Изобретения, «подсмотренные» у природы. 13 школа, 4 «А» 2011 г.
advertisement
13 школа, 4 «А» 2011 г. Изобретения, «подсмотренные» у природы. БИОНИКА - наука, которая занимается изучением строения живых организмов для создания новых приборов и механизмов. - это изучение живой природы с целью улучшения техники. БИОНИКА Бионика – самая популярная из молодых наук, возникшая в 60-х годах 20-го столетия. Название происходит от древнегреческого слова «бион» – элемент жизни, буквально живущий. Эмблемой бионики является скальпель и паяльник, соединенные знаком интеграла, а девизом – «Живые прототипы – ключ к новой технике» Бионика – это наука, занимающаяся изучением построения и функционирования биологических систем, их применения для коренного усовершенствования уже существующих и создания новых машин, приборов, аппаратов, строительных конструкций и т.д. В процессе продолжительной эволюции природа создала на Земле бесчисленное множество живых организмов, многие из которых по праву могут быть отнесены к «Живым инженерным системам», функционирующим очень точно, научно и экономично, отличаются поразительной точностью, способностью реагировать на тончайшие изменения внешней среды, запоминать и учитывать эти изменения, приспосабливаться к ним. Бионика выделяет несколько направлений: Биологическое и медицинское, математическое и техническое и др. Бионика в медицине Изобретение анестезии в медицине способствовало наблюдение за осами. Осы впрыскивали нервнопаралитическое вещество в область нервных стволов пауку, полностью его парализуя, но не убивая его, который неподвижно лежал в осином гнезде до появления личинок и служил им кормом. Игла-скарификатор, служит для забора крови, сконструирована по принципу, полностью повторяет строение зубарезца летучей мыши, укус которой безболезнен и сопровождается сильным кровотечением. Привычный нам поршневой шприц имитирует кровососущий аппарат – комара и блохи, с укусом которых знаком каждый человек. Применяемый во время хирургической операции скальпель за несколько веков не изменил своей первоначальной формы, до сих пор повторяет форму тростникового листа с его природной режущей кромкой. Примером современной бионики в медицине служит технология реконструкции и наращивание зубной эмали, наращивание ногтей и волос. Основой для этой технологии является принцип построения морских губок, а также техника строения гнезд стрижей-саланганов. Оба этих принципа основаны на химиоотвердевающей и светоотвердевающей методиках. Мало кто знает, что состояние глубокой спячки многих мелких грызунов и насекомых в зимнее время, при котором замедляется обменный процесс в органах и тканях, помогло проводить операции на сердце и головном мозге. В это время осознанно переохлаждают тело человека для замедления обменных процессов в тканях и органах. Это лишь самые простые примеры, дошедшие до нас буквально из глубины веков. Многие медицинские инструменты имеют прообраз среди представителей живого мира. Современное развитие бионики касается множества медицинских технологий Математическое и техническое моделирование Парашют Пушистые «парашютики» замедляют падение семян одуванчика на землю, точно также, как парашют замедляет падение человека. Снегоступы Лапы американских зайцев- беляков на ступнях окружены пушистыми «ковриками», благодаря чему их вес лучше распределён и они могут ступать по мягкому снегу. Снегоступы – обувь для охотников в Арктике – созданы абсолютно по такому же принципу: они распределяют вес тела по всей площади обуви. Липучка (велькро) В 1957 году обыкновенный репейник, который цеплялся за шерсть собаки, вдохновил швейцарского инженера Жоржа де Мистраля на изобретение «липучки». Потратив на своё изобретение целых 8 лет, он создал «липучку» синтетический материал, сделанный из двух нейлоновых полосок. Одна покрыта крошечными петельками, а вторая мельчайшими крючочками. Когда их соединяют вместе, они крепко прилипают друг к другу, но могут легко снова разделиться. Узоры на покрышке шины Наши пальцы покрыты мелким узором складок и углублений, которые помогают удерживать гладкие или мокрые предметы. • Узоры на покрышке шины – увеличенный вариант того же приспособления – гарантируют, что шины не будут скользить на мокрой дороге. Застёжка-молния Перо состоит из тысяч тончайших ворсинок, укреплённых вдоль его стержня. Каждая ворсинка снабжена микроскопическим и крючочками. Они сцепляются таким образом, что создают, ровную плотную поверхность пера. Внутри скользящего замка застёжки-молнии находятся клинья, которые либо соединяют, либо разъединяют зубчики. Эти зубчики плотно и надёжно цепляются крючками друг за друга. Изготовление бумаги Люди делают бумагу, обрабатывая древесину и превращая её в мягкую массу, которая затем выжимается, очищается, отбеливается и раскатывается в листы. Осы – изобретатели естественного способа бумажного производства. Они строят гнёзда из частиц пережёванной древесины, смачивая их своей слюной. • Древесно-стружечная плита является аналогичным материалом, только осиная слюна заменена искусственным клеем. Архитектура и строительство Идеи 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. Дамбы Бобры перекрывают плотинами небольшие реки, создавая запруды, где сооружают хижины. Их дамбы настолько хорошо построены, что могут держаться веками. Люди возводят дамбы для создания больших искусственных водоёмов, содержащих миллионы литров воды. Эти огромные запасы воды используются в домах, на фабриках, заводах. Туннель Суслики выкапывают длинные лабиринты, соединённых между собой туннелей. Главное в них – хорошая циркуляция воздуха, поэтому они сооружают вулканоподобные вентиляционные башни. Туннель под Ла-Маншем – один из самых гигантских инженерных проектов 20 века. Он предназначен для скоростной железнодорожной перевозки между Великобританией и Францией. Вентиляционные системы гарантируют безопасность от ядовитых веществ и газов, а также делают воздух чистым. Охранная система Погремушка на конце хвоста гремучей змеи – своего рода охранная система, созданная самой природой. Её сигнал отпугивает нападающих. Люди оснащают свои дома охранной системой, чтобы уберечь жилище от воров. Конструкция зданий Сложная сеть прожилок на нижней стороне листа гигантской водяной лилии надёжно укрепляет и поддерживает его обширную поверхность. • Подобное расположение жилок было скопировано в некоторых конструкциях зданий, самое знаменитое из них - Хрустальный дворец в Лондоне. Архитекторы, дизайнеры, инженеры, психологи и биологи разработали проект «Вертикальный бионический город-башня». Через 15 лет в Шанхае должен появится этот город. Он рассчитан на 100 тысяч человек. В основу проекта положен «принцип конструкции дерева». Башня-город будет иметь форму кипариса высотой 1228м, в башне будет 300 этажей, 12 вертикальных кварталов между ними перекрытия-стяжки с садами. Тщательно продуманная конструкция аналогично строению ветвей и всей кроны кипариса.
