Скачать презентацию
Идет загрузка презентации. Пожалуйста, подождите
Презентация была опубликована 10 лет назад пользователемТамара Охромеева
1 Птица действующий по математическому закону инструмент., сделать который в человеческой власти со всеми его движениями... Леонардо да Винчи
2 Человек представляет собой высшую ступень развития живой природы не потому, что его чувствительные или рабочие органы и системы лучше, чем у животных. Многочисленные примеры убеждают в том, что у многих животных та или иная система жизнедеятельности во много раз совершенней, чем у человека. Приведем лишь некоторые из них.
3 Лучшие спортсмены - бегуны на короткие дистанции развивают скорость 4042 км / ч. В мире животных в 23 ра за быстрее бегают гепард, страус и некоторые другие. Более того, относительная скорость передвижения и расстояние, на которое могут перемещаться животные, еще разительнее отличаются от естественных возможностей человека. Коли чество движений, которое человек способен совершить за 1 с, составляет максимум 1012 ( к примеру, постукивания пальцем по столу ) а частота взмахов крыла у обыкновенной пчелы в секунду.
4 Преимущество человека заключается в уникальной способности мозга к мышлению и способности к общественному труду. В наше время появилось самостоятельное направление в науке и технике, цель которого использовать биологические знания для решения инженерных задач и развития техники. Это направление было названо бионикой.
5 Круг вопросов, которые использует бионика, довольно обширен и продолжает расширяться. Для того чтобы полу чить о них представление, лучше всего рассмотреть несколь ко примеров, В 1889 г. в Париже по проекту инженера Ж. Эйфеля бы ла сооружена трехсотметровая металлическая ажурная баш ня, ставшая впоследствии своеобразным символом столицы Франции. Эта конструкция яркий пример единства зако на формирования естественных и искусственных структур. Ученые обнаружили, что силовые линии в конструкциях башни и в костях птиц и млекопитающих распределяются очень сходно, хотя при создании башни инженер не пользовался живыми моделями. Легкая и хрупкая кость, способная выдержать большие нагрузки, стала предметом пристального изучения Ле - Реколе установил, что прочность этих биологических, конструкций обусловлена соответствующим расположепи -' ем и их обрамленных отверстий, соединяемых различным образом, а не плоскостей и пустых пространств. На основе изучения структуры костей и других природных моделей в архитектуре родился принцип дырчатых конструкций, положивший начало разработке новых пространствен ных систем.
6 Для творчества архитекторов природа предоставляет немало образцов подобных конструкций, например скелеты некоторых глубоководных губок и особенно радиолярий микроскопических организмов, относящихся к типу простейших. Скелеты радиолярий поражают богатством и разнообразием форм и расположением опорных элементов. При удивительной экономии материала они обладают высокой устойчивостью, выдерживая давление воды на больших глубинах. Это яркий пример достижения максимальной проч ности при минимальной затрате материала
7 Ле - Реколе, исследовав строение некоторых радиолярий, разработал ряд конструкций универсальных ячеек, которые могут быть использованы в создании различных сооружений от перекрытий залов до мостов и плотин. Возможно, в будущем они найдут применение и в оборудовании, пред назначенном для полетов в космос, поскольку в подобных условиях требуется принимать во внимание не только проч ность конструкции, но и количество материала, необходи мого для его изготовления.
8 Дырчатые конструкции не единственная возможность построения объектов. В природе встречаются разнообразные формы скелетных элементов окружности и овалы, ромбы и кубы, треугольники, квадраты и многоугольники. Комби нируя их, природа создала бесконечное множество сложных красивых, легких, прочных и экономичных конструкций. Части живых организмов нередко построены из элементов СХОДНОЙ формы. Таковы лепестки цветков, чешуи семян злаков, чешуя рыб, панцирь броненосцев и т. д.
9 Повторяемость однотипных структурных элементов в природе закономерное явление. Естественный отбор сохраняет структуры, Наиболее совершенные в функциональном отношении и наиболее экономные по затрате материала. В этом отношении хорошим примером служит фигура, составленная из плотно сомкнутых правильных шестиугольников или шестигран ников. Она очень часто встречается в природе : панцири черепах, чешуя змей, проводящие сосуды растений содержат в своей структуре шестиугольники. Однако среди этих при родных шестигранных конструкций наиболее замечатель ное творение пчелиные соты. Это самая экономная и са мая емкая форма, единственным элементом которой явля ется шестигранная призма.
10 Принцип строения живых конструкций из унифицированных элементов используется строителями при возведении секционных домов из однотипных элементов. Конструкция пчелиных сот легла в основу изготовления « сотовых панелей » для строительства жилых домов. Шестигранная призма основной элемент « сотовых » эле ваторов под Новосибирском и в Целинограде. Успешно используют принцип пчелиных построек и гидростроители при наведении плотин и создании других гидротехнических сооружений.
12 Основоположник современной аэродинамика Н. Е. Жуковский тщательно изучил механизм полета птиц и условия, позволяющие им свободно парить в воздухе. На основании исследования полета птиц появилась авиация.
13 Еще более совершенным летательным аппаратом в живой природе обладают насекомые. По экономичности полета, относительной скорости и маневренности они не имеют себе равных ни в живой природе, ни тем более в современ ной авиационной технике.
14 Бабочки адмиралы или репейницы, совершая дальние полеты из Европы в Африку, находятся в воздухе в течение многих часов. Они преодолевают такие гигантские расстояния благодаря высокой экономичности работы своего организма. Бабочки расходуют « горючего » ( жиры, углеводы и др.) гораздо меньше, чем птицы при дальних перелетах или современный самолет. Хотя скорость их полета, казалось бы, невелика по сравнению с современными авиалвйнерами ( самая большая у стрекозы - дозорщика достигает 144 км / ч ), но если сравнивать, сколько раз укладывается длина тела летуна в полете за единицу времени, то окажется, что относительная скорость у насекомых намного больше.
15 Несравнимо выше и маневренность полета насекомых. Так, некоторые виды мух могут подолгу зависать в воздухе, а затем быстро снижаться и мягко вертикально садиться даже на неровную площадку. Бабочки на лету останавливаются перед цветком, чтобы собрать нектар. Стрекозы, осы, пчелы и бабочки бражники могут передвигаться в воздухе не только вперед, но и назад, вправо, влево, вверх и вниз. Чтобы в полете не возникали вредные колеба ния, на концах крыльев у быстролетающих насекомых име ются хитиновые утолщения. Сейчас авиаконструкторы при меняют подобные приспособления для крыльев самолетов, тем самым устранял опасность вибрации машины.
16 Полет насекомых процесс сложный и во многом еще не изученный. Однако идея создания летательного аппарата, в основе которого лежал бы принцип полета насекомых, ждет своего разрешения. Изучение способности насекомых к полету открывает перед человеком бесконечное разнообразие оригинальных решений в конструкции летательных аппаратов. Там, где удается раскрыть их секреты, конструкторы стремятся создать аналогичные системы. Так, например, была выявлена функция жужжальцев недоразвитых зад них крыльев в виде булавовидных придатков, имеющихся у некоторых насекомых, например у мух. Во время полета жужжальца колеблются в определенной плоскости и служат животному органом, определяющим отклонение от горизон тального положения положения равновесия. На принципе жужжальца был создан прибор гиротрон, применяемый в скоростных самолетах и ракетах для определения углово го отклонения стабильности полета.
17 Долгое время оставалась загадочной способность летучих мышей летать в полной темноте и ловить насекомых, не задевая встречные предметы. Лишь в наше время было ус тановлено, что летучие мыши могут издавать и восприни мать звуки с частотой выше 20 тыс. Гц, т. е. ультразвуки, недоступные слуху человека. Беспрерывно испуская в поле те ультразвуковые сигналы и воспринимая их отражение от окружающих предметов, летучие мыши как бы ощупывают в темноте окружающее пространство. У некоторых видов ле тучих мышей ультразвук распространяется через рот, у дру гих видов через ноздри. « Приемником » отраженного звука служат уши, которые у некоторых видов, например ушанов, достигают значительных размеров. С помощью такого ультразвукового » видения летучие мыши способны обна ружить в темноте натянутую проволоку диаметром всего лишь 0,05 мм, уловить эхо, которое в 2 тыс. раз слабее по сылаемого сигнала, на фоне множества звуковых помех мо гут выделить тот звук, который им нужен.
18 Интересно, что некоторые ночные бабочки также чувст вительны к ультразвуковым сигналам. Они воспринимают импульсы летучих мышей на гораздо большем расстоянии, чем сама мышь, т. е. несколько раньше, чем та может их обнаружить, и таким образом избегают опасности Другие бабочки сами способны издавать ультразвуковые сигналы, которые отпугивают мышей, предупреждая их о несъедоб ности насекомого. Изучение природных ультразвуковых локаторов только начинается. Моделирование локаторов по живым образцам открывает новые перспективы их использования в качестве чувствительных элементов различных технических систем. По аналогии с принципом, лежащим в основе эхолокации у летучих мышей, конструируются модели приборов - лока торов для слепых и приборы для народного хозяйства.
19 С наступлением осени большая часть птиц покидает свои гнездовья и отправляется в далекое путешествие к местам зимовок ), а весной снова возвращается « до мой *. Птицы летят группами и в одиночку, днем и ночью, в туман и сильный ветер, подчас покрывая огромные рас стояния. Так, в далекую Африку улетают наши горихвост ки, мухоловки - пеструшки, ласточки, журавли, аисты, утки. Замечательны своими дальними перелетами полярные крач ки. В течение трех месяцев они достигают Антарктиды, про летая только в один конец около 16 тыс. км. Способность к навигации у птиц врожденное чувство.
20 Кукушонок, выросший в чужом гнезде, не летит в ту сторону, куда зовут его приемные родители, а следует традицион ным кукушиным путем, хотя летит впервые.
21 У некоторых птиц, например у аистов, молодняк улетает зимовать раньше взрослых. Врожденный « птичий компас » укажет молодому аисту правильный путь к незнакомой ему далекой Африке.
22 Не только птицы, но и рыбы, например лососи, совершают путешествие из океана в родные реки. Преодолевая тече ния и пороги, они плывут на нерест вверх по рекам, стремясь во что бы то ни стало попасть туда, где появились на свет.
23 Ученые предполагают, что птицы и другие животные днем ориентируются по Солнцу, а ночью по звездам. Оказалось, что у птиц есть своеобразные биологические часы. Птицы хорошо чувствуют и магнитное поле Земли
24 Инженеры - бионики многих стран работают над выясне нием механизмов ориентации животных, раскрытие которых даст возможность человеку создать принципиально новые навигационные приборы. Не менее интересным и перспективным для использования оказалось проявление электрической активности в живой природе, обнаруженное в конце ХУШ в. знаменитыми учеными Гальвани и Вольта у животных ( лягушки ). В дальнейшем оказалось, что электрическая активность неотъемлемое свойство живой материи. Электричество генерирует нервные, мышечные и железистые клетки всех живых су ществ. Эта способность наиболее изучена у рыб.
25 в настоящее время известно, что около 300 видов рыб способны создавать и использовать биоэлектрические поля. По силе и характеру разрядов такие рыбы делятся на сильноэлсктрические южноамериканские электрические угри, африканские электрические сомы и морские электрические скаты. Эти рыбы генерируют очень сильные заряды: угри создают напряжение до 600 а, сомы до 350 В. слабоэлектрические обитатели мутных, илистых водоемов Африки не испускают отдельных разрядов. Они посылают в воду почти непрерывные и ритмичные импульсы высокой частоты, создавая вокруг своего тела электрическое поле. Конфигурация этого поля, которую можно представить в виде магнитно-силовых линий, зависит от формы самой рыбы. Таким образом эти рыбы осу ществляют электрическую локацию, позволяющую на рас стоянии найти пищу, избежать встречи с врагами и столкно вения с неодушевленными предметами в мутной воде, где всецело полагаться на зрение не приходится.
26 Приемы, с помощью которых электрические рыбы ловят добычу и защищаются от врагов, подсказывают человеку технические решения при разработке установок для промыслового электролова или отпугивании рыб от разводимых в водоемах моллюсков и растений. Исключительные перспективы открывает моделирование электрических систем локации у рыб. В современной подводной локационной технике пока не существует систем поиска различных объектов в водной среде, которые работали бы по образцу электролокаторов рыб. Работа по созданию подобной аппаратуры ведется учеными многих стран.
27 проблемы, так или иначе связанные с бионикой, можно разделить на три группы, Проблемы для решенвя которых достаточно имеющихся знании биологии. решение которых нужно искать, изучая живую природу и совершенствуя биологические знания. есть вопросы, и, быть может, самые увлекательные, которые природа пока еще таит в себе. Задачи бионики решаются сегодня силами ученых многих специальностей : физиков, химиков, математиков, кибернетиков, инженеров различных специальностей.
Еще похожие презентации в нашем архиве:
© 2024 MyShared Inc.
All rights reserved.