый.

При увеличении препарата в несколько раз видны концентрические круги, образованные тончайшими костными пластинками. Эти пластинки расположены вокруг небольшого канала, по которому проходят кровеносные сосуды и нервные волокна. Такая структура называется остеон.

Компактное вещество, образованное остеонами, обеспечивает высокую прочность, а наличие кровеносных сосудов и нервных волокон в каналах остеонов говорит о том, что кость является живой тканью, способной к регенерации и росту.

Лопатка - плоская треугольная кость с острым верхним углом, широкой позвоночной поверхностью и вогнутой реберной поверхностью. Имеет две костные выемки для соединения с ключицей и плечевой костью.

Позвонок - неправильной формы кость с дугой, отростками и телом, формирующим позвоночный канал, в котором расположен спинной мозг.

Кисть состоит из 8 костей запястья, 5 костей пясти и 14 костей фаланг. Кости запястья расположены в два ряда, кости пясти имеют трубчатую форму, а фаланги, образующие пальцы, также трубчатые, но более короткие.

Большая берцовая кость - длинная трубчатая кость, самая большая в голени. Имеет два эпифиза, соединяющиеся с бедренной костью и малоберцовой костью, и диафиз, образующий основной стержень кости.

Лопатка - плоская кость, входит в группу плоских костей.

Бедренная кость - длинная трубчатая кость, входит в группу трубчатых костей.

Кости человека имеют различные формы и строение, что связано с выполняемыми ими функциями.

Микроскопическое строение трубчатой кости подтверждает ее прочность и способность к регенерации. Изучение муляжей костей позволило ознакомиться с формой и особенностями строения различных костей, а также классифицировать их по формам и функциям.