XXIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Влияние интенсивности физических упражнений на подростков за счёт изменения внутренней энергии (тела), как результат адаптации их к дополнительным нагрузкам

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы

Ивлева А.С. 1

---

1Гимназия "Эврика"

Кравец В.В. 1Шаповалова Г.И. 1

---

1Гимназия "Эврика"

Работа в формате PDF

468.3 KB

Введение

Древнегреческие мудрецы говорили:

Хочешь быть здоровым — бегай!

Хочешь быть красивым — бегай!

Хочешь быть умным — бегай!

Этими словами они подчеркивали огромное значение бега (специальных беговых упражнений) для укрепления здоровья, достижения гармоничного телосложения, развития умственных способностей человека.

В последнее время, в связи с техническим прогрессом, заметно снижается физическая активность населения. Идёт снижение интереса учащихся к урокам физической культуры и к занятиям другими видами физкультурно-спортивной деятельности. В результате чего повышается утомляемость школьников, снижается их работоспособность, ухудшается общее состояние.

Цель исследования: 1) Изучить влияние беговых упражнений на внутреннюю (тепловую) энергию организма подростков 14-16 лет;

2) Определить, как изменяется температура тела, как один из основных параметров изменения внутренней энергии после физической нагрузки.

Задачи исследования:

1. Изучить влияние беговых упражнений на подростков.

2. Зафиксировать показания температуры тела подростков до и после беговых упражнений.

3. Определить изменение пульса как показателя интенсивности нагрузки.

4. Проанализировать связь между беговой нагрузкой и изменением внутренней тепловой энергии организма.

5. Сделать выводы о влиянии физических упражнений на терморегуляцию и изменение пульса у подростков.

Гипотеза: регулярная продуктивная разминка увеличивает внутреннюю энергию организма подростков, ускоряя химические реакции (насыщение кислородом, усиление деятельности органов кровообращения и дыхания, перераспределение крови, активация желез внутренней секреции) и механические процессы движения кровяных потоков и лимфы, что позволяет активнее регенерировать энергию для сокращения мышц и продемонстрировать более высокий результат при выполнении тестов.

Объект исследования: подростки 14-16 лет, получающие определенную физическую нагрузку.

Предмет исследования: изменения внутренних параметров организма подростков вовремя беговых упражнений и после, в частности - тепловая энергия (температура тела) и пульсовая реакция (частота сокращения сердечной мышцы).

Материалы: градусник, секундомер, тонометр (для измерения пульса).

Методы:

1. изучение литературных источников;

2. наблюдение;

3. анкетирование;

4. измерение температуры тела до и после бега на дистанцию 400 метров;

5. измерение пульса, как показателя интенсивности нагрузки;

6. обобщение результатов, анализ данных.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1. Виды бега, их особенности.

Бег — универсальный вид спорта, который включает в себя множество дисциплин. Каждая из них требует особого подхода. Марафонцы не похожи на спринтеров, а трейлраннеры обычно сталкиваются с более сложными условиями, чем шоссейные бегуны. Рассмотрим основные виды бега, их особенности и отличия.

1. Спринт

Это дисциплина, в которой спортсмены пробегают на максимальной скорости относительно короткий отрезок. Самые популярные дистанции — 60 м, 100 м, 200 м и 400 м. Спринт считают очень требовательным: важны взрывная сила, быстрый старт, правильная техника и высокая мощность. Бег на 100 м — одна из самых престижных дисциплин в легкой атлетике.

2. Средние дистанции

Это 800 м, 1000 м, 1500 м, 1 миля, 2000 м и 3000 м. В отличие от короткого спринта, здесь важен баланс между скоростью и выносливостью — нужно сохранить силы до конца отрезка. На средних дистанциях уже происходит быстрое закисление мышц. Проще говоря, они «горят» из-за накопления молочной кислоты, которую организм не успевает переработать при высокой интенсивности.

3. Длинные дистанции

Чаще всего это забеги на 5000 м и 10 000 м. Здесь требуются высокая аэробная выносливость и продуманная тактика. Скорость тоже важна. Закисление мышц на таких дистанциях не такое сильное и резкое. Если выбрать правильный темп, молочная кислота будет накапливаться постепенно.

3. Полумарафон

Дистанция — 21 км 97,5 м. В полумарафоне выносливость важнее скорости. Требуется поддерживать стабильный, но относительно медленный темп, чтобы сохранить силы на всю дистанцию. Психологическая нагрузка выше из-за большего времени: профессионалы пробегают полумарафон примерно за час, у любителей скорости сильно ниже.

3. Марафон

Дистанция — 42 км 195 м. Марафон требует еще большей выносливости и умения экономить силы. Тактика очень важна: нужно заранее рассчитать время для питания и выбрать нужную скорость. Еще примерно на 35 км марафонцы сталкиваются со «стеной»: это момент, когда бежать дальше кажется невозможным. Так происходит из-за истощения энергетических резервов.

3. Ультрамарафон

Так называют все, что длиннее марафона. Популярные дистанции ультрамарафонов — 50 км, 100 км и 100 миль, или 161 км. Спортсмены должны быть физически и психологически готовы к длительным нагрузкам — иногда продолжительность забега составляет более 24 часов.

1.2 Внутренняя энергия и ее особенности

Внутренняя энергия с точки зрения предмета (физика) — это физическая величина, которая определяет энергию движения и взаимодействия всех частиц, из которых состоит тело (молекул, атомов) внутри этого тела или системы.

Особенности:

Внутренняя энергия зависит от температуры тела и его агрегатного состояния.

Не зависит от механического движения тела и положения тела относительно других тел.

Любое тело всегда обладает внутренней энергией, так как частицы, из которых оно состоит, всегда находятся в непрерывном движении.

1.3 Внутренняя энергия: её составляющие и способы изменения

Составляющие внутренней энергии:

- Кинетическая энергия частиц. Частицы (молекулы, атомы) всегда находятся в непрерывном движении: могут двигаться хаотично (в газах) или колебаться около своего положения устойчивого равновесия (в твёрдых телах). Чем быстрее частицы двигаются, тем больше их кинетическая энергия и соответственно внутренняя энергия всего тела.

- Потенциальная энергия частиц. Частицы взаимодействуют между собой через силы притяжения и отталкивания, что создаёт потенциальную энергию, которая также влияет на изменение внутренней энергии.

Способы изменения

Внутреннюю энергию можно изменить двумя способами: 

1. Совершение работы над телом или совершение работы самим телом.

В результате чего, внутренняя энергия в одном случае – увеличивается, а в другом – уменьшается.

2. Теплопередача - передача энергии от более нагретого тела к менее нагретому, без совершения работы. Если в результате теплообмена тело остывает, то его внутренняя энергия уменьшается, если нагревается — энергия увеличивается.

Следовательно - физические упражнения, в том числе бег, влияют на изменение внутренней энергии, изменяя температуру тела.

2. Практическая часть

2.1 Эксперимент 1: измерение пульса

2.1.2 Вывод на основе эксперимента 1

Связь показателей эксперимента 1 с внутренней энергией подростков 14-16 лет

В этом возрасте организм находится в стадии активного роста и развития, внутренняя энергия подростка направлена на рост, развитие органов и тканей, а также на поддержание высокой физической и умственной активности.

Физическая нагрузка запускает процессы мобилизации этой энергии: учащение пульса — это показатель того, что организм эффективно использует внутренние энергетические ресурсы для поддержания высокой активности.

Подростки имеют более высокий обмен веществ и лучше адаптируются к нагрузкам благодаря миокарду и сосудистой системе, что проявляется в быстром увеличении и нормализации пульса.

Таким образом, пульс отражает не только физические процессы, но и уровень внутренней энергетики организма, связанной с ростом и активностью подростка.

2.2 Эксперимент 2: измерение температуры

2.2.2 Вывод на основе эксперимента 2

После выполнения беговых упражнений у всех участников наблюдается повышение температуры тела на 0,2-0,5 °C. Пульс также существенно увеличивается, что подтверждает повышение обмена веществ и выделение тепла организмом. Результаты подтверждают, что бег увеличивает внутреннюю тепловую энергию путем активизации работы мышц и метаболических процессов.

2.3 Эксперимент 3: влияние разминки

2.3.2 Вывод на основе эксперимента 3

Разминка повышает температуру мышц, что меняет их физические свойства. Разминка увеличивает кинетическую энергию молекул в теле. Повышение внутренней энергии ускоряет химические реакции, что позволяет активнее регенерировать энергию для сокращения мышц. Сигнал от мозга к мышцам доходит быстрее, обеспечивая более взрывное и синхронное сокращение волокон.

При отталкивании мышцы работают как эффективная пружина. Чем выше температура, тем меньше энергии тратится на внутреннее трение в тканях и тем больше энергии переходит в кинетическую энергию прыжка.

2.4 Обсуждение

Во время бега мышцы активно сокращаются, расходуя энергию. Часть этой энергии преобразуется в внутреннюю, что приводит к повышению температуры тела — внутренней тепловой энергии организма. Для подростков 14-16 лет данное явление особенно важно, так как их организм еще формируется, и контроль температуры помогает избежать перегрева. Кроме того, повышение температуры ускоряет химические реакции и улучшает кровообращение, что благоприятно сказывается на здоровье.

Разминка подготавливает организм к нагрузкам, повышая пульс и эластичность мышц. Она защищает суставы от травм и улучшает координацию. Для подростков это критически важно для поддержания концентрации внимания на уроках. Физическая активность насыщает мозг кислородом, что помогает быстрее усваивать информацию. Регулярная разминка снимает мышечное напряжение от долгого сидения за партой и снижает утомляемость. Это укрепляет иммунитет и помогает справляться со стрессом во время контрольных.

Заключение

Выводы:

1. Изучено влияние беговых упражнений на подростков.

2. Измерена температура тел подростков до и после беговых упражнений.

3. Определено изменение пульса как показатель интенсивности нагрузки.

4. Проанализирована связь между беговой нагрузкой и увеличением внутренней тепловой энергии организма.

5. Сделан вывод о влиянии физических упражнений на терморегуляцию подростков.

Беговые упражнения увеличивают внутреннюю тепловую энергию подростков, что проявляется в повышении температуры тела.

Повышение температуры связано с увеличением интенсивности обмена веществ и мышечной активностью.

Контроль теплового состояния занимающихся беговыми упражнениями важен для безопасных тренировок подростков.

Рекомендации:

Необходимо соблюдать среднюю нагрузку и подбирать упражнения в зависимости от возрастных особенностей и способностей подростка. Вести контроль температурного баланса для положительного влияния двигательных действий и обеспечивать доступ к воде во время тренировок, чтобы избежать перегрева и обезвоживания организма.

Используемая литература

1. Вайнбум Ю.В., Дозирование физических нагрузок школьников издательство: «Просвещение», 1991.

2. Верхошанский А.П. Влияние силовых нагрузок на организм в процессе его возрастного развития., -М., 1989.

3. Гиззатуллин А.Р, Зефиров Т.Л, «Физиология физических упражнений»: учебное пособие И.Х. Вахитов, Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет, 201

4. Гостовцев П.И., Дубровский В.И. Самоконтроль при занятиях физической культурой. - М.: Физкультура и спорт, 1984 -175с.

5. Ермолаев Ю. А. Возрастная физиология, -М.: Высшая школа, 1995.

6. Перышкин И.М, Иванов Ф.И. Физика. 7 класс. Базовый уровень. Учебник, издательство: «Просвещение», Москва, 2023.

7. Перышкин И.М, Иванов Ф.И. Физика. 8 класс. Базовый уровень. Учебник, издательство: «Просвещение», Москва, 2025.

8. Лях В.И. Физическая культура. 8-9 класс. Учебник, издательство: «Просвещение», Москва, 2025.

9. Солодков А.С., Сологуб Е. Б. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная.» -М.: Тера-спорт, Олимпия Пресс, 2005.

10. Яков Перельман Занимательная физика издательство: «Эксклюзивная классика»- Москва, 2025.

Приложение 1

к эксперименту 3

1. Длина прыжка до разминки – 160 см:

2. Разминка (2 фото)

3. Длина прыжка после разминки – 170 см