Домашнее задание, страница 10 - гдз по физике 7 класс учебник Исаченкова, Громыко

В нашем организме есть «измерительное устройство». Это сердце, с помощью которого можно оценивать время.

Определите по пульсу (числу ударов сердца) время, за которое стакан наполняется водой из-под крана. Считайте время между двумя последовательными ударами сердца примерно равным одной секунде. Сравните это время с показаниями часов. На сколько и почему отличаются полученные результаты?

Эта задача представляет собой практический эксперимент, результаты которого будут индивидуальны для каждого человека. Ниже приведено общее решение с использованием примерных данных.

Дано:

Для проведения эксперимента нам дано условное допущение: время между двумя последовательными ударами сердца (период пульса) $T_{пусльс}$ примерно равно одной секунде.

$T_{пусльс} \approx 1 \text{ с}$

В ходе нашего гипотетического эксперимента были получены следующие данные:

• Число ударов сердца за время наполнения стакана: $N = 13$
• Время наполнения стакана по показаниям часов (секундомера): $t_{часы} = 10 \text{ с}$

Найти:

$t_{пульс}$ — время, измеренное по пульсу.
$\Delta t$ — разница между временем, измеренным по пульсу, и временем, измеренным по часам.
Причины отличия результатов.

Решение:

Для решения задачи необходимо провести два измерения времени, за которое стакан наполняется водой из-под крана.

1. Измерение времени с помощью пульса.
Нужно нащупать пульс на запястье или шее. Затем одновременно включить воду и начать считать удары сердца. После того как стакан наполнится, выключить воду и прекратить счет.
Время, измеренное этим способом, рассчитывается по формуле:
$t_{пульс} = N \times T_{пусльс}$
Используя наши примерные данные ($N = 13$) и допущение из условия ($T_{пусльс} = 1 \text{ с}$), получаем:
$t_{пульс} = 13 \times 1 \text{ с} = 13 \text{ с}$

2. Измерение времени с помощью часов.
Нужно повторить эксперимент, но на этот раз измерять время с помощью секундомера или часов с секундной стрелкой. Допустим, мы получили значение $t_{часы} = 10 \text{ с}$. Это значение будем считать эталонным.

3. Сравнение результатов.
Теперь найдем, на сколько отличаются полученные результаты:
$\Delta t = |t_{пульс} - t_{часы}| = |13 \text{ с} - 10 \text{ с}| = 3 \text{ с}$

4. Анализ причин отличия.
Полученные результаты отличаются, и это ожидаемо. Существует несколько причин для этого расхождения:

• Неверное допущение. Основная причина заключается в том, что допущение "время между ударами сердца равно одной секунде" является сильным упрощением. Это соответствует частоте пульса ровно 60 ударов в минуту. В реальности у большинства людей в состоянии покоя пульс выше (например, 70-80 ударов в минуту). Если пульс, к примеру, 75 ударов в минуту, то время между ударами составляет $T = \frac{60 \text{ с}}{75} = 0.8 \text{ с}$. Если бы мы использовали это, более точное значение, результат был бы $t_{пульс} = 13 \times 0.8 \text{ с} = 10.4 \text{ с}$, что гораздо ближе к показаниям часов.
• Нестабильность пульса. Частота сердечных сокращений не является абсолютно постоянной величиной. Она может меняться в зависимости от дыхания, эмоционального состояния, небольшой физической нагрузки (например, ходьбы к крану).
• Человеческий фактор (погрешность экспериментатора). Существует погрешность, связанная со сложностью точной синхронизации начала/окончания счета ударов с моментом включения/выключения воды. Также возможен простой просчет ударов.

Таким образом, сердце является очень неточным "измерительным устройством" для времени из-за индивидуальных и изменяющихся характеристик пульса, а также из-за погрешностей самого процесса измерения.

Ответ: Время, измеренное по пульсу, составило $13 \text{ с}$, а по часам — $10 \text{ с}$. Результаты отличаются на $3 \text{ с}$. Отличие обусловлено тем, что реальная частота пульса человека, как правило, не равна 60 ударам в минуту (1 удар в секунду), а также нестабильностью сердечного ритма и погрешностями при проведении самого измерения.