Физика в архитектуре

Физика в Архитектуре

Проект ученика 9 класса

Соловьева Кирилла Александровича

Руководитель проекта:

Талкочева Светлана Александровна

Актуальность темы

• Рассматривая архитектурные памятники разных эпох можно сделать вывод: открытие новых законов физики позволяло совершенствовать архитектуру.

Цель работы:

Исследовать связь архитектуры с основными элементами и законами физики

Задачи:

1.Используя различные информационные источники, расширить свои теоретические знания о значении физики в архитектуре.

2.Определить область проявления и учета основных элементов, законов физики в архитектуре .

Объект исследования:

здания

Предмет исследования:

Физика в зданиях

Гипотеза исследования

• архитектура тесно связана с физикой и не может существовать без нее.

Методы исследования

• Изучение теоретического материала

Глава 1. Основная часть

Основные понятия архитектуры

Архитектура (от греческих αρχι — «главный» и τέκτων — «строитель») — это древнее искусство проектирования и строительства разнообразных зданий и сооружений.

Сооружением принято называть всё, что искусственно создано человеком для удовлетворения материальных и духовных потребностей общества

Здания - надземное сооружение, имеющее внутреннее пространство, предназначенное и приспособленное для той или иной человеческой деятельности.

Физика в профессии архитектора.

• В архитектуре - физика имеет наибольшее значение. Она помогает более чётко рассмотреть все внешние воздействия, воспринимаемые зданием в природе.

• С учетом указанных воздействий здание должно удовлетворять требованию прочности, устойчивости и долговечности.
• Прочность здания называют способность воспринимать воздействия без разрушения и существенных остаточных явлений.
• Так же существует прочность изделий - свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих под воздействием внешних сил.
• И ещё много других требований

Требования к конструкции зданий и сооружений

• Все требования можно свести в четыре основные группы: функциональные, технические, архитектурно-художественные и экономические.
• Функциональные требования - соответствие здания поставленным требованиям (а также создание необходимых качеств и условия быта и труда людей)
• Технические - защита помещений от внешних воздействий среды
• Архитектурно-технические (эстетические)- внешний облик здания, гармонично связанно с окружающей средой.
• Экономические - предусмотренное уменьшение затрат на материалы, рабочую силу и время.

Глава 2. Интересные сооружения мира и их особенности.

Зависимость силы трения от качества трущихся поверхностей

• храм на острове Кижи. Он находится в республике Карелия и знаменит не только своей красотой, но и тем, что его каркас сделан без единого гвоздя, а держится за счёт трения.

Зависимость силы давления от веса тела и площади его опоры

• В физике существует закон, при помощи которого можно рассчитать давление действующую на землю. Он записывается такой формулой:
• p = F/S,
• где:   p- давление,
• F -сила, действующая на поверхность,
• S- площадь поверхности. 
• С помощью этой формулы, строители, зная массу строящегося здания и площади опоры, могут понять, где можно ставить здание, а где нет. В пример приведу, большая пирамида в Гизе. После подсчётов по этой формуле мы получили что она давит на свою опору с силой равной 1084905 паскалей

Сила трения

• Сила   трения  — это  сила , возникающая при соприкосновении двух тел и препятствующая их относительному движению.
• F=µN,
• где: µ- коэффициент трения скольжения,
• N- Сила нормальной реакции опоры.
• В архитектуре наглядным примером силы трения является работа свайных фундаментов. Сваи, не достигающие прочного грунта и передающие нагрузку на грунт трением, возникающим между боковой поверхностью сваи и грунтом, называются висячими.

Исаакиевский собор построен в Петербурге. Всем известно, что Петербург - это «Русская Венеция», т. е он стоит на воде, и преобладают слабые грунты. Вот и было принято оптимальное решение строить здания на сваях.

Одной из самых главных задач физики в архитектуре является обеспечение устойчивости здания

Факторы устойчивости здания:

- Расположение центра тяжести

- Толщина и массивность фундамента

- Равномерность осадки

- Действие динамических нагрузок

- Форма

- Материал и Каркас

Расположение центра тяжести

Заключение

• Результаты работы и выводы: доказано, что архитектура тесно связана с физикой и не может существовать без нее; строгое соблюдение законов физики необходимо как при проектировании, строительстве, так и при эксплуатации архитектурных сооружений; чем сложнее проект, тем больше внимания требуется уделять физическим законам; если не учитывается хотя бы один из основных элементов физики, от этого начинает страдать архитектура и, соответственно, люди, которые в этой архитектуре живут или находятся.