Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение
«Торбеевская основная школа имени А.И. Данилова»
Проект
Тема: «Бионика»
Учитель: Гуральская Р.П.
Введение
Актуальность
С незапамятных времён мысль человека искала ответ на вопрос: может ли человек достичь того же, чего достигла живая природа? Сможет ли он, например, летать, как птица, или плавать под водой, как рыба?
В наше время создаётся множество новых технологий, изделий упрощающих жизнь общества. А как рождаются все эти идеи? Откуда берутся гениальные сооружения и механизмы позволяющие сделать жизнь человека комфортной? Природа – главный и самый опытный строитель и большинство идей заимствованы человеком у нее.
Проблема
На современной планете существует множество наук и направлений. А какое место в нашей жизни занимает бионика? Что именно знаем мы об этой науке?
Мы имеем представление о таких науках как химия, физика, биология и многих других. Но очень мало знаем о бионике.
Этот процесс, кроме названия, имеет весомое значение среди наук нашей планеты. В нашем проекте-исследовании постараемся узнать об этом подробнее.
Цель: исследование вопросов, связанных с наукой бионикой..
Задачи:
Изучить, проанализировать литературные источники и интернет – ресурсы, касающиеся вопросов бионики.
Выяснить, что изучает наука бионика и каково значение бионики в жизни человека.
Провести анкетирование среди учащихся и выявить имеют ли они представление о том, что изучает бионика.
Найти объекты бионики в нашей жизни.
Подготовить и представить проект.
Гипотеза
Мы предполагаем, что у природы можно подсмотреть многие полезные механизмы и объекты и использовать их в жизни человека.
Методы исследования:
Сбор информации;
Анализ источников информации по теме работы;
Анкетирование;
Сравнение;
Поиск.
Предмет исследования: наука бионика.
1.Бионика это…
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.
История развития бионики
Ещё крупнейший греческий философ материалист Демокрит (около 460-370гг.до н.э.) писал:
«От животных мы путем подражания научились важнейшим делам. Мы ученики паука в ткацком и портняжных ремеслах, ученики ласточки в построении жилищ ...»
Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц: орнитоптер.
В 1960 году в Дайтоне (США) состоялся первый симпозиум по бионике, который официально закрепил рождение новой науки и название, предложенное американским инженером Джеком Стилом:
«Биология + электроника = Бионика»
Девиз бионики: « Живые прототипы – ключ к новой технике»
Основу бионики составляют исследования по моделированию различных биологических организмов. Поэтому ученые-бионики избрали своей эмблемой символ: скрещенные скальпель, паяльник и знак интеграла. Этот союз биолога, техника и математика позволяет надеяться, что наука бионика проникает туда, куда не проникал еще никто, и увидеть то, что не видел еще никто.
После того как бионика получила официальное признание как самостоятельная область знаний, ее позиции существенно укрепились, а область исследований расширилась. Потребителями и партнерами бионики становятся самолето- и кораблестроение, космонавтика, машиностроение, радиоэлектроника, навигационное приборостроение, инструментальная метеорология, архитектура и т.д.
2. Направления в бионике
Различают несколько направлений в бионике
биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;
теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;
техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.
Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.
Самые известные открытия бионики
1. Светоотражающая разметка, и кошки
Кошка стала настоящей музой для англичанина Перси Шоу. Как-то раз он обратил внимание на то, как автомобильные фары отражаются в кошачьих глазах, тогда он и придумал первые дорожные отражатели, которые сейчас можно встретить повсюду.
2. Звукоизоляция и совы
Как приятно иногда посидеть в тишине, и хорошо, что существуют звукоизолированные помещения, а спасибо мы за это должны сказать совам. Правда, они используют эту особенность в менее мирных целях. Совы должны быть совершенно бесшумными, чтобы беспрепятственно настигать свою жертву.
В этом им помогает конструкция перьев. Волокна и крошечные деления изолируют поток воздуха от крыльев, что предотвращает любые громкие звуки, в том числе и хлопанье перьев. Единственный звук, который можно будет услышать, - это писк жертвы
3. Гидролокатор, киты и дельфины
Корабли, подводные лодки и морские устройства часто оснащены гидролокатором для навигации, предотвращения препятствий и отслеживания целей под водой. В основе работы сонара лежит излучение звука с определенной частотой и распространение звуковых волн в окружающей среде.
Звуковые волны отскакивают от твердых объектов и возвращаются к сонару, который их излучает. Затем устройство сонара собирает информацию о форме, размере и расстоянии до объектов. Это особенно полезно для военных, но первыми сонары изобрели киты и дельфины. Точнее, за них это сделала природа и эволюция. Эти удивительные животные могут находить различия между даже самыми маленькими предметами с расстояния 15 метров, используя навыки сонара. Им не нужно электронное устройство для трансляции своих частот по океану. Они эволюционировали, чтобы использовать свои собственные голоса и рецепторы в телах и находить путь по морю.
Считалось, что животные создают «звуковой ландшафт» в своем сознании на основе постоянной обратной связи, которая помогает им строить карту среды. Они также используют свой гидролокатор для поиска пищи и друзей.
4. Паутина, броня и клейкий бинт
Наблюдая за пауками, люди еще в древности научились плести сети. А современному миру они подарили специальный эластичный бинт, который легко и нетравматично отделяется от раны, и вдохновили на создание кевлара, который в сочетании с бронежилетами может создать безупречную защиту.
А все потому, что паутина, которую создают пауки, невероятно крепкая, эластичная и легкая. Не зря же даже сам Человек-паук заморачивался ее усовершенствованием.
5. Глаз омара и рентгеноскопия
Не только Большой брат следит за тобой. Так как видимость на глубине, где проживают омары, почти нулевая, у них развилась суперспособность - видеть сквозь предметы.
На основе этой способности глаз омара ученые создали аппарат, позволяющий видеть сквозь стену, и рентгеноскопический телескоп, чтобы анализировать небесные просторы.
6. Закрылки и птицы
Авторами хитрой технологии, которая позволяет самолету удерживаться в воздухе по мере замедления, являются птицы. Их перья делятся на основные и второстепенные и специально адаптированы для полета.
У птичьего крыла есть часть, именуемая придаточным крылом, или крылышком, которая помогает им стабилизироваться, используя открывающийся слот. Помните небольшие "флажки", которые появляются у самолета перед посадкой? Это имитация птичьей технологии, и называется она закрылком.
7. Хобот слона и роботизированная рука
В хоботе слона 40 тысяч мышц и ни одной косточки. Немецкие ученые из робото- инженерной компании Festo повторили элементы строения хобота в дизайне бионической руки, которую могут использовать люди с атрофированными или частично парализованными мышцами рук или рабочие, поднимающие тяжелые вещи.
Способность слоновьего хобота вытягиваться в любом направлении и хватать все, что захочется, была использована учеными при разработке роботизированной руки.
Она состоит из пластиковой трубки, исполняющей роль позвоночника, и 4 "пальцев", которые сделали руку более ловкой.
8. Чудо-кожа акул
Если вам вздумается погладить акулу, будьте предельно осторожны. И дело далеко не в ее кровожадности. Идеально гладкая на первый взгляд кожа акулы состоит из "алмазного узора" - острых зубчатых чешуек. Если погладить акулу "против шерсти", можно серьезно пораниться. Благодаря такой коже на акулах не живут паразиты.
Для начала на акульем примере была создана обшивка для судов, чтобы к ним не липла всякая пакость. Микробы и рачки угрожают и корпусам судов — они провоцируют коррозию металла, меняют геометрию корпуса, снижают его обтекаемость и увеличивают расход топлива. Затем по ее типу стали делать одежду для пловцов, плавательные костюмы копируют эту технологию природы, чтобы увеличить скорость пловца.
9. Инфракрасные лучи и змеи
Почему змеи так опасны и днем, и ночью? Потому что хитрые ползучие оснащены удивительным органом - своеобразным прибором, видящим тепловые инфракрасные лучи. Две ямки на голове даруют ей потрясающую зоркость.
Повысив точность "змеиного метода", ученые создали уникальную тепловизорную диагностику, позволяющую заглянуть в недра земли. А также использовали его при создании приборов ночного видения и медицинских аппаратов.
10. Буровая установка и черви
Однажды инженер Марк Брюнель наблюдал за корабельным червем, который прокладывал себе путь в щепке дуба. Голова червя покрыта жесткой раковиной с зазубренными краями, коими он и буравил дерево. Это подтолкнуло ученого к созданию проходческого щита, с помощью которого прорыли тоннель под Темзой.
Современные буровые машины - это увеличенная механическая копия дождевых червей. Непрерывно двигаясь вперед, черви "проедают" землю и пропускают ее через себя, оставляя позади большой тоннель. По этому принципу и действуют буровые установки.
11. Черные ящики и голова дятла
Клюв дятла дробит кору дерева словно молот и дрель, при этом его мозг остается нетронутым. А все потому, что в его клюве располагается множество поглощающих механизмов.
От мускулистой структуры и поддерживающего языка (гиоида) до взаимодействия черепа и цереброспинальной жидкости, подавляющего вибрацию.
Скопировав эти механизмы, инженеры смогли создать различные аппараты, в том числе и те, что защищают черные ящики в самолетах от разрушения в случае авиакатастрофы.
12. Суперклей и лапки гекконов
Гекконы представляют собой семейство небольших ящериц. Их лапки покрыты миллионами микроскопических волосков, которые позволяют им двигаться по потолку, или, например, стеклу. Всего небольшой сдвиг волосков позволяет ящерицам отцепить лапку от поверхности.
Лапки гекконов покрыты миллионами микроскопических волосков, они позволяют им двигаться по стеклу и даже по потолку. А всего один небольшой сдвиг волосков с места позволяет ящеркам спокойно отцепить лапу от поверхности.
После того как тайна гекконов была раскрыта, ученые создали суперэффективный клей Geckskin. Даже небольшого количества этого клея достаточно, чтобы удерживать на ровной поверхности вес более 300 кг. Клей не оставляет пятен, легко удаляется, позволяя тем самым снять приклеенный предмет.
13. Колючки растений = Застежка "липучка"
Одним из удачных примеров бионики является широко распространенная «липучка», прототипом которой стали плоды растения репейник (лопух), цеплявшиеся за шерсть собаки швейцарского инженера Жоржа де Местраля
После того, как ученый исследовал под микроскопом колючки растения, он заметил, что они содержат сотни маленьких крючков, которые расположены так, что волосы или одежда цепляются за них. Он воссоздал эффект крючков, используя двусторонний материал. Так появились застежки-липучки, которые в неизменном виде используются по сей день.
14. Выдвижные лезвия
Обычная домашняя кошка поражает своей универсальностью. Она может выпустить или спрятать когти при необходимости, оставить их острыми или мягкими, чтобы не ранить саму себя при умывании. Когти можно вернуть назад в их мягкие подушечки, чтобы ударить хозяина или котенка и не навредить ему.
Не этим ли вдохновлялись люди, создавая перочинные ножи?
15. Застёжка «Молния»
Застежки «молния» были сделаны на основе строения пера птицы. Бородки
пера различных порядков, оснащенные крючками, обеспечивают надежное сцепление.
Заключение
В результате проведенных исследований установлено, что бионика имеет огромное значение в жизни человека. Практически каждый ежедневно встречается с открытиями бионики и эти механизмы значительно облегчают жизнь человека, делают ее удобной и комфортной. Таким образом мы подтверждаем выдвинутую нами гипотезу – у природы можно и нужно брать идеи.
158
179 725 
