Строительная техника в мире живой природы. Демонстрация в живой природе

1.

https://yandex.ru/video/preview/?text=%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE+%D0%BF%D0%BE+%D1%82%D0%B5%D0%BC%
D0%B5+%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8B%D0%B5+%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B
7%D0%BC%D1%8B+%D0%B2+%D0%B6%D0%B8%D0%B2%D0%BE%D0%B9+%D0%BF%D1%80%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B4%D
0%B5.+%D0%9F%D0%B0%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5+%D0%B6%D0%B8%D0%B2%D1%8B%D1%85+%D1%81%D1%8
3%D1%89%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2.&path=wizard&parent-reqid=1637584329882370-13857191221888573809-sas20406-sas-l7-balancer-8080-BAL3729&wiz_type=vital&filmId=17714300286141830112&url=http%3A%2F%2Ffrontend.vh.yandex.ru%2Fplayer%2Fv8xtwfZuUjkQ

2.

Люди строят дома, чтобы защититься от ветра
и непогоды. Эти дома большей частью
массивны, строительство и содержание их
стоит дорого. Когда животные строят
укрытия, то те часто получаются прочными,
надёжными и водонепроницаемыми, но при
этом затрачиваются гораздо меньше энергии
и материала.

3.

Био́ника (от др.-греч. βίον — живущее) —
прикладная наука о применении в технических
устройствах и системах принципов организации,
свойств, функций и структур живой природы, то
есть формы живого в природе и их промышленные
аналоги. Проще говоря, бионика — это
соединение биологии и техники. Бионика
рассматривает биологию и технику совсем с новой
стороны, объясняя, какие общие черты и какие
различия существуют в природе и в технике.

4.

узнать больше о строительной бионике на
примере сопоставления природы и техники
друг с другом. Доказать, что природа –
главный строитель всего в мире.

5.

природа – главный строитель всего в мире, а
человек – лишь ее подражатель.

6.

1.Изучить строительную бионику, посредством
сопоставления природы и техники друг с другом.
2. Изучить историю архитектурно –
строительной бионики.
3. Узнать, что изучает архитектурно –
строительная бионика.
4. Познакомиться с величайшими сооружениями
на основе бионики во всем мире.

7.

И люди, и животные используют глину, укреплённую землёй и
соломой, в качестве строительного материала.
Глиняные здания очень полезны для здоровья, так как материал легко
выравнивает перепады температур: в течение дня здесь относительно
прохладно, а ночью относительно тепло, как в гнёздах птиц. Кроме того,
материал поглощает испарения человеческого тела. Таким образом, глина
является недорогим и при этом практичным строительным материалом.

8.

Природа и техника уже давно знакомы с преимуществами
сквозных построек: такие конструкции экономят материал,
они легки, и кроме того очень прочны.
Основание Эйфелевой башни напоминает
костную структуру головки бедренной кости.
Здания, построенные в технике фахверк, имеют несущую основу – каркас.
Название «фахверк» сначала применялось только по отношению к
строительной технике, созданной человеком, позднее оно стало обозначать
также постройки животных и растений.

9.

Жизнь под землёй обеспечивает прекрасную защиту
от непогоды и врагов.
Человек не создан для жизни под землёй.
Крот - самый великий копатель туннелей. Чтобы хорошо себя чувствовать, нам нужен
Передние лапы крота очень похожи на
свет солнца и свежий воздух. Однако в
маленькие лопаты
прошлом люди часто строили подземные
помещения и даже города, например, для
того, чтобы защититься от врагов.

10.

Животным и людям для дыхания нужен кислород. Если же они хотят жить
под водой, то должны позаботиться о достаточном количестве воздуха.
Пауки - жители суши. Водяной паук исключение из правила: большую часть
своего времени он проводит под водой.
Водолазный колокол — в настоящее время
это средство транспортировки водолазов в
водолазном снаряжении на глубину к
объекту работ и обратно.

11.

Растения защищают свои органы размножения с помощью подвижных
защитных конструкций, которые открываются или закрываются по мере
необходимости. Может ли человек, глядя на эти защитные конструкции,
позаимствовать какие-нибудь идеи для крыш?
Принцип движения лепестков был перенесён в архитектуру. В основе идеи создания
стадиона под крышей – огромные лепестки цветков, которые располагаются по
кругу. При дожде сегменты крыши, расположенные обычно друг над другом,
разъезжаются и закрывают весь стадион.

12.

Важную роль при строительстве домов играет крыша, которая должна
защищать помещениям здания от попадания воды.
Шкура лисицы состоит из волосков средней Подобного шкуре лисицы защищены от
длины, слегка покрытых жиром. Когда идет дождя и старые дома северной германии,
дождь, вода каплями стекает из такой шкуры крыши этих домов покрывали тростником.
и не доходит до кожи.

13.

Без воды нет жизни. Люди, животные и растения одинаково
нуждаются в ней.
На Тенерифе растет канарская сосна. Там, где
каждый день поднимается влажный туман,
иголки сосны очень длинные(20 см.) и тонки.
На них туман конденсируется в мельчайшие
капельки. Они сливаются друг с другом и
большими каплями падают точно к месту
расположения всасывающих корней.
Вода представляет большую ценность,
поэтому мы должны расходовать ее
экономно. Дождевую воду, например
можно собирать в бочки, куда она стекает
из водосточных труб. Этой водой, потом
можно поливать сад.

14.

Первые попытки использовать бионику в строительстве
предпринял Антонио Гауди. Созданный им Парк Гуэля
известен и как «природа, застывшая в камне».

15.

16.

Дом Мила, построенный в 1906–1910 годах, вообще был
новаторским для своего времени. Система естественной
вентиляции позволила отказаться от кондиционеров, а
межкомнатные перегородки в квартирах можно было передвигать
по своему усмотрению.

17.

Национальный оперный театр в Пекине (имитирует каплю воды)

18.

Оперный театр в Сиднее (подражает раскрывшимся лепесткам лотоса на воде)

19.

Плавательный комплекс в Пекине (конструкция фасада состоит из «пузырьков
воды», повторяет кристаллическую решетку, она позволяет аккумулировать
солнечную энергию, используемую на нужды здания)

20.

Стадион «Ласточкино гнездо» в Пекине (внешняя металлическая конструкция
повторяет форму птичьего гнезда)

21.

Небоскреб Аква в Чикаго (внешне напоминает поток падающей воды, также
форма здания напоминает складчатую структуру известковых отложений по
берегам Великих Озер)

22.

Жилой дом «Наутилус» или «Раковина» в Наукальпане (его дизайн взят из
природной структуры – раковины моллюска)

23.

• Что прочнее: призма или цилиндр?
• Как живая природа использует прочность
полых труб?
• Какие виды деформаций встречаются в живой
природе?
• Почему у жирафа длинная шея?
• Почему мелкие насекомые, падая на землю с
большой высоты, остаются невредимыми, а
крупные животные гибнут?

24.

• Экспериментальным путём установить, от
чего зависит прочность тела.
• Выяснить, какие виды конструкций
строительной техники используется живой
природой чаще всего.
• Познакомиться с некоторыми видами
симметрии в кристаллах.

25.

• Деформацией твердого тела называется
изменение его размеров и объема, которое
сопровождается обычно изменением формы
тела. Деформации происходят при нагревании
(охлаждении) твердых тел или под действием
внешних сил. При деформациях частицы,
расположенные в узлах кристаллической
решетки, смещаются из своих равновесных
положений. Этому смещению препятствуют
силы взаимодействия между частицами
твердого тела. В деформированном твердом
теле возникают внутренние упругие силы.

26.

Деформация твердого тела является результатом
изменения под действием внешних сил взаимного
расположения частиц, из которых состоит тело, и
расстояний между ними.
Существует несколько видов деформаций твердых
тел.
1 ― деформация растяжения; 2 ― деформация сдвига; 3 ―
деформация всестороннего сжатия

27.

Материалы:
три листа бумаги, клейкая лента, книги.

28.

Процесс.
1.Сложить листки бумаги в три разные формы:
а) сложить листок втрое и склеить концы (в
форме правильной треугольной призмы);
б) сложить листок вчетверо и склеить концы (в
форме прямоугольного параллелепипеда);
в) скатать бумагу в форме цилиндра и склеить
концы.
2. Поставить готовые фигуры на стол.
3. Кладём на фигуры поочерёдно книги.
4. Посмотреть, когда сооружения обвалятся.
5. Запомнить, какое количество книг может
выдержать каждая фигура.

29.

Учебник физики
Сборник задач по
физике 7-9 классов

30.

1.Сделал: треугольную призму, прямоугольный
параллелепипед, цилиндр. Поставил их на стол.

31.

Положил по одной книге на каждую фигуру

32.

Положил по две книге на каждую фигуру

33.

Положил по три книги на каждую фигуру

34.

Положил по четыре книге на каждую фигуру и
треугольная призма развалилась

35.

Положил по пять книг на каждую фигуру и
прямоугольный параллелепипед развалился

36.

Положил пять книг физики 8
класса и семь книг сборника
задач по физике 7-9 класса

37.

Только после этого развалился цилиндр.

38.

Цилиндр выдерживает самое
большое количество книг!

39.

Гравитация (притяжение к центру Земли)
тянет книги вниз, а бумажные опоры не
пускают. Если земное притяжение будет
больше силы сопротивления опоры, вес
книги раздавит её. Открытый бумажный
цилиндр оказался самой прочной из всех
фигур, потому что вес книг, которые на нём
лежали, равномерно распределился по его
стенкам.

40.

41.

• При прогибе происходит растяжение материала по
выпуклой его стороне и сжатие по вогнутой; средние
части заметной деформации не испытывают.
Поэтому в технике сплошные брусья заменяют
трубами, балки делают тавровыми или
двутавровыми. Это экономит материал и
уменьшает массу установок.

42.

Как известно,
трубчатое
строение имеют
кости конечностей
и стебли
быстрорастущих
растений – злаков,
зонтичных и т.д.

43.

Молодые, неокрепшие листья злаков всегда
бывают свернуты в трубочку.

44.

У подсолнечников и других растений стебель
имеет рыхлую сердцевину.

45.

Человеческое тело испытывает достаточно большую
механическую нагрузку от собственного веса и от мышечных
усилий, возникающих во время трудовой деятельности. На
примере человека можно проследить все виды деформации.
Деформации сжатия испытывают позвоночный столб,
нижние конечности и покровы ступни; деформации
растяжения – верхние конечности, связки, сухожилия, мышцы;
деформации изгиба – позвоночник, кости таза, конечностей;
деформации кручения – шея при повороте, кисти рук при
вращении и т.д.

46.

47.

• Конструкции,
составленные из
отдельных
стержней или
пластин,
сходящихся под
углом 120°,
обладают
максимальной
прочностью при
минимальном
расходе материала.

48.

Примером таких конструкций
являются шестигранные ячейки
пчелиных сот.

49.

• Сопротивление кручению очень быстро
возрастает с увеличением толщины.
• Поэтому органы, рассчитанные на
выполнение крутильных движений, как
правило, длинные и тонкие (шея птицы,
жирафа, тело змеи).

50.

51.

Конструкции в
форме арок
обладают
огромной
прочностью по
отношению к
усилиям,
действующим на
их выпуклую
сторону.
В организмах –
это череп,
грудная клетка,
оболочки яиц,
орехов, панцири
жуков, раков,
черепах.

52.

53.

54.

55.

56.

Бионика включает в себя и создание новых
для строительства материалов, структуру
которых подсказывают законы природы. На
сегодняшний день существует уже множество
примеров бионики, каждый из которых
отличается удивительной прочностью своей
структуры. Таким образом, можно получить
новые дополнительные возможности для
возведения сооружений различных
масштабов.

57.

• Галилео Галилей писал: «Кто не знает, что
лошадь, упав с высоты трёх – четырёх
локтей, ломает себе ноги, тогда как собака
при этом не страдает, а кошка остаётся
невредимой, будучи брошена с восьми – десяти
локтей, точно так же как сверчок, упавший с
верхушки башни, или муравей, упавший на
землю хотя бы из лунной сферы».

58.

Почему мелкие
насекомые, падая на
землю с большой
высоты, остаются
невредимыми, а
крупные животные
гибнут?

59.

• Прочность костей и тканей животных
пропорциональна площади их сечений.
• Сила трения о воздух при падении тел также
пропорциональна этой площади.
• Масса же животного (и его вес)
пропорциональна его объёму.
• С уменьшением размеров тела его объём
убывает значительно быстрее, чем
поверхность.
• Таким образом, при уменьшении размеров
падающего животного увеличивается сила
торможения его о воздух ( на единицу массы)
по сравнению с силой торможения более
крупного животного.
• С другой стороны, для более мелкого
животного возрастают прочность костей и
сила мышц ( также на единицу массы).

60.

Сравнить
прочность костей
лошади и кошки
при их падении не
совсем верно, так
как у них разное
строение тела, в
частности различны
амортизирующие
приспособления,
смягчающие толчки
при ударах.

61.

Более правильно было бы
сравнивать тигра, рысь и
кошку.

62.

Самой «прочной» среди них оказалась
бы кошка!

63.

Строительная техника в мире
живой природы

64.

Способ конструирования, напоминающий ткачество,
используется для создания гнёзд, ловушек, коконов.

65.

Поразительны лёгкость и
изящество сети паука.
ПАУТИНА В РОСЕ

66.

Его постройки отличаются
удивительной прочностью при
малой массе.

67.

Восхищает
строительное
искусство жилища
медоносных пчёл –
строгая
геометрия их сот,
состоящих из
правильных
шестиугольных
ячеек.

68.

Удивительны сооружения муравьёв, термитов.

69.

70.

Изумляют коралловые острова и
рифы, образованные
известковыми скелетами
коралловых полипов

71.

Для
кристаллического
состояния
вещества
характерны
порядок,
закономерность,
симметрия
расположения
атомов и
молекул,
периодическая
повторяемость их
в пространстве

72.

Примером таких чудесных
кристаллов являются
снежинки (поворотная
симметрия)

73.

• тело цилиндрической формы обладает
наибольшей прочностью.
• живая природа использует прочность полых труб.
• выяснили, какие виды конструкций строительной
техники используется живой природой чаще
всего.
• познакомились с некоторыми видами симметрии
в природе.