Конференція «Природа - джерело нових ідей»

Предмет: 
Навчальний рівень: 

Косенко Ольга  Вячеславівна,  вчитель хімії СЗШ І-ІІІ ст. №12  м. Сєвєродонецька Луганської областіКосенко Ольга  Вячеславівна, 
вчитель хімії
СЗШ І-ІІІ ст. №12 
м. Сєвєродонецька Луганської області

Зміст

ВСТУП

1 Історія біоніки.

2 Основні напрямки біоніки.

Моделювання живих організмів у техніці.

3.1 3  Моделювання живих організмів у техніці.

3.2 Чи можна бачити тепло?

3.3  Біоіка і гідравліка.

3.4  Живі синоптики

3.5  Шкіра – скорохід.

3.6  Біоніка і транспорт.

ЗАКЛЮЧЕННЯ

Література

ВСТУП

Вже давно людина признала природу як геніального інженера та конструктора, великого художника і будівельника.Творіння природи – це досконалі витвори, які вражають своєю доцільністю, надійністю, міцністю та економічністю. Жива природа з давніх-давен була для людини джерелом натхнення в її прагненні до наукового й технічного прогресу. Протягом усієї своєї історії людина вчилася в природи, копіювала її «винаходи», була найретельнішим її учнем.

В останні роки біоніка отримала значний імпульс до нового розвитку. Це пов΄язано з тим, що сучані технології дозволяють копіювати природні конструкції високою точністю. У ході еволюції, впродовж мільйонів років, живі організми навчилися жити, розмножуватися та процвітати з мінімальною витратою енергії. Це засновано на унікальному метаболізмі тварин та оптимальному обміні енергією між різними формами життя. Таким чином, переймаючи в природи інженерні рішення, можна значно збільшити енергоефективність та продуктивність сучасних технологій.

1 Історія біоніки

 

«Вивчення та спостереження природи породило науку».

                                                                                                 Цицерон

«Природа так про все подбала, що всюди ти знаходиш, чому вчитися».

                                                                                                Леонардо да Вінчі

«Найрозумніший, елегантний і гнучкий дизайн вже створений природою. Світ неймовірно складний, взаємопов'язаний і при цьому чудово продуманий ».

                                                                                                 Джанін Бенюс

Біоніка (елемент життя) – наука, що виникла на стику кібернетики, біофізики інженерної психології.

 Біоніка – наука про використання в техніці, архітектурі та дизайні знань про конструкцію та форму, принципи та технологічні процеси живої природи. Основу біоніки становлять дослідження по моделюванню живих систем.

Біоніка, як самостійна наука відносно молода. Вона зародилася в 1960 році на міжнародному симпозіумі в Дейтроні (США). Перші роботи з біоніки почали появлятися в США та СРСР на початку сімдесятих. В тому ж 1960, термін біоніка був введений психіатром і інженером Джеком Стилом , щоб означати  «науку про системи , у яких є деяка функція , скопійована з природи». Біоніка увійшла в словник Вебстера в 1960 в якості науки, «що стосувалася застосування даних про функціонування біологічних систем до вирішення технічних проблем». У 1982 році з'явився термін біомімікрія , який в 1997 був популяризований вченим і письменником Джаніном Бенюсом в книзі «Біомімік-

рія: Нововведення , Натхненні за своєю природою ». Бенюс пропонує дивитися на Природу як на " Модель, Меру, і Наставник"

Вперше “біонікою” стали займатися в епоху бурного розквіту Відродження після середньовікового застою, коли такі геніальні науковці, як Леонардо да Вінчі, виявили аналогію між творінням людини і природи, і показали, що імітація або використання моделей природи може дати технічні переваги. Відомо, що політ птахів або плавання риб навели великого художника на думку перших планерів, парашутів, підводних лодок.

Важливим моментом в історії біоніки був розвиток механіки, основу якої заклав англійський фізик Ісаак Ньютон (1642-1727) в роботі “Математичні начала натуральної філософії”. Його механіка була доповнена законом Гука (1635-1703), який став основою техніки, фундаментом раціонального проектування машин і механізмів.

Крок вперед у біоніці був зроблений одночасно з прогресом автоматики, що дозволило зробити перехід від подразнюючих, чисто декоративних механізмів до підказаних природою механізмів, які можуть ефективно працювати в промисловості. Вони переносили моделі з природного середовища в область техніки на основі аналогій.

2 Основні напрямки біоніки

            Основні напрямки робіт з біоніки охоплюють наступні проблеми:

  • вивчення нервової системи людини і тварин і моделювання нервових клітин (нейронів) і нейронних мереж для подальшого вдосконалення обчислювальної техніки і розробки нових елементів і пристроїв автоматики і телемеханіки (нейробіоніка);
  • дослідження органів почуттів і інших систем живих організмів з метою розробки нових датчиків і систем виявлення;
  • вивчення принципів орієнтації, локації і навігації в різних тварин для використання цих принципів в техніці;
  • дослідження морфологічних, фізіологічних, біохімічних особливостей живих організмів для висунення нових технічних і наукових ідей.

Також в біониці виділяють : архітектурно-будівельну біоніку, технічну біоніку, побутову біоніку, текстильну біоніку та нейробіоніку

Архітектурно-будівельна біоніка  вивчає будову скелета, кісток, стебла,квітів, фотосинтезу, тощо. Ідеї втілюються у будівельних конструкціях та будівлях. У процесі соціального розвитку людина у своїй діяльності нерідко зверталася до живої природи. Великий зодчий епохи Відродження Ф. Бруннелескі в якості основи для конструювання куполу Флорентійського собору використав шкаралупу пташиного яйця.

Яскравий приклад архітектурно-будівельної біоніки - повна аналогія будови стебел злаків і сучасних висотних споруд. Стебла злакових рослин здатні витримувати великі

навантаження і при цьому не ламатися під вагою суцвіття. Якщо вітер пригинає їх до землі, вони швидко відновлюють вертикальне положення. У чому ж секрет? Виявляється, їх будова схожа з конструкцією сучасних висотних фабричних труб - одним з останніх досягнень інженерної думки.

Згадаймо винахід Густава Ейфеля, який ще в 1889 році сконструював модель Ейфелевої вежі. Ця споруда вважається одним з найперших прикладів застосування біоніки. Конструкція Ейфелевої вежі заснована на науковій роботі швейцарського професора анатомії Хермана фон Мейєра. За 40 років до створення в Парижі вежі професор дослідив кісткову структуру головки берцевої кістки в тому місці, де вона згинається і під кутом входить до суглобу. При цьому кістка чомусь не ламається під вагою тіла. Фон Мейєр побачив, що головка кістки вкрита сіткою мініатюрних кісточок, завдяки яким навантаження перерозпроділяється по кістці.

Листя деяких рослин змінює форму: одні згортаються в трубочку, другі утворюють химерні короби, ті закручуються в спіраль. Це дає їм можливість витримувати якнайбільше навантаження. Такий процес швидкого перетворення біоформи в техніку називається трансформацією.

Ось така трансформація підказала італійським архітекторам ідею залізобетонного автодорожнього мосту нової конструкції – напівзгорнутого трав’яного листка. Міцність, краса, легкість цьої споруди взята з природи.

А взяти бджолиний стільник. Він складається з безкінечної кількості шестикутних призм. Розміщуються вони паралельно рядами. Це ідеальна модель дуже місткої монолітної конструкції. Секрет її в найраціональнішій будові воскових чашечок. Така форма забезпечує в будівництві найменші витрати будівельного матеріалу.

Існує окремий напрямок архітектури – розробка с створення біобудинків, як замкнутих, екологічно безпечних систем з усіма сучасними зручностями.

«Наутілус», дивне житло (будинком це назвати складно) у формі равлика , яке спроектував дизайнер Хав'єр Сеносиен, є фантасмагоричним з'єднанням художніх експериментів і спрощеного стилю життя .У природі існує такий мікроскопічний організм, як радіолярія . Дослідивши її Ле- Рекол придумав і застосував ряд різних перекриттів від мостів до гребель . Є навіть ймовірність , що такі способи будівництва в майбутньому будуть використовуватися в космосі. І це не фантастика ... Це майбутнє дуже близько! Наука не стоїть на місці.

 В Амстердамі є міст і називається він "Пітон " завдяки своїй змієподібно формі. Віадук Мійо -дорожній міст, що проходить через долину річки Тарн поблизу міста Мійо в південній Франції.

Біоархітектура в Україне також набирає обертів. В  Києві нові станції метро-політену нагадують живі суцвіття величезних квітів.

Технічна біоніка – вивчає форму біологічних об’єктів, природне покриття, способи з’єднання частин скелета для вирішення технічних інженерних задач.

Приклади : обтічна форма рухомих механізмів – машин, літаків, підводних човнів, швидкісних потягів – дозволяє зменшити опір повітря (води) та витрату палива ( сучасні новітні автомобілі використовують 3л палива на 100 км шляху); спеціальне покриття корпусу дозволяє збільшити швидкість, приховати від радарів.

 Побутова біоніка  відтворює форму, запах, дизайн природних об’єктів у виробах повсякденного вжитку.

Приклади : килимове покриття – трав’яний газон; плафони освітлювальних приладів – квіти або медузи;  форма окремих частин меблів чи декору; рослинний орнамент обоїв та текстилю; фасони одягу, освіжувач повітря чи миючі засоби з рослинним запахом, тощо.

Біоніка підтверджує , що більшість людських винаходів вже " запатентовано " природою. Такий винахід XX століття , як застібка " блискавка", була зроблена на основі будови пера птиці. Борідки пера різних порядків , оснащені гачками , забезпечують надійне зчеплення.                                                    

Інше знамените запозичення зробив швейцарський інженер Джордж деМестраль в 1948 році. Він часто гуляв зі своїм собакою і зауважив , що до її вовни постійно прилипають якісь незрозумілі рослини. Втомівшись  постійно чистити собаку , інженер вирішив з'ясувати причину, по якій бур'яни прилипають до шерсті . Дослідивши феномен, де Местраль визначив, що він можливий завдяки маленьким гачкам на плодах нетреби(так називається цей бур'ян).Йому прийшла в голову думка використовувати принцип « при-липання » для створення застібки нового виду. Вісім років пішли на розробку цієї ідей, Містраль розгубив майже всіх друзів і перетворився на об'єкт насмішок. Але йому вдалося спроектувати бавовняну стрічку , одна частина якої ворсистая, а інша покрита дрібними пластиковими гачками. З'єднуючись , вони скріплювалися швидко і міцно , як би прилипають один до одного. Це породило назву « липучка ». А офіційне виробниче назва цієї застібки « велкро » утворилося від злиття перших складів двох французьких слів «vel» (velvet) – велвет і «cro» (crochet) - гачок. Винахід було запатентовано в 1955 році , а вже до кінця 50 -х років текстильні фабрики виробляли до 540 млн. метрів цієї тісьми на рік.

Свіфт у своїй знаменитій книзі про Гулівера згадував вчених , які працюють над , тим , щоб навчитися створювати тканини з павутини . Кілька років тому вчені змогли проаналізувати ДНК павуків і створити штучний аналог шелковідной павутини - кевлар , використовуваний в куленепробивних жилетах. Кевлар відрізняється міцністю ( при рівній вазі міцніше алюмінію і сталі) , краще протистоїть руйнуванню , вібрації і поширенню тріщин , чудово тримає ударні навантаження . Тканина з кевларового волокна по конструкції схожа на склотканину , але на відміну від неї не вимагає будь-якої спеціальної обробки . Інженери могли використовувати такий матеріал - якби у нього був досить довгий рівень розпаду - для ліній парашута , кабелів висячого мосту , штучних зв'язок для медицини , і багатьох інших цілей.

3  Моделювання живих організмів у техніці.

 У процесі моделювання живих організмів в техніці до біологічних перетворювачів вищої інформації в першу чергу відносять органи відчуття людини: очі, вуха, ніс, шкіру, а також відчуття температури, руху, рівноваги.

3.1 Живі локатори.

 Ще перед другою світовою війною інженери розробили й реалізували принцип радіолокації. Творці радіолокатора й не думали, що багато технічних задач, з якими їм довелося зіткнутися, «розв'язані» природою мільйони років тому, що між одним з найдосконаліших творінь інженерного генія — радіолокатором і крихітним літаючим звірком є щось спільне. Не знали про це й зоологи. Вони знали лише, що кажани чудово орієнтуються у повній темряві. Але як? Це залишалося загадкою, над якою замислився видатний біолог і фізіолог XVIII ст. Ладзаро Спалланцані. Саме він уперше зумів встановити, що нічне бачення кажанів пов'язане не з роботою їхніх очей, а з функцією органу слуху і ротової порожнини. Яким чином? Відповісти на це питання він не зміг. І лише після другої світової війни американський учений Дональд Гріффін, грунтуючись на ідеях локації, розроблених інженерами, а також на фізичних поняттях звуку та ультразвуку, довів, що загадка Спалланцані пояснюється наявністю в кажана разючих щодо своєї досконалості органів ехолокації.

Кажани детально уявляють собі картину навколишнього: розміри , переміщення і навіть текстуру свого здобичи, коли літають в нічному небі. Багато комахоїдних можуть орієнтуватися і полювати в повній темряві. Але як же вони це роблять?    У кажана дуже сильна мускулатура гортані, яка створює великий натяг тугих і тонких голосових зв'язок, тож у гортані кажана виникають високочастотні коливання повітря, яке називається ультразвуком (до 75 тис. коливань за секунду, що вище від порогу людського слуху).

Кажани використовують техніку ехолокації - випускають звукові сигнали і точно оцінюють відбитий звуковий сигнал за допомогою слуху . Їх високочастотний сонар використовує частоти в ультразвуковому діапазоні. 

Мала бура нічниця (вид летючої миші) озброєна настільки гострим слухом , що може спіймати двох комарів за півсекунди. Ця комахоїдних кажан, що мешкає на всій території Північної Америки , може в польоті за допомогою ультразвуку визначати і уникати об'єкти не товщі людського волосся. Є фантастичним і те, як рибоядние , летючі миші можуть хапати дрібних рибок , що пропливають біля поверхні , орієнтуючись тільки по хвилям , що виникає від руху рибок.

Використовуючи ультразвуковий локатор для ловів здобичі, кажани часто самі стають об´єктами полювання. Сови чують ультразвук. Маючи на крилах особливу бахрому, вони літають абсолютно безшумно, і ніщо не заважає їм чути ультразвукові голоси кажанів.

Орієнтація за відбитими звуками виявлена і в китоподібних. Як показали експерименти, дельфіни не тільки точно локалізують джерело звуку, а й за допомогою своїх високочастотних сигналів і луни, що повертається до них, дістають точну інформацію про навколишні предмети, відстань до них, тому відшукують корм у каламутних середовищах і на значних глибинах навіть уночі.

Так із значним запізненням, уже після того, як інженери відкрили принцип локації, був з'ясований і досліджений його «протопип» у живій природі. Але це зовсім не означає, що подальше вивчення локаційного апарата кажана можна припинити. Адже цей апарат не тільки високоточний і надійний, але й енергетично економічний, мініатюрний і дуже легкий. Характерна для нього зміна режиму роботи залежно від обставин важлива з погляду економії енергіі і може бути гарним прототипом для розв'язання ше однієї нелегкої інженерної задачі — створення локаторів зі змінним режимом роботи, свого роду адаптивних локаторів.

3.2 Чи можна бачити тепло?

Люди давно помітили, що гадюка, кобра та інші види отруйних змій навіть уночі безпомильно поціляють у свою жертву. Детально вивчивши будову голови змії, вчені з'ясували, що на її морді є мікроскопічні отвори, які ведуть у терморецепторний орган, розміщений на голові, дещо нижче від очей. Його володарці за допомогою такого пристосування вдається відчувати різницю температур буквально на одну стотисячну частку градуса. Терморецептори шкіри людини можуть розрізняти лише десяті частки градуса. Термолокатор гримучої змії високочутливий: він реагує на сигнали, потужність яких становить мільйонні частки Вт.

 Зараз учені й інженери детально досліджують принцип термолокації змій. Створюються термолокатори, подібні до природних.

 Найпростіша модель термолокатора — термопари. Ще чутливіший прилад можна виготовити на основі властивостей напівпровідників змінювати свій опір під час нагрівання. Термістор дуже чутливий: людину, яка запалила цигарку, він виявляє на відстані півкілометра.

Слід відзначити, що інженерам вдалося сконструювати інфрачервоні детектори, які мають значно більшу чутливість, ніж детектори змій. Але з цього не випливає, що вже немає потреби вивчати термолокатори змій. Справа в тому, що створена людиною система бачення в темряві,— це складний електронно-оптичний пристрій значної маси й об'єму. Тому інтерес до розшифрування зміїного «теплового ока» не послаблюється.

А поки «патент» розшифровується, принцип термолокації все ширше застосовується в техніці й побуті. Створено спеціальну службу теплобачення. Вона приходить на допомогу там, де звичайними приладами важко помітити зміни. Наприклад, під шаром дерну горить торф. Ось тут і приходить на допомогу служба термобачення. Прилади чутливо фіксують усяку зміну температури середовища даної ділянки порівняно з навколишньою і визначають не лише наявність пожежі, а і її центр.

Про наближення холодної погоди завчасно сигналізують людині бджоли. Якщо зима очікується холодна, вони заліплюють вічко, залишаючи в ньому ледь помітний отвір; коли ж вічко відкрите, це означає, що буде тепла зима.

Ще про одного «живого гігрометра». Розповідають, що якось у ясний сонячний день Ісаак Ньютон вийшов на прогулянку і зустрів пастуха. Пастух радив ученому повернутися додому, якщо він не хоче потрапити під дощ. Ньютон не послухався і вже через півгодини змок до нитки. Ньютон зацікавився, звідки пастух дізнався, що буде злива. Той пояснив, що йому допоміг баран: вигляд його вовни попередив про наближення дощу.

3.3  Жива гідравліка

Усі, мабуть, бачили павука, але мало хто знає, скільки таємниць має це створіння. Павуки—добрі завбачники погоди, і вчених дуже цікавлять ці «барометри». Павуки відчувають запахи, мають зір і слух, чудово уловлюють найменшу вібрацію і натяг павутини.

 Найдивовижніше в павуків — їхні кінцівки, які абсолютно не мають мускульних волокон. Проте павуки бігають і досить швидко.

Учені з подивом установили, що ноги павука — це дуже своєрідний гідравлічний привод, рідиною для якого є... кров. Підраховано, що за дуже короткий час, майже раптово, павук може підвищити свій кров'яний тиск на піватмосфери. На запитання, яким чином павуку це вдається, інженерам відповіла фізика. Це досягається тим. що павуки дуже різко змінюють об´єм порожнини своїх лапок, а з фізики відомо, що зі зменшенням об'єму збільшується тиск. Але як павук примудряється блискавично зменшувати і так само швидко збільшувати об'єм порожнини лапок, люди до цього часу зрозуміти не можуть.

 А зрозуміти хотілося б. Адже можна було б сконструювати машину з такими «ногами».

Людина намагається не тільки зрозуміти природу, вона наслідує її. Так був створений всюдохід-павук Мэттом Дентоном.

Шостиногий дизельний агрегат-всюдохід по імені"Mantis" важить 1900 килограмм, досягає майже трьох метрів у висоту та рухається за допомогою 2,2-літрового турбодизеля.

Машина-павук може знайти застосування для перенесення вантажів усередині приміщень, обстеження сільськогосподарських і лісових угідь, у пошукових геологічних партіях. Така машина може працювати і на дні моря, і на інших планетах.

Ідея крокуючих механізмів не така вже й нова. Ще в минулому столітті знаменитий російський учений П.Чебишев запропонував конструкцію крокуючої машини, «ноги» якої були точною копією ніг коника. Але в той час його ідея не знайшла застосування.

У наш час крокуючі механізми широко застосовуються в усьому світі.

3.4  Живі сейсмографи

Давно відомо, що птахи, риби, комахи дуже чуйно й безпомилково реагують на зміни погоди. Низький політ ластівок віщує грозу. По скупченню медуз біля берега рибалки дізнаються, що можна вирушати на промисел, море буде спокійним.

 Також медуза, за багато годин дізнається про наближення шторму.  Виявляється, в медузи є інфравухо . Воно дає їй змогу вловлювати недоступні для людського вуха інфразвукові коливання ( частотою 8-13 Гц), які добре поширюються у воді і приходять за 10-15 год до шторму.

 Інфравухо медузи — це стебельце, розширене на кінці. У цьому розширенні, схожому на колбу і наповненому рідиною, плавають камінчики, які спираються на закінчення нерва. Рідина в колбочці коливається з певною частотою. Частота коливань рідини в колбочці і частота коливань води в океані різні. При наближенні шторму частота коливань води в океані змінюється, і в певний момент часу частоти коливань рідини в колбочці та води в океані збігаються. Настає резонанс: амплітуда коливання рідини в колбочці збільшується, унаслідок чого камінчики приводяться в рух і подразнюють нервові закінчення. При цьому збудження передається в нервовий центр. Так медуза дізнається про наближення шторму і спішить переміститись у відкрите море, щоб не бути викинутою на берет чи розбитою об скелі.

Використовуючи принцип дії «вуха» медузи, співробітники кафедри біофізики МДУ імені М. В. Ломоносова створили автоматичний прилад -— завбачник бурі. Апарат імітує «вухо» медузи, має рупор для вловлювання коливань повітря частотою 10 Гц, резонатор, який пропускає саме ці частоти і відсіває випадкові, п'єзодатчик для перетворення прийнятих сигналів в імпульси електричного струму, підсилювач і вимірювальний прилад. За допомогою цього апарата тепер можна дізнаватися про наближення шторму за 15 годин,

Чудовий «синоптик» — жаба. Вона має тонку й чутливу систему, яка реагує на найменші атмосферні зміни. Цю особливість жаби здавна використовують африканські племена. Місцеві жителі помітили, що перед початком сезону дощів деревна жаба виходить з води і вилазить на дерева для відкладання ікри. Якщо «прогноз» жаб, виявиться тільки приблизним, ікра висохне і потомство загине. Але помилки в жяб'ячому завбаченні трапляються надзвичайно рідко. Справа в тому, що в жаби шкіра швидко зневоднюється, тому жаба, якщо передбачається тепло, сидить у воді. У вологу погоду, перед дощем, вона вилазить на поверхню: зневоднення тепер їй не загрожує.

3.5  Шкіра – скорохід.

Люди давно помітили, що дельфіни, граючись, обганяють будь-який корабель. Висловлювали думку, що висока швидкість дельфіна пояснюється наявністю потужного «хвостового двигуна» і обтічною формою тіла.

 Виготовили добре відполіровану дерев'яну модель, яка копіювала форму тіла дельфіна, обладнали її потужним двигуном, але виявилося, що швидкість моделі у 10 разів менша, ніж у живого дельфіна. За ім'ям біолога загадка дістала назву парадокса Грея. Спочатку намагалися пояснити парадоксальність результатів досліду ламінарністю потоку води, що обтікає дельфіна. Справді, форма тіла впливає на швидкість руху.  Проте невідповідність дослідних даних і теоретичних міркувань наштовхнула на думку, що розгадка ховається в іншому — в шкірі дельфіна. Пружна шкіра дельфіна усуває завихрення водяного потоку. Інженери створили спеціальні гнучкі обшивки для торпед і підводних човнів, подібні за будовою до шкіри дельфіна. Опір води зменшився більш як вдвічі. Крім того, виявилося, що шкіра дельфіна активно гасить вихори потоків води. При різкому збільшенні швидкості дельфіна опір його рухові також повинен збільшитися. Тоді шкіра дельфіна сама починає коливатися, що призводить до гасіння вихорів уздовж тіла. У сучасному суднобудуванні намагаються досягти «технічних даних» дельфіна. Існують проекти виготовлення обшивки човнів із багатошарової гуми, у яку позмінно нагнітатиметься й підкачуватиметься повітря. Біжуча вздовж корпусу хвиля імітує рух шкіри дельфіна.

На сьогодні ще не всі секрети швидкохідності дельфінів розгадані. Наприклад, гадають, що мастило, яке виробляється його особливими залозами, відштовхує воду. Найдрібніші крапельки води утворюють кільця, на яких, як на підшипниках, рухається тіло дельфіна. Боротьба за швидкість триває.    З 1960 року виготовляються штучні демпфирующие покриття, подібні за своїми властивостями дельфінячою шкірі. Демпфер - пристрій для гасіння (демпфірування) або запобігання коливань, що вінікають в машинах, приладах, системах або спорудах при їх роботе. І вже перші досліди з торпедою і катером, обшитими такою шкірою підтвердили можливість зниження опору води на 40 - 60%

Завдяки вивченню гідродинамічних особливостей китів і риб, вдалося створити особливу обшивку торпед, яка при тій же потужності двигуна забезпечує підвищення швидкості на 20 - 25%.

3.6 Біоніка і транспорт.

Японські інженери і біологи встановили в результаті численних експериментів , що форма тіла кита досконаліше форми сучасних суден . Було побудовано велике океанське китоподібне судно, і переваги нової конструкції позначилися тут же. При потужності двигуна, зменшеної на чверть, швидкість і вантажопідйомність залишилися тими ж.

Біонічне принцип покладено і в основу конструкції снігохідної машини    « Пінг-він». Вона повністю виправдовує свою назву. Як рухаються по пухкому снігу пінгвіни ? На череві , відштовхуючись від снігу ластами , як лижними палицями. Так само, лежачи на снігу днищем , ковзає по поверхні і «Пінгвін» механічний.

Китайський автовиробник Chery , натхненний рибою - кузовком , запропонував нову модель - сімейний седан під назвою Bonus . Інженери компанії стверджують , що автомобіль був створений за всіма правилами біоніки - наприклад , решітка радіатора повністю повторює форму кита , а фари асоціюються з очима орла.

У Японії функціонують найшвидкохідні у світі електропотяги, які рухаються зі швидкістю більш 322 км / г. Ці потяги мають найкращі показники безпеки, проте існує одна проблема, яка турбує інженерів багато років. В японській системі залізниць існує безліч тунелів. Коли потяг проїжджає такий тунель на високій швидкості, він здавлює повітря перед двигуном. Коли поїзд виїжджає з тунелю, це повітря виходить назовні , створюючи потужний звук, що нагадує гуркіт грому або надзвуковий хлопок. Скло в навколишніх будинках починають тремтіти, а люди прокидаються від гучного звуку. В Японії діють суворі закони щодо звукового забруднення , тому інженери - розробники довго шукали рішення цієї проблеми « тунельного буму ». І вони знайшли дивовижну відповідь у природі.

Рішення запропонував проектувальник , який також виявився членом організації, що займається охороною місць існування диких тварин, повітря, води, заболочених районів. Грунтуючись на тому , як птахи переходять з одного середовища в інше - з повітря у воду - з мінімальним опором , він змоделював носовий обтічник нового надшвидкісного експресу по типу дзьоба звичайного зимородка . У результаті вдалося досягти не тільки значного зменшення шуму , а й 15 -відсоткової економії на витратах енергії .

Сьогодні нові потяги мають довгу, загострену, футуристичну на вид передню частину. Навіть поглиблені фари поїзда змодельовані за формою дзьоба зимородка .

У результаті швидкість експреса зросла на 10 відсотків , а енергоспоживання скоротилося на 15 відсотків. Додатково до цього, тиск повітря при русі поїзда знизилося на 30 відсотків. Зараз , проходячи через тунель  поїзд вже не створює такого шуму.

ЗАКЛЮЧЕННЯ

Як ми бачимо, світ природи невичерпний на творчість. Завдання людини вибирати все корисне, доцільне, перенести його в своє життя, але так щоб не нашкодити ні собі, ні нащадкам, ні природі

Людина, завдяки сучасним технологіям, може створити аналог біологічного рішення за кілька років, в той час як у самої природи на це пішли тисячоліть. Природа відкриває перед інженерами і вченими нескінченні можливості по запозиченню технологій та ідей. Раніше люди були не здатні побачити те, що знаходиться у них буквально перед носом, але сучасні технічні засоби і комп'ютерне моделювання допомагає хоч трохи розібратися в тому, як влаштований навколишній світ , і спробувати скопіювати з нього деякі деталі для власних потреб. Біоника слідує принципам життя природи  які вчать нас: будуйте з поновлюваного; використовуйте свою силу і вільну енергію; пристосовуйте і розвивайте здібності натуральних матеріалів. Дотримуючись цих принципів , насправді дуже легко створювати продукти і здійснювати процеси , які були б максимально пристосованими для існування в сучасних умовах і дозволили б зберегти планету здоровою.

Природа - постійне джерело нових ідей! Тварини завжди, в усі віки і тисячоліття , були друзями і помічниками людей, вчених і практиків. З їх допомогою людина відкривала, відкриває і буде відкривати все нові і нові завіси над численними таємницями природи , збільшуючи тим самим свою владу над нею.

Література

1. Доктор Карл Шукер. Удивит. способ. животных. О. В. Иванова, И. Г. Лебедев, перевод на русский язык, 2000. ООО “ТД Изд-во Мир книги”, 2006.

2. Ц.Н.Феодосиевич, Г.И. Иванович. Бионика в школе. Киев: 1990.

3. Ю.Г.Симвков. Живые приборы. М.: 1986.

4. И.И.Гармаш. Тайны бионики. Киев: 1985.

5. Моделирование в биологии, пер. с англ., под ред. Н. А. Бернштейна, М., 1963.

 

 

До публікації на сайті Освітнього порталу "Академія" приймаються нові авторські конспекти уроків; методичні розробки; сценарії виховних заходів; зразки шкільних творів та переказів, які відповідають новій навчальній програмі.

Нові матеріали

Методи і форми роботи з розвитку творчих можливостей студентів на занятті з української літератури. Методична робота за творчістю Лесі Українки
Проект Закону "Про повну загальну середню освіту" вже на розгляді у ВР України: яких новацій чекати найближчим часом?
"За рік навчання я переконалася, що ТНПУ – університет високого рівня", - Тетяна Базилевська
Конспект уроку на тему: «Ефективне спілкування». Презентація
У 2019 р. виділять 200 млн грн на природничо-математичні кабінети у школах
Відома програма тестування вчителів для пілотної сертифікації
ДПА-2019 у 9 класі: поетапно про найголовніше
​​​​​​​На ЗНО-2019 зареєструвалося понад 185,5 тис учасників - а це близько половини від очікуваної кількості
Триває голосування за підручники для учнів 2-го класу НУШ
"Я дуже рада, що лише навчаюсь другий рік, тому що ці емоції переживу ще не один раз", - студентка ТНПУ ім.В.Гнатюка Олена Спяк про навчання в університеті

Популярний ВНЗ

Національний фармацевтичний університет у м.Харкові

ФАРМАЦІЯ СЬОГОДЕННЯ – ВІДПОВІДАЛЬНІСТЬ ПЕРЕД МАЙБУТНІМ
Ректор університету
Черних В. П. Черних
Валентин Петрович –