Изобретения, «подсмотренные» у природы. 13 школа, 4 «А» 2011 г.

реклама
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.
Скачать