Бионика — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы

БИОНИКА

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

БИОНИКА

• Направление в науке и технике, использующая биологические знания в решении инженерных задач и развития техники

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Птица - действующий по математическому закону инструмент, сделать который в человеческой власти со всеми его движениями.

Леонардо да Винчи

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

• Человек - 40-42 км/ч
• Человек - 10-12 ударов по столу/сек

• Гепард – 120 км/ч
• Пчела – 250-300 взмахов/сек

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Морское дело

Биология

Химия

Бионика

Электроника

Физика

Датой рождения бионики принято считать 13 сентября 1960 г., однако в действительности основные концепции бионики сложились задолго до этого.

Людей всегда интересовало, можно ли, например, научиться летать, как птицы, или плавать под водой, как рыбы? Сначала человек только мечтал об этом: он придумывал сказки о волшебном ковре-самолете, о подводных царствах, где могут жить люди. С незапамятных времен люди пытались подражать природе, копировать внешний вид различных организмов при создании машин и устройств.

Бионика нашла применение в таких сферах деятельности как самолето- и кораблестроение, космонавтика, машиностроение, архитектура, навигационное приборостроение и др.

Навигация

Связь

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Какие особенности строения животных и растений используются человеком в строительстве и промышленности?

Рассмотрим некоторые конкретные достижения бионики, уже реализованные в практических целях.

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Пингвины передвигаются, скользя по снегу, отталкиваясь ластами.

Подумайте, в каком транспортном средстве с имитирован принцип передвижения пингвинов?

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Снегоходная машина “Пингвин” была разработана в Горьковском политехническом институте.

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Судостроители во всем мире давно уже обратили внимание на грушеобразную форму головы кита, более приспособленную к перемещению в воде, нежели ножеобразные носы современных судов. По сравнению с обычными судами китообразный пароход оказался более экономичным.

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

В живой природе форма и функции тесно взаимосвязаны.

Типичной формой опорного элемента является конус.

Конусообразные формы встречаются в конструкциях крон и стволов деревьев, грибов, раковин. Это оптимальная форма для сопротивления ветровым нагрузкам и действию силы тяжести. Архитекторы нередко используют конусовидные конструкции.

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Приведите примеры подобных архитектурных сооружений.

(Останкинская телебашня.)

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Примером достижения прочности при минимальной затрате материала является прозрачное крылышко насекомого благодаря имеющимся в них сеткам жилок. Такой каркас выполняет основную несущую роль.

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Механическая прочность листьев растений зависит от жилок. Из курса 7 класса вспомните, как какое растение имеет самые большие листья?

(Виктория регия.) (Тропическое, водное растение, диаметр листьев до 2 м , выдерживает вес до 50 кг.)

Прочность такому листу придает система жилок похожих на канаты. Взяв за основу жилкование листа, архитекторы конструируют ребристые перекрытия.

Сооружения, созданные природой, намного совершеннее того, что умеет делать человек.

Богат и разнообразен мир животных, обитающих под землей. Дождевые черви, кроты имеют удивительные приспособления, с помощью которых они прокладывают подземные ходы.

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Эйфелева башня и берцовая кость

1889 г. Париж Конструкция Эйфелевой башни в точности повторяет строение большой берцовой кости, легко выдерживающей тяжесть человеческого тела. Совпадают даже углы между несущими поверхностями. Это ещё один показательный пример бионики в действии. Эйфелева башня и берцовая кость.

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Богат и разнообразен мир животных, обитающих под землей. Дождевые черви, кроты имеют удивительные приспособления, с помощью которых они прокладывают подземные ходы.

(Приложение, слайд 13)

Они представляют большой интерес при создании подземных роющих агрегатов. Разработана, например, оригинальная модель, которая, двигаясь под землей подобно кроту, пробивает туннель с гладкими плотными стенками.

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

А как вы думаете, какому изобретению за образец послужила ящерица геккон, которая легко карабкается даже по стеклянным стенам?

(Приложение, слайд 14)

(Карабкаться ящерице позволяют присоски на конечностях. Геккомат. Главное в нем чашки-держатели, каждая из которых выдерживает вес до 250 кг. В чашки поступает сжатый воздух из рюкзака за спиной человека-ящерицы.).

А как вы думаете, чем могут быть интересны земноводные для ученых-биоников?

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Бионика взяла от земноводных принцип строения задней конечности. Воплотив это в таком предмете, как ласты.

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Эхолокация

Удивительная способность летучих мышей. Н очные птахи, не то, что хорошо видят ночью глазами, они вообще ничего ими не видят! Передвижение осуществляется исключительно благодаря ушам. Летучая мышь посылает высокочастотный ультразвуковой сигнал и улавливает его отражение от препятствий.

Кстати, в народе один из способов плавания называется “по-лягушачьи”.

Можно ли утверждать, что человек использовал все возможности живых организмов и реализовал их?

Это всего лишь небольшой ряд примеров того, как человек применяет биологические модели. Но животные обладают и многими другими свойствами, которые используются, или могут быть использованы человеком: ультразвуковое видение летучих мышей, Летучие мыши улавливают проволоку толщиной 0, 05 мм

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

эхолокация дельфинов (на расстоянии 20–30 м дельфин безошибочно указывает место, где упала дробинка диаметом 4 мм.),

(Приложение, слайд 17)

зоркость птиц и др.. У лягушки есть одно качество, которое нам очень интересно именно с точки зрения бионики. Пока мы не можем его использовать, но какие неограниченные возможности для расселения человека это открыло бы в перспективе.

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Экономичная форма

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Аэродинамика

Своим наблюдениям за птицами он посвятил работу «О парении птиц» (1891).

Анализируя способность птиц держаться в воздухе с распростёртыми крыльями, Жуковский сумел доказать вероятность создания планёра, который в состоянии сделать «мёртвую петлю».

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Скорость 144 км/ч, зависает, останавливается, движение вперед, назад

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Навигация птиц

Полярная крачка – перелет 16 тысяч км

Точность полета ( биологические часы, магнитное поле)

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Электрическая активность

Мышцы, нервы, железистые клетки генерируют электричество. В 18 веке Гальвани и Вольт провели эксперимент с лягушкой.

300 видо рыб (угри, сомы скаты)

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

В медицине

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"

Творческая работа в парах

А сейчас я хочу предложить вам встретиться с настоящим и будущим. Настоящее-это все мы, это наш урок. Будущее-это то, что вы создадите в своих фантазиях. Я предлагаю вам “создать” биоробот-искусственное существо, наделенное комплексом самых совершенных признаков животных, к оторой помогает человеку в какой-либо его деятельности. На ваше усмотрение при создании модели можете использовать самые совершенные признаки (глаза, уши, нос и др.) разных животных.

Скелет окружности, овалы, ромбы, кубы

Лепестки, чешуя, семя злаков

Панцирь черепахи, проводящие сосуды На слайде пчелиные соты, чешуя питона

Секционные дома, элеваторы, рлотины.

20.05.25

Козлова Е.В школа "Диалог"