Uporaba dosežkov bionike za človeka. Uporaba bionike. Odnos med bioniko in drugimi področji človeškega znanja

Jagode Bionika (iz grščine bion

Pred kratkim se je rodila bionika (leta 1960), katere cilj je pomagati ljudem pri spoznavanju »skrivnosti« žive narave. Narava je ustvarila nenavadno popolne mehanizme življenja. Znanstvenike privlačita hitrost in načelo gibanja delfinov, kitov, lignjev, pajkov, krtov, kengurujev, umetnost letenja ptic in žuželk, značilnosti vidnih organov muh, žab, slušnih organov meduz, “skrivnosti” eholokatorjev netopirjev, termolokatorjev klopotcev itd. itd.

Bionika je našla uporabo na področjih, kot so letalstvo in ladjedelništvo, astronavtika, strojništvo, arhitektura, izdelava navigacijskih instrumentov, rudarstvo itd.

Bionika v gradbeništvu in industriji

Razmislimo o nekaterih specifičnih dosežkih bionike, ki so že bili implementirani v praktične namene.

Pingvini se premikajo tako, da drsijo po snegu in se odrivajo s plavutmi. Motorne sani so bile razvite po istem principu na Politehničnem inštitutu Gorky. Leži na snegu s širokim dnom ne dela kolesnice, ne drsi in se ne zatika.

Ladjedelniki po vsem svetu so že dolgo pozorni na hruškasto obliko kitove glave, ki je bolj prilagojena gibanju v vodi kot nožasti premci sodobnih ladij. V primerjavi s konvencionalnimi ladjami se je parnik cetacean izkazal za bolj ekonomičnega.

Stožčaste oblike najdemo v strukturah krošenj in debla dreves, gob. Prav takšno obliko imajo premogovniški kombinati. to optimalna oblika vzdržati obremenitev vetra in gravitacijo. Arhitekti pogosto uporabljajo stožčaste strukture (TV stolp Ostankino).

Strukture, ki jih je ustvarila narava, so veliko bolj popolne od tistih, ki jih do sedaj zmore človek.

Svet živali, ki živijo pod zemljo, je bogat in raznolik. Deževniki in krti imajo neverjetne prilagoditve, s katerimi delajo podzemne prehode.

Zelo so zanimivi pri ustvarjanju podzemnih enot za kopanje. Na primer, razvit je bil izvirni model, ki se premika pod zemljo kot krt in prebije predor z gladkimi, gostimi stenami.

Bionika je prevzela načelo zgradbe zadnjih okončin od dvoživk. Z utelešenjem tega v predmetu, kot so plavuti.

To je le nekaj primerov, kako ljudje uporabljajo biološke modele. Živali pa imajo tudi številne druge lastnosti, ki jih uporablja ali jih lahko uporablja človek: ultrazvočni vid netopirjev, eholokacija delfinov (na razdalji 20–30 m delfin natančno pokaže mesto, kjer je krogla s premerom 4 mm padel).

Lansko leto sem se ob zaključku projekta na temo: »Moja šola št. 2 prihodnosti« soočila s tem, koliko v sodobni svet hiše, zgradbe, strukture, ki se harmonično zlivajo z naravo. In začel sem iskati po internetu takšne projekte in na svoje presenečenje odkril, da obstaja znanost, ki omogoča združevanje žive narave s tehnologijo, imenuje se bionika.Bionika (iz grščine BION - živi) je veda, ki je človeku pomagala pri uporabi naravnih zakonov v tehnološkem napredku. Primerov za to je veliko, o tem sem prepričan. Zdaj, ko se sprehajam po mestu, natančno vem, kje v kateri strukturi je bilo uporabljeno znanje o naravi, na primer, cevi kotlovnice (glej dodatek) po analogiji sovpadajo s stebli rastlin, ki se ob sunkih ne zlomijo vetra.Poleg tega sem izvedel, da je bionika razdeljena na vrste:

Biološka bionika, v kateri človek proučuje naravo, kako je vse v njej urejeno, zakaj in za kakšen namen je tako urejeno;

Teoretična bionika, ki lahko na matematičnih primerih izračuna strukturo narave;

Tehnična bionika, ki uporablja teoretično bioniko za izdelavo neke vrste načrta, na primer robota.

Na splošno, kot razumem, je bionika združila več ved - biologijo, risanje, fiziko, kemijo, matematiko, elektroniko itd. Za izdelavo letala je moral človek dolgo opazovati ptice, preučevati strukturo njihovih kril, nato narišite in oblikujte takšen aparat, ki bi lahko letel. Mimogrede, Leonardo da Vinci je lahko zgradil prvi leteči stroj z mahajočimi krili. Risbe so se ohranile do danes, živel pa je v 15. stoletju.Ta veda sploh ni nova; iz primerov vidimo, da človek v vseh svojih stvaritvah črpa navdih iz žive narave. Poskušal bom ustvariti tudi svoj projekt z znanjem biologije.Tema, ki sem jo izbral, se mi zdi aktualna, saj bi po mojem mnenju morali ljudje živeti v sožitju in varovati naravo za prihodnje generacije.

Raziskovalna metodologija

Iz zgodb Aigul Minirasimovne v lekciji Svet okoli nas sem ugotovil, da je oseba v v zadnjem času z okoljem ravnal barbarsko, ga ni pravilno uporabljal naravne vire, posekali gozdove. Ko pa sem se začel ukvarjati s temo Bionika, sem videl in se prepričal, da lahko ljudje živijo brez škode za naravo in živali. Povedal vam bom, kako sem to razumel.

Arhitekturna bionika

Torej, malo zgodovine: Antonio Gaudi je prvi uporabil naravne oblike v gradbeništvu na začetku 19. stoletja. Šele leta 1960 je bila bionika na Svetu znanstvenikov v Daytoni priznana kot posebna veda. Ima svoj simbol (glej prilogo) - skalpel in spajkalnik, ki ju povezuje integralni znak. Skalpel je simbol biologije, spajkalnik je simbol tehnike, integral pa znak neskončnosti.Kot sem rekel zgoraj, obstaja veliko aplikacij bionike v gradbeništvu, vendar vam bom pokazal, po mojem mnenju najbolj zanimivo:Arhitekt Gaudi si ga je zamislil leta 1883, gradnja naj bi bila končana leta 2026, sto let po njegovi smrti.Kot lahko vidimo, so stebri kot drevesa z vejami, ki trdno držijo streho stavbe.Njena streha je oblikovana v obliki kril, ki se odpirajo in zapirajo ter ščitijo zgradbo pred močno sončno svetlobo. Avtorja je k ustvarjanju tega projekta navdihnilo bližnje jezero Michigan s številnimi čolni in jadri.Osnova strukture je eksoskeletna struktura, zahvaljujoč kateri zrak prehaja skozi celotno zgradbo.Zgrajeno 2004. Po mojem mnenju je to najbolj harmonično zlitje z naravo. Stavba v obliki cevi se gladko upogiba okoli neravnin pokrajine.Videti je kot školjka, ki jo je naplavilo na obalo. Lupina stavbe je podobna živalski koži, ki se lesketa na soncuMislim, da je to zgradba prihodnosti. Alge v prozornih kozarcih,

oskrbljen s hranili in ogljikovim dioksidom. Proizvajajo bioplin, s katerim se objekt oskrbuje z energijo in toploto.Je simbol Avstralije, ki jo s treh strani obdaja voda. Spominja na ogromno ladjo, ki leti s polnimi jadri proti vetru.Kot lahko vidimo iz zgoraj naštetih primerov, stavbe res simbolizirajo divje živali ali pa so se zlile z lokalno pokrajino. To dejstvo potrjuje, da bionika obstaja v arhitekturi in gradbeništvu, poleg tega naredi svet okoli nas harmoničen in lep za naše oči.

Bionika v oblikovanju

Obstaja veliko aplikacij bionike v oblikovanju. V sodobnem svetu si oblikovalci prizadevajo, da bi bil prostor okoli nas bolj naraven za človeka, da bi bil udoben za bivanje, počitek, delo ... Našla sem več možnosti, kako oblikovalci znanje o bioniki uporabijo v praksi, tukaj je nekaj bolj ali manj preprosto:

Stol v obliki zamrznjenega hrastovega lista se mi zdi zelo udoben in lep.

Senčnik v obliki buče, domač in prijeten.

Notranjost je urejena v obliki slikovitega gozda.

Ta primer sem izbral z razlogom, zdi se mi, da je to idealna možnost, saj človek pride domov počivat in se izkaže, da sredi jase v gozdu celo ta majhna mizica spominja na drevo z veje, zelene in bele barve sproščajo, naredijo zrak prozoren. Živo zelenje okoli naredi vzdušje prijetnejše.Zahvaljujoč odkritju znanosti o bioniki so ljudje začeli črpati navdih iz narave. Drevo, ki stoji ob hiši, lahko vodi do ustvarjanja mize, stola, omare itd. Tako v naš dom pride razpoloženje, udobje in barve, ki razveselijo naše oči. Okoli sebe neprostovoljno reproduciramo košček narave, drag kotiček v betonski džungli, živimo v sozvočju z okoljem, ne da bi porušili ravnovesje.

Čudežna tehnologija. Kompleksno v preprostem

Prej sem povedal, kako so ljudje že v starih časih vohunili za živimi organizmi in poskušali narediti nekaj podobnega, na primer krila, ptičje petje, orodje v obliki oklov itd.Od takrat se torej ni nič spremenilo; človek do danes preučuje in vohuni za zgradbo živih bitij, ponavlja vse, kar je koristno za ljudi. Na jasen poletni dan leta 1948 se je izumitelj Georges de Mestral sprehajal s svojim psom. Po sprehodu je na svojih hlačah in hišnem ljubljenčku opazil trne, nato pa se jih je odločil pogledati pod mikroskopom in zagledal številne kaveljčke, ki so se zapičili v niti oblačil in volne. Kasneje se je de Mestral odločil izdelati zaponko, katere zasnova bi delovala po tem principu. Posvetoval se je s tekstilnimi strokovnjaki, a ga mnogi niso razumeli. Končno se je našel en tkalec, ki je ročno spletel dva trakova (enega s kljukicami, drugega z zankami). Tako se je pojavila poznana zaponka Velcro, ki jo vsak dan zapenjamo in odpenjamo na jakni, klobuku in čevljih.

Projekt

Ko sem se seznanil s to temo, sem začel ustvarjati svoj predmet. Okoli je veliko stanovanjskih zgradb. Potrebni so, ker ljudje morajo nekje živeti in ne zavzamejo veliko prostora. Zato si moram nekaj izmisliti, na primer takšno hišo, sposoditi si nekaj od narave. In na misel mi je prišla misel - satje čebel. Zakaj ne? Nenavaden in praktičen. Kaj pa šesterokotna oblika, v kateri živijo ljudje okrogle hiše, in v trikotnih. In sem začela risati. In to sem dobil.Zdi se mi, da bi morali takšne hiše graditi tam, kjer se pogosto pojavljajo potresi. Možna montaža na streho sončne plošče zadovoljevanje potreb stavbe in zagotavljanje, da se sneg pozimi ne nabira, temveč tali.

Rezultat

Med raziskovanjem sem prišel do zaključka, da nova znanost o bioniki obstaja povsod v naših življenjih in ima velike koristi za ljudi.Z mojo nadzornico Aigul Minirasimovna sva preučevali pozitivne in negativne vidike vpliva bionike na zunanji svet in to odražali v obliki te tabele.

Iz tabele je razvidno, da ima nova znanost večinoma pozitivne učinke na naravo in človeka.

Bionika je veda, ki proučuje živo naravo z namenom uporabe pridobljenega znanja v praktične dejavnosti oseba. Problemi bionike: preučevanje vzorcev strukture in delovanja posameznih delov živih organizmov ( živčnega sistema, analizatorji, krila, koža) z namenom, da na tej osnovi ustvarijo nov tip računalnika, lokatorja, letala, plavalne naprave itd.; preučevanje bioenergetike za ustvarjanje motorjev, podobnih mišicam, z učinkovito porabo goriva; proučevanje procesov biosinteze snovi z namenom razvoja ustreznih vej kemije. Bionika je tesno povezana s tehničnimi (elektronika, komunikacije, pomorstvo itd.) In naravoslovnimi (medicina) disciplinami ter kibernetiko (glej).

Bionika (angleško bionics, iz bion - živo bitje, organizem; grško Bioo - živeti) je veda, ki proučuje živo naravo z namenom uporabe pridobljenega znanja v praktičnih človekovih dejavnostih.

Izraz bionika se je prvič pojavil leta 1960, ko so strokovnjaki z različnih področij, zbrani na simpoziju v Daytoni (ZDA), postavili slogan: »Živi prototipi so ključ do nove tehnologije«. Bionika je bila nekakšen most, ki je povezoval biologijo z matematiko, fiziko, kemijo in tehniko. Eden najpomembnejših ciljev bionike je vzpostavljanje analogij med fizikalno-kemijskimi in informacijskimi procesi, ki jih najdemo v tehnologiji, ter ustreznimi procesi v živi naravi. Strokovnjaka za bioniko privlači raznolikost "tehničnih idej", ki jih je razvila živa narava v mnogih milijonih letih evolucije. Posebno mesto med nalogami bionike zavzema razvoj in izgradnja nadzornih in komunikacijskih sistemov, ki temeljijo na uporabi znanj iz biologije. To je bionika v ožjem pomenu besede. Bionika ima pomembno za kibernetiko, radioelektroniko, aeronavtiko, biologijo, medicino, kemijo, znanost o materialih, gradbeništvo in arhitekturo itd. Naloge bionike vključujejo tudi razvoj bioloških metod rudarjenja, tehnologij za proizvodnjo kompleksnih snovi organske kemije, gradbenih materialov. in premazi, ki se uporabljajo divje živali. Bionika uči umetnost racionalnega kopiranja žive narave, iskanje tehničnih pogojev za ustrezno uporabo bioloških objektov, procesov in pojavov.

Eden od možnih načinov je funkcionalno (matematično ali programsko) modeliranje, ki je sestavljeno iz preučevanja strukturnega diagrama procesa, funkcij predmeta, numeričnih značilnosti teh funkcij, njihovega namena in sprememb skozi čas. Ta pristop omogoča preučevanje zanimivega procesa z matematičnimi sredstvi in ​​izvedbo tehnične izvedbe modela, ko je njegova učinkovitost načeloma ugotovljena in je treba preveriti ekonomske, energetske in druge možnosti izdelave tovrstnega modela. model z uporabo razpoložljivih tehničnih sredstev. Obstaja še en način - fizikalno in kemijsko modeliranje, ko specialist na področju bionike proučuje biokemične in biofizikalne procese, da bi preučil principe transformacije (vključno z razgradnjo in sintezo) snovi, ki se pojavljajo v živem organizmu. Ta pot je najtesneje povezana s kemijsko-tehnološkimi vprašanji in odpira nove možnosti v razvoju energetike in polimerne kemije. Tretji pristop, ki ga je razvila bionika, je neposredna uporaba živih sistemov in bioloških mehanizmov v tehničnih sistemih. Ta pristop običajno imenujemo inverzna metoda modeliranja, saj v tem primeru bionični specialist išče možnosti in pogoje za prilagoditev živih sistemov za reševanje povsem inženirskih problemov, z drugimi besedami, poskuša simulirati tehnično napravo ali proces na biološkem objektu. Bionika, ki je nastala kot odgovor na zahteve prakse, je služila kot začetek raziskav, ki temeljijo na uporabi bioloških spoznanj na vseh področjih tehnologije. Njegov glavni rezultat je vzpostavitev prvih poti za vedno večje tehnično obvladovanje biologije.

Ustvarjanje modela v bionika- to je že pol bitke. Za rešitev specifičnega praktičnega problema je potrebno ne samo preveriti prisotnost lastnosti modela, ki so zanimive za prakso, ampak tudi razviti metode za izračun vnaprej določenih tehničnih lastnosti naprave in razviti metode sinteze, ki zagotavljajo doseganje indikatorjev, zahtevanih v problemu.

In zato mnogi bioničen modeli, preden dobijo tehnično izvedbo, začnejo svoje življenje na računalniku. Konstruiran je matematični opis modela. Iz njega je sestavljen računalniški program - bioničnega modela. S takšnim računalniškim modelom lahko v kratkem času obdelamo različne parametre in odpravimo konstrukcijske napake.

Tako je, na osnovi programske opreme manekenstvo, praviloma analizirajo dinamiko delovanja modela; Kar zadeva posebno tehnično konstrukcijo modela, je takšno delo nedvomno pomembno, vendar je njihova ciljna obremenitev drugačna. Glavna stvar pri njih je najti najboljšo osnovo, na kateri je mogoče učinkoviteje in natančneje poustvariti potrebne lastnosti modela. Nakopičeno v bionika praktične izkušnje manekenstvo izjemno kompleksnih sistemov ima splošno znanstven pomen. Ogromno število njegovih hevrističnih metod, ki so nujno potrebne pri tovrstnih delih, je že postalo razširjeno za reševanje pomembnih problemov eksperimentalne in tehnične fizike, ekonomskih problemov, problemov načrtovanja večstopenjskih razvejanih komunikacijskih sistemov itd.

Danes ima bionika več smeri.

Arhitekturna in gradbena bionika proučuje zakonitosti nastajanja in oblikovanja strukture živih tkiv, analizira strukturne sisteme živih organizmov na principu varčevanja z materialom, energijo in zagotavljanja zanesljivosti. Nevrobionika proučuje delovanje možganov in raziskuje mehanizme spomina. Intenzivno se proučujejo čutila živali in notranji mehanizmi odzivanja na okolje tako pri živalih kot rastlinah.

Osupljiv primer arhitekturne in gradbene bionike je popolna analogija strukture žitnih stebel in sodobnih visokih stavb. Stebla žitnih rastlin lahko prenesejo velike obremenitve, ne da bi se pod težo socvetja zlomila. Če jih veter upogne k tlom, hitro povrnejo navpični položaj. Kaj je skrivnost? Izkazalo se je, da je njihova struktura podobna zasnovi sodobnih visokih tovarniških cevi - enega najnovejših dosežkov inženiringa. Obe strukturi sta votli. Sklerenhimske niti rastlinskega stebla delujejo kot vzdolžna ojačitev. Internodiji stebel so obroči togosti. Ob stenah stebla so ovalne navpične praznine. Stene cevi imajo enako konstrukcijsko rešitev. Vlogo spiralne ojačitve, nameščene na zunanji strani cevi v steblu žitnih rastlin, igra tanka lupina. Inženirji pa so do svoje konstruktivne rešitve prišli sami, brez »poziranja« v naravo. Identiteta strukture je bila razkrita kasneje.

V zadnjih letih je bionika potrdila, da je večino človeških izumov narava že »patentirala«. Izum 20. stoletja, kot so zadrge in ježki, je bil narejen na podlagi strukture ptičjega perja. Pernate brade različnih vrst, opremljene s kavlji, zagotavljajo zanesljiv oprijem.

Znana španska arhitekta M. R. Cervera in J. Ploz, aktivna privrženca bionike, sta leta 1985 začela raziskovati »dinamične strukture«, leta 1991 pa sta organizirala »Društvo za podporo inovacijam v arhitekturi«. Skupina pod njihovim vodstvom, v kateri so bili arhitekti, inženirji, oblikovalci, biologi in psihologi, je razvila projekt »Vertical Bionic Tower City«. Čez 15 let naj bi se v Šanghaju pojavilo stolpno mesto (po mnenju znanstvenikov bi lahko v 20 letih prebivalstvo Šanghaja doseglo 30 milijonov ljudi). Stolpno mesto je zasnovano za 100 tisoč ljudi, projekt temelji na "načelu lesene konstrukcije".

Mestni stolp bo imel obliko ciprese z višino 1128 m z obsegom v vznožju 133 krat 100 m, v najširšem delu pa 166 krat 133 m. Stolp bo imel 300 nadstropij ki se nahajajo v 12 navpičnih blokih po 80 nadstropij. Med bloki so estrihi, ki delujejo kot nosilna konstrukcija za vsako etažo bloka. Znotraj blokov so različno visoke hiše z navpičnimi vrtovi. Ta dovršena oblika je podobna strukturi vej in celotne krošnje čempresa. Stolp bo stal na pilotni podlagi po principu harmonike, ki ni vkopan, temveč se z višino razvija v vse smeri - podobno kot se razvija koreninski sistem drevesa. Nihanja vetra v zgornjih nadstropjih so zmanjšana: zrak zlahka prehaja skozi zgradbo stolpa. Za pokrivanje stolpa bo uporabljen poseben plastični material, ki posnema porozno površino usnja. Če bo gradnja uspešna, je predvidena izgradnja še več takšnih gradbenih mest.

V arhitekturni in gradbeni bioniki je veliko pozornosti namenjeno novim tehnologijam gradnje. Na primer, na področju razvoja učinkovitih in brezodpadnih gradbenih tehnologij je obetavna smer ustvarjanje večplastnih struktur. Ideja je izposojena od globokomorskih mehkužcev. Njihove trpežne lupine, kot so na primer razširjene morske ušesa, so sestavljene iz izmenjujočih se trdih in mehkih plošč. Ko trda plošča poči, deformacijo prevzame mehka plast in razpoka ne gre dlje. To tehnologijo je mogoče uporabiti tudi za pokrivanje avtomobilov.

Glavna področja nevrobionike so preučevanje živčnega sistema ljudi in živali ter modeliranje živčnih celic-nevronov in nevronskih mrež. To omogoča izboljšanje in razvoj elektronske in računalniške tehnologije.

Živčni sistem živih organizmov ima številne prednosti pred najsodobnejšimi analogi, ki jih je izumil človek:

Prilagodljivo dojemanje zunanje informacije, ne glede na obliko, v kateri je (pisava, pisava, barva, tember itd.).

Visoka zanesljivost: tehnični sistemi odpovejo, ko se en ali več delov pokvari, možgani pa ostanejo delujoči tudi, če odmre celo nekaj sto tisoč celic.

Miniaturni.

Na primer, tranzistor z enakim številom elementov kot človeški možgani bi zavzemal prostornino okoli 1000 m3, medtem ko naši možgani zavzemajo prostornino 1,5 dm3.

Visoka stopnja samoorganiziranosti - hitro prilagajanje novim situacijam in spremembam programov aktivnosti.

Eifflov stolp in golenica

Ob 100. obletnici francoske revolucije so v Parizu pripravili svetovno razstavo. Na ozemlju te razstave je bila načrtovana postavitev stolpa, ki bi simboliziral veličino Francoska revolucija, in najnovejši napredek v tehnologiji. Na natečaj je bilo prijavljenih več kot 700 projektov, za najboljšega pa je bil priznan projekt inženirja mostov Alexandra Gustava Eiffela. Konec 19. stoletja je stolp, poimenovan po svojem ustvarjalcu, navdušil ves svet s svojo odprtostjo in lepoto. 300-metrski stolp je postal nekakšen simbol Pariza. Pojavile so se govorice, da je bil stolp zgrajen po risbah neznanega arabskega znanstvenika. In šele po več kot pol stoletja so biologi in inženirji prišli do nepričakovanega odkritja: dizajna Eifflov stolp natančno ponavlja strukturo golenice, ki zlahka prenese težo človeškega telesa. Tudi koti med nosilnimi površinami sovpadajo. To je še en dober primer bionika v akciji.

Besedilo dela je objavljeno brez slik in formul.
Celotna različica dela je na voljo v zavihku "Delovne datoteke" v formatu PDF

UVOD

BIONIKA - smer v biologiji in kibernetiki; proučuje strukturne značilnosti in vitalne funkcije organizmov z namenom ustvarjanja novih naprav, mehanizmov, sistemov in izboljšanja obstoječih.

Človek se pogosto uči od narave, ustvarja orodja in naprave, ki jih narava uporablja skozi leta in v procesu evolucije izpopolnjuje svoje veščine. Pogosto uporabljamo orodja, kot so klešče, kladiva, glavniki, krtače in še marsikaj, pa ne pomislimo, kako so nastali. Prvotno je bila ta stvarnik narava. Ima veliko orodij, le da so narejena še bolje, kvalitetneje in natančnejša od tehničnih orodij. Niso iz kovine, ampak na primer iz hitina, kot žuželke. Med študijem znanosti - bionike - so se pojavila vprašanja. Koliko ljudi pozna to znanost? In katere naprave in orodja, ki jih je ustvarila narava, uporabljamo doma? Ali lahko človek brez teh orodij?

Hipoteza: Predpostavili smo, da oseba pogosto uporablja vsakdanje življenje orodja, ki jih je ustvarila narava, in brez njih ne gre.

Namen dela: Študija orodja, najdenega v stanovanju povprečne statistične družine.

Raziskovalni cilji:

1. Oglejte si raznolikost orodij v stanovanju in preučite, kako je narava prvotno uporabljala ta predmet.
2. Ugotovite, za kakšne namene se uporabljajo orodja in ali je mogoče brez njih.
3. Izvedite anketo med študenti o poznavanju znanosti - BIONIKA, predmetih njenega raziskovanja in uporabi znanja v praksi.
4. Izdelava brošure za seznanitev študentov z znanostjo - BIONIKA.

Predmet študija: orodja, ki jih uporablja človek.

Predmet raziskave: znanje o naravi, ki jo ljudje uporabljajo za izdelavo orodij.

Raziskovalne metode: sociološka anketa, raziskava orodij, ki jih ljudje uporabljajo, izdelava brošure.

PREGLED LITERATURE

1.1 Znanost - BIONIKA - se je oblikovala v drugi polovici 20. stoletja. Bionika - »BIOLOGIJA« in »TEHNIKA«, kar pomeni »učenje iz narave tehnologije prihodnosti«, ki bo človeku in naravi prinesla več koristi od današnje obstoječe tehnologije. (internetni vir)

Bionika ima simbol: prekrižan skalpel, spajkalnik in integralni znak.

BIONIKA je znanost na meji biologije in tehnologije, ki rešuje inženirske probleme na podlagi modeliranja strukture in vitalnih funkcij telesa.

Z razvojem letalstva so se izboljševala tudi letala. Vendar pa je bila dolgo časa strašna nadloga hitrega letalstva plapolanje - tresljaji kril, ki so se nenadoma pojavili pri določeni hitrosti, kar je vodilo do dejstva, da so letala najtrpežnejših konstrukcij v nekaj minutah razpadla v zraku. sekund. Po številnih nesrečah so se oblikovalci naučili spopadati s to katastrofo: začeli so izdelovati krila z odebelitvijo na koncu. In šele potem so našli popolnoma enake hitinaste odebelitve na koncih kril metuljev.

Znanstveniki so ob opazovanju rakov in njihovega grabljenja s kremplji prišli do priročnih medicinskih sponk, ki se uporabljajo še danes.

Modeliranje organa meduze, ki zaznava infrazvoke, je omogočilo izdelavo tehnične naprave, ki več ur vnaprej opozori na začetek nevihte in nakaže, iz katere smeri bo prišla.

Poenostavljena oblika morskega psa in njegova zunanja struktura sta postala prototip sodobnih podmornic. Lignji, ki vzamejo vodo vase, jo s silo potisnejo ven. To mu pomaga, da se premika z veliko hitrostjo. Človek je to načelo uporabil za izdelavo reaktivnega motorja [2].

Bat med letom ga vodi odboj zvočnih valov, ki jih nenehno ustvarja. Aparati za določanje lokacije miši so natančnejši od radia in sonarjev, ki jih je izdelal človek.

Gustav Eiffel je leta 1889 narisal Eifflov stolp. Ta struktura velja za enega najzgodnejših jasnih primerov uporabe bionike v inženirstvu. Hermann von Meyer je pregledal kostno strukturo glave stegnenice, kjer se ukrivi in ​​vstopi v sklep pod kotom.

2. EKSPERIMENTALNO

Predmet študija:znanost - BIONIKA.

2.1 Izvedba sociološke raziskave

Za izvedbo šolske sociološke ankete je bilo sestavljenih 8 izbirnih vprašanj (Priloga 1).

Anketa je bila izvedena med učenci od 5. do 9. razreda. Skupaj 126 anketirancev. Tabela rezultatov ankete št. 1 (Priloga 2.)

Prvo vprašanje je razkrilo idejo same znanosti - bionike. Glede na besedilo vprašanja so bili pravilni skoraj vsi dijaki, in sicer 95,5 %. Čeprav so mnogi trdili, da nimajo pojma, kaj ta veda preučuje. Razkrili smo koncept – BIONIKA, nato pa nadaljevali z odgovori na vprašanja. Najslabše so se delo odrezali petošolci - 63,8 %, najbolje pa devetošolci - 93 %. To govori o veliki količini pridobljenega znanja v 9 letih šolanja. Iz odgovorov (priloga 2, tabela št. 2) pa lahko zasledite in vidite, da je bilo za vse najlažje vprašanje št. 5, skoraj vsi so odgovorili pravilno. In tudi za najtežje se je izkazalo vprašanje številka 8. Samo 9s, mnogi so lahko pravilno odgovorili, saj so v celoti preučevali človeško anatomijo.

2.2 Preučevanje orodij, ki jih uporablja človek.

2.2.1Orodje: Kombinirane klešče(Priloga 3. Tabela št. 1)

Naravni objekt: Antlion pršice- Mravljica se prehranjuje z ličinkami žuželk. Razbije lijake v pesku; če mravlja pade v to past, mravljinček vrže pesek za njo in ji tako prepreči, da bi prišla nazaj. Pri tem svoje klešče uporablja kot zajemalko peska. Ko izsesa vsebino svoje žrtve, iz lijaka izvrže prazno lupino. Mravlje pršice lahko raztresejo pesek, zgrabijo plen in ugriznejo vanj; delujejo kot brizga, majhna sesalna črpalka ali orodje za metanje. Tako predstavljajo vrsto kombiniranih pršic s šestimi funkcijami.[1]

Uporaba orodja: Najpogosteje se pri delu uporabljajo klešče, ki lahko opravljajo štiri funkcije. Njihovi prijemalni konci imajo žlebičaste kontaktne površine in zato lahko držijo na primer pločevino. Vdolbina teh klešč ima zobe, ki vam omogočajo vrtenje cevi. Zavoji orodja se križajo na straneh, kar omogoča rezanje žice. Uporabljajo se lahko tudi za zabijanje žebljev.

Zaključek: Kombinirane klešče so enostavne za uporabo, saj nadomestijo več orodij.

2.2.2 orodje:Pinceta(Priloga 3. Tabela št. 2)

Naravni objekt: božje pameti- velik skakal iz družine kljunačev z zelo dolgim ​​kljunom in dolgimi nogami. S svojim 15-centimetrskim dolgim ​​kljunom tipajo tla in jih zabadajo v mehka tla. Hkrati se konica ptičjega kljuna odpre in zapre v pravem trenutku. Tako zlahka zgrabi majhne črve in drug plen.

Kljun je kombinirano orodje. Pred zajemanjem hrane je kljun stisnjen in služi kot orodje za nabiranje in iskanje. Šele globoko v zemlji se odpre, kot dva lista pincete, v tem primeru opravlja funkcijo natančno delujočega prijemalnega mehanizma.[ 1 ]

Uporaba orodja: Ostri konci pincete zlahka prodrejo pod zgornjo plast predmetov. S stiskanjem obeh polovic pincete s prsti lahko zgrabite tudi najmanjše predmete. Če jih sprostite, se bo pinceta odprla in sprostila predmet.

Zaključek: Pinceta je potrebna za delo z majhnimi predmeti, saj človeški prsti ne morejo izvajati natančnih manipulacij s takšnimi predmeti.

2.2.3Orodje:Zložljiv nož(Priloga 2. Tabela št. 3)

Naravni objekt:Gnojni hroščživi v mehki zemlji in gnoju. Za poganjanje uporablja posebna vesla, ki se nahajajo na spodnjih nogah. Ko jih hrošč ne potrebuje, lahko nogo položi v utor golenice in nato golenico vstavi v nišo stegna. Na ta način je njegovo orodje nameščeno in prihrani prostor.[ 1 ]

Uporaba orodja:Zložljiv nož je sestavljen iz številnih ločenih delov: velika in majhna rezila, škarje, zamašek, odpirač za steklenice, izvijač, zobotrebec itd. vsi ti elementi so postavljeni na majhnem prostoru. Takšen nož lahko pospravite v hlačni žep, ne da bi se poškodovali. Tako je človek razvil cel sistem za varčevanje s prostorom, tako kot je bil mali gnojni hrošč s svojimi rezili za kopanje.

Zaključek: Zložljiv nož drži več različnih orodij, vendar je zelo kompakten in zavzame malo prostora.

2.2.4Orodje:Svedri(Priloga 3. Tabela št. 4)

Naravni objekt:Oiglasti rogovec sa. Jajčnik velike iglaste ose rogoznice, ko se pripravlja na odlaganje jajčec, zleze po veji vse do debla,

obrne zadnji del telesa proti njemu, izpusti jajčece in ga udobno namesti. Žuželka v drevo »zvrta« drobne luknjice do globine približno dveh centimetrov. Če je drevo iglavcev, bo trajalo približno 20 minut. Ko je luknja pripravljena, osa uporabi svoj dolg, votli, svedru podoben jajčec, da vanjo položi svoja jajčeca.[1]

Uporaba orodja: Za vrtanje lukenj za moznike, sornike in vijake se uporabljajo svedri, ki so po videzu in principu delovanja podobni ovipozitorju velikega iglavca. Za razliko od ovipozitorja velike iglaste rogoznice opravljajo tehnični svedri samo eno funkcijo - lahko samo vrtajo.

Zaključek: Sveder je potreben in zelo priročen za vrtanje lukenj v različnih gradbeni materiali(les, beton, kovina).

2.2.5Orodje:Velcro zapenjanje(Priloga 3. Tabela št. 5)

Naravni objekt:repinca. Kako potrebni so trnki, kažejo plodovi repinca. Pri plodovih repinca obstaja veliko načinov, kako rastline same raznašajo semena. Njegovi plodovi, ki imajo več kot 200 kavljev, so pritrjeni na živalsko dlako. Živali jih nosijo s seboj in jih nato otresejo.[ 1 ]

Uporaba orodja: Z njihovo pomočjo lahko na primer pritrdite športne copate; V tem primeru vezalke niso več potrebne. Poleg tega je mogoče enostavno prilagoditi dolžino - to je ena od njegovih prednosti.

Zaključek: Velcro je zelo priročen. Prihrani čas za zapenjanje čevljev in oblačil itd. Celo dojenček se lahko obuje brez pomoči odraslega.

2.2.6Orodje:Tehnične priseske(Priloga 3. Tabela št. 6)

Naravni objekt:Hobotnica izumil prefinjeno metodo lova na svoj plen: pokrije ga z lovkami in se prisesa na stotine priseskov, katerih cele vrste se nahajajo na lovkah. Pomagajo mu tudi pri premikanju po spolzkih površinah brez zdrsa.[1]

Uporaba orodja: Kjer so gladke površine, se pogosto uporabljajo priseski. V vsakdanjem življenju se uporabljajo predvsem v kuhinji in kopalnici. Ko kavelj priseska pritisnete na kopalniške ploščice, nastane vakuum.

Zaključek: Tehnične priseske so zelo priročne v vsakdanjem življenju, brez uporabe žebljev in lepila lahko držijo razne predmete(kavlji za brisače, podstavek za milo, kopalniške preproge itd.).

2.2.7Orodje:Baterija(Priloga 3. Tabela št. 7)

Naravni objekt:Električna jegulja lahko oddaja električne razelektritve do 700 voltov, s katerimi lahko omami ali ubije sovražnike in svoj plen. Električni organ, ki ustvarja napetost, je sestavljen iz posebnih mišic. Napetost, tako kot v bateriji, nastane s tokom ionov in se izprazni z nizom udarcev, ki sledijo enemu za drugim.[1]

Uporaba orodja Vsak dom ima ogromno naprav, ki delujejo na baterije (ure, svetilke).

Zaključek: Baterija je nepogrešljiva pri številnih električnih gospodinjskih aparatih, tudi če nam zmanjka elektrike – baterija nas bo rešila!

2.2.8 Orodje:Injekcijska igla(Priloga 3. Tabela št. 8)

Naravni objekt:osa Pik ose. Dolžina žela ose ne presega 3 mm, debelina pa 0,001 mm. Če je osa v nevarnosti, jo uporabi za zaščito. Vbod se zlahka vpije v človeško kožo in se spremeni v drobno bodalo. Hkrati je injekcijska brizga.[1]

Uporaba orodja: Intravenske in intramuskularne injekcije.

Zaključek: Mnogi ljudje hranijo injekcijske brizge v domači omarici z zdravili. nujno pomoč.

ZAKLJUČEK

Med delom so študenti anketirali o razumevanju bionike. Izkazalo se je, da marsikdo te vede ne pozna, a si na podlagi vznemirljivosti pri izbiri odgovora lahko predstavlja, kaj počne.

Pregledano je bilo tudi orodje, ki se nahaja v stanovanju in se uporablja po predvidenem namenu. Ta orodja in naprave je ustvaril človek z uporabo znanja o naravi.

To je osnova izuma kombinirane pršice je princip delovanja mravlja pršice. To orodje je večnamensko in priročno pri prenovi stanovanja. Pinceta ponavlja kljun božja pamet, zelo priročno pri delu z majhnimi predmeti. Zložljiv nož posnema nogo z lopaticami gnojni hrošč- kompakten in večnamenski. Nenadomestljiv je pri kampiranju, potovanju, shranjevanju in prenašanju, upoštevanju varnostnih ukrepov. Vrtalnik, všeč jazovipozitorpriiglasti rogoznik, potrebno in zelo priročno za vrtanje lukenj v različnih gradbenih materialih (les, beton, kovina) med gradnjo in popravili. Zaponke Velcro tako lepljivo kot sadje repinca. Zelo priročen za zapenjanje torb, čevljev in oblačil. Še posebej prihranijo čas mamicam majhnih otrok, saj se otrok lažje spopade z ježki na čevljih kot z vezalkami. Vedno je škoda narediti luknjo v lepi ploščici s svedrom, izhodom tehnične priseske. V kopalnici so nepogrešljive, saj brez lepila in žebljev trdno pritrdijo kljuke, posodice za milo, police, npr. sesalci hobotnice. Nemogoče si je predstavljati stanovanje ali hišo brez baterije, uporabljajo se v urah, telefonih, svetilkah, nikoli ne veš kje! In princip delovanja baterije je enak kot pri električnih orglah. električna jegulja. Mnogi jih hranijo v domači omarici z zdravili. injekcijske brizge za nujno pomoč. Ni tehnologija, ampak narava tista, ki ustvarja najučinkovitejše in najtanjše injekcijske brizge, kot je osji pik. Na žalost tehnologija še ni ustvarila vbodom podobnih igel, ki se ne upognejo ali zlomijo. Če bi bilo mogoče ustvariti takšne injekcijske brizge, bi na primer cepljenja postala skoraj neboleča.

S proučevanjem, kako človek uporablja svoje znanje o naravi za ustvarjanje orodij. In pregledovanje orodja v stanovanju, kako ga človek uporablja. Našo hipotezo smo res potrdili, Človek v vsakdanjem življenju pogosto uporablja orodja, ki jih je ustvarila narava, in brez njih ne more.

Na podlagi rezultatov dela je bila ustvarjena brošura, ki se lahko uporablja pri pouku o okoliškem svetu. In dajte učencem idejo o znanosti – BIONIKI.

BIBLIOGRAFSKI SEZNAM

1. Vorontsova Z.S. Delavnica v naravi. - M.: " likovna umetnost«, 1981 - 32 razglednic.

1. Nakhtigal V.N. Velika serija znanja. BIONIKA. - M .: Book World LLC, 2003 - 128 str.

Internetna stran:

1. Slovarji in enciklopedije na ACADEMIC https://dic.academic.ru/
2. http://www.microarticles.ru/

3.https://www.google.ru/search?q=symbol+bionics

Dodatek 1.

Vprašanja sociološke ankete:

1. Kako se imenuje znanost, katere cilj je uporaba biološkega znanja za reševanje inženirskih problemov in razvoj tehnologije?

a) oblikovanje; b) načrtovanje; c) bionika +

1. Kaj je študiral ustanovitelj aerodinamike N.E. Žukovski? Na podlagi njegovih raziskav se je pojavilo letalstvo.

a) fizika; b) ladjedelništvo;

1. Bolj popolno letalo naravno imeti...

a) žuželke +; b) plazilci; c) drevesni listi

1. Po analogiji z načelom, na katerem temelji eholokacija pri netopirjih, ...

b) radarji; c) druga tehnologija

1. Katere živali imajo električno aktivnost?

a) ribe +; b) miši; c) madeži

1. Uporaba bionike v medicini je...

a) ustvarjanje zdravil; b) gradnja zdravstvenih ustanov;

1. Kakšno strukturo posnemajo sodobni? večnadstropne zgradbe kje živijo ljudje?

a) stebla žit +; b) zelišča; c) grmovje

1. Kakšno načelo je osnova strukture Eifflovega stolpa?

Dodatek 2.

Rezultati sociološke raziskave

tabela št. 1

Primerjalna tabela rezultatov sociološke raziskave

tabela št. 2

Dodatek 3.