Номер 9, страница 158, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 9. Простые механизмы. «золотое правило» механики. Параграф 87. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 9, страница 158.

Условие.

• Простые механизмы в живой природе.

Решение.

Простые механизмы — это устройства, которые преобразуют силу и/или направление движения. Эволюция в течение миллионов лет оттачивала живые организмы, создавая эффективные и экономичные биологические структуры, многие из которых работают по принципам простых механизмов. Они повсеместно встречаются в опорно-двигательном аппарате животных, а также в строении растений и микроорганизмов.

Рычаг

Рычаг является самым распространенным простым механизмом в живой природе. В качестве рычагов выступают кости, в качестве точек опоры — суставы, а роль силы прикладывают мышцы.

• Конечности животных и человека: Практически любое движение конечностей (рук, ног, крыльев, лап) является примером работы рычажной системы. Например, при поднятии груза рукой, кости предплечья действуют как рычаг, локтевой сустав — как точка опоры, а бицепс создает движущую силу.
• Челюсти: Челюстной аппарат позвоночных — это мощный рычаг, позволяющий развивать значительные усилия для пережевывания пищи, удержания добычи или защиты.
• Движение головы: Соединение черепа с позвоночником (атланто-затылочный сустав) представляет собой рычаг первого рода, позволяющий кивать головой.

Клин

Принцип клина используется в природе для разделения, разрезания или прокалывания объектов.

• Зубы, когти и рога: Клыки и резцы хищников, когти кошек, клювы хищных птиц, рога копытных — всё это природные клинья, предназначенные для охоты, защиты или обработки пищи.
• Жала и шипы: Жало пчелы или осы, шипы растений (например, розы или кактуса) также являются клиньями, служащими для защиты или нападения.
• Корни растений: Растущий кончик корня имеет форму клина, что помогает ему раздвигать частицы почвы и прорастать вглубь.

Блок

В живых организмах роль блоков выполняют костные выступы или хрящевые петли, через которые перекинуты сухожилия. Такие "биологические блоки" позволяют изменять направление действия силы мышц.

• Коленный сустав: Коленная чашечка (надколенник) работает как неподвижный блок. Сухожилие четырехглавой мышцы бедра проходит над ней, что меняет направление тяги и увеличивает эффективность разгибания ноги.
• Глазные мышцы: Верхняя косая мышца глаза проходит через хрящевое кольцо (блок), что позволяет ей поворачивать глазное яблоко в нужном направлении, несмотря на ее расположение.
• Стопа: Сухожилия некоторых мышц огибают костные выступы в области голеностопного сустава, которые действуют как блоки, обеспечивая сложные движения стопы.

Винт

Принцип винта в природе встречается реже, но демонстрирует поразительные примеры биомеханики.

• Бактериальный жгутик: Двигательный аппарат некоторых бактерий (например, кишечной палочки) представляет собой настоящий молекулярный мотор, который вращает белковый жгутик-пропеллер. Это вращение по принципу винта обеспечивает движение клетки в жидкой среде.
• Семена растений: Семена некоторых растений (например, ковыля или аистника) имеют спиралевидный отросток, который, реагируя на изменения влажности, скручивается и раскручивается, буквально "ввинчивая" семя в почву.

Наклонная плоскость

Этот механизм используется живыми организмами для перемещения по вертикали с меньшими усилиями.

• Движение по склонам: Животные, передвигающиеся в горах (например, горные козлы или бараны), инстинктивно выбирают более пологие, зигзагообразные траектории (серпантин), используя принцип наклонной плоскости для экономии энергии при подъеме.
• Вьющиеся растения: Растения, такие как лианы или хмель, обвивают опору по спирали. Их путь вверх по сути является движением по наклонной плоскости, "обернутой" вокруг ствола дерева или другой опоры.

Колесо и ось

Настоящее колесо для локомоции (передвижения) в макромире живой природы не развилось из-за биологических ограничений, связанных с необходимостью непрерывного кровоснабжения и иннервации свободно вращающейся части тела. Однако аналоги этого механизма существуют.

• Молекулярный уровень: Уже упомянутый бактериальный жгутик и его роторный мотор являются примером настоящего колеса и оси на микроуровне.
• Шаровидные суставы: Плечевой и тазобедренный суставы человека и животных позволяют конечностям совершать вращательные движения. В этом случае головка кости (например, бедренной) выступает в роли оси, вращающейся в суставной впадине.

Ответ: Простые механизмы, такие как рычаг, клин, блок, винт и наклонная плоскость, широко распространены в живой природе и являются результатом эволюционной адаптации. Они лежат в основе функционирования опорно-двигательного аппарата животных (рычаги в конечностях и челюстях, блоки в суставах), используются для добычи пищи и защиты (клинья в зубах, когтях и клювах), а также обеспечивают передвижение и размножение у самых разных организмов, от бактерий (винтовой жгутик) до растений (корень-клин, ввинчивающиеся семена).