субота, 23 січня 2016 р.

Підказки природи — у техніці

Бесіда з майбутніми інженерами


Наше суспільство називають техногенним, тим самим підкреслюючи величезну роль техніки і технологій у житті сучасної людини, адже сьогодні без машин і різних механізмів ми не уявляємо нашого життя.

Пропоную дослідити звідки беруться технічні новинки. Йдемо на екскурсію у науково-дослідницький інститут. У ньому працюють інженери, конструктори, архітектори… Саме з їх думок і креслень і починаються технічні новинки.


Інженери розповідають, що винахід, новий механізм придумати дуже важко: спочатку вони міркують, як полегшити людям користування приладом, потім їм треба зрозуміти чого не вистачає у тих приладах, що вже існують, як уникнути існуючих недоліків, чи можна використати щось вже придумане, і тільки потім — придумують щось зовсім нове. Це дуже непросто і дослідники уважно спостерігають, дивляться навколо. Можливо природа вже розв’язала цю задачу? Адже не секрет, що часто тварини досягають величезних успіхів, які людям і наснитися не можуть.

Малюсінькі мурахи можуть переносити вантажі, вага яких у 10–20 разів перевищує вагу самої мурахи. Щоб представити наскільки це багато, уявіть людину вагою 45 кг, що піднімає легковий автомобіль, несе його на спині 10–12 км, а потім піднімається з ним на найвищу гору!




Гепард, найшвидша тварина у світі, може бігти зі швидкістю 96–101 км/год, з такою швидкістю може їхати тільки автомобіль.




Тож нам є чому повчитися у природи! Ідеї природи допомагають людям удосконалювати свої розробки. Не так вже й давно виникла наука біоніка — вчені спостерігають за життям у рослин і тварин, міркують як їх пристосування можна використати у техніці. Зараз і ми спробуємо розглядіти деякі природні цікавинки і подивимося як людина використала їх у своєму житті.

Довідка
Біоніка — наука про використання в техніці знань про конструкції, принципи і технологічний процес живого організму. Це поєднання біології та техніки.

Задача для майбутніх інженерів

Презентація, яку можна завантажити із сайту журналу «Джміль» (№ 2, 2015), допоможе вам дізнатися, які машини і механізми людина «підгледіла» у природи.
• Поміркуйте, чим винахід людини схожий на винахід природи?
• Чим вони відрізняються?
• Коли ви користуєтеся цими винаходами? Чи можна їх покращити? Як саме?

ЗАВАНТАЖТЕ презентацію “Природа — мудрий винахідник” для роботи з дошкільнятами та молодшими школярами за посиланням





Звичайно, все здається просто, коли ми дивимось вже звичні нам речі. А от як народжуються винаходи? Науковці запропонували побачити все на власні очі на будівництві.

Спостереження на будівництві


На будівництві варто уважно спостерігати за роботою екскаватора. Як він викопує котлован для фундаменту майбутнього будинку.



• Який пристрій екскаватора працює? (Ківш.)
• Опишіть його.
• На що він схожий?
• Як приєднується до машини? (Ківш екскаватора кріпиться на кінці стріли.)
• Пригадаймо, коли ми виконуємо роботу екскаватора. (Коли скопуємо землю або копаємо яму.)
• Уявіть, що ми копаємо ямку в піску. Що у такому випадку буде ковшем? (Дитяча лопатка чи кисть руки.)
• А яким знаряддям користуються дорослі? (Лопатою.)
• Порівняйте лопату і ківш екскаватора. Чим вони схожі? Чим відрізняються?
• Що у людини замінює ківш екскаватора? (Лопата.)
• Чи хотіли б ви копати таким ковшем? Чому?
• А замість стріли екскаватора що у нас буде? (Наша рука.)

Зверніть увагу у скількох місцях стріла екскаватора може згинатися. Навіщо? 





Спробуйте викопати яму, не згинаючи рук (це те ж саме, що і стріла екскаватора, яка не згинається). Вийшло?
• Чому нам не зручно працювати? Що саме у нас не виходить? (Виймати ґрунт з ями і складати поряд.)
• То чи змогла б стріла так вправно навантажувати машини, якщо б не могла згинатися?
Тож, якщо стріла екскаватора не згинатиметься, екскаватор не зможе виймати ґрунт з ями і навантажувати самоскиди.
• Що спільного у нашої руки і стріли екскаватора?
Подивіться уважно ми можемо зігнути свою руку у трьох місцях: біля кисті, у лікті, біля плеча. Ми можемо рухати кистю, рукою від кисті до ліктя, від ліктя до плеча (кожним суглобом) у різні боки. Причому рухи однієї частини руки не залежати від руху іншої. Так само і стріла екскаватора рухається. Спробуйте це зробити. Інженери кажуть, що наша рука і стріла екскаватора має три ступені свободи. Подивіться як вдало інженери використали в техніці особливості будови руки людини.

Вправа «Асоціації»
• Де на кухні ми використовуємо ківш? Що черпає ківш на кухні? (Половник.)
• Чим він схожий на ківш екскаватора?
• Чим відрізняється?
А яка тварина виконує роботу екскаватора? (Кріт.) Як вона пристосована для такої роботи?
Порівняйте «знаряддя» крота і ківш екскаватора.

У ковша екскаватора є зубці: якщо ґрунт щільний, копати важко, зубці допоможуть зробити ґрунт м’якішим. Якщо б ми копали руками, використовували б нігтики, так само робить і кріт, а лопата — вже сама гостра як наші нігтики. І ківш екскаватора, і лапа крота широкі — так землі більше набирається. Здається вони відрізняються тим, що лапа крота пласка, а ківш схожий на велику ложку… Але пригадайте як ми копаємо руками: складаємо кисть руки «лодочкою», так само робить і кріт, і так само влаштовано ківш екскаватору. Ідея одна, а от втілення — різні.



А тепер уявімо, що нам в горах треба викопати траншею, наприклад, щоб прокласти труби для води або газу в гірське селище. Звичайний екскаватор для цього використати неможна: не проїде він по бездоріжжю у горах та й працювати на схилі не зможе (важко йому втриматися на колесах, і навіть на гусеницях буде). Для таких робіт конструктори придумали екскаватор, що крокує. У нього спеціальні пристрої з колесами є — нібито наші ноги. Ці пристрої і працюють точнісінько так, як ноги людини. Завдяки ним він може крокувати горами, навіть переходити канави, як ми ногами переступаємо.






Ось так і поєдналися винаходи природи в одній машині — руки і ноги людини, лапи крота.

Задача від майбутніх науковців
Під землею у норах живуть не тільки кроти. Дослідіть, які ще тварини вправно риють нори, які у них є цікаві пристосування для цього, де їх можна використати у техніці та повсякденному житті людини.
Що ви б хотіли змінити у звичайнісінькій лопаті? Чому? Навіщо? Намалюйте ваш винахід і надішліть мені: дуже цікаво подивитися на нього.

Успіхів маленьким та великим винахідникам!


науковий співробітник Міжнародного науково-навчального центру інформаційних технологій та систем Національної академії наук України
та Міністерства освіти і науки України,
автор технології «Логіки світу»
для дітей від 4 до 12 років



Автор: Ірина Стеценко