Фізична година "Природа завбачила"

…. Природа формує свої закони мовою математики. Г Галілей (італійський математик і фізик)

Глибоке вивчення природи – найплідніше джерело математичних відкриттів. Ж. Фур’є (французький математик).

Спеціаліст у галузі аеродинаміки М. К. Тихонравов писав, що «природа інколи вказує, як найскладніші завдання розв’язуються напрочуд просто».                                                                                                 

Надшвидкісна кінозйомка показала: крила бджіл у польоті весь час змінюють кут і заносяться то вперед, то назад так, що вершина крила описує вісімко подібну криву.                                          Коли група інженерів добудувала до лопатей вітряка додаткові рухомі крилоподібні лопаті, які теж робили вісімко подібні рухи, то вітряк помітно виграв у потужності і став вправно й продуктивно працювати навіть під час найслабшого вітру.                                                                                                  Той, хто займається оптикою, знаходить у комах несподівані пристрої для розрізнення частин спектра, різних станів світла, кольору, яскравості, форми, позицій, відстаней… Очі багатьох тварин і птахів стали біологічними прототипами нових чудових приладів. Зоровий апарат голуба вже став моделлю радіолокаційного пристрою для обстеження з літаків місцевості. До того ж голубів використовують на виробництві (у них дуже точний зір), як контролерів для візуального контролю кульок для підшипників. Око мухи стало прототипом приладу, здатного вимірювати миттєву швидкість літаків. І навіть око миші не пройшло повз увагу конструкторів: за принципом його будови вже створено фотокамеру для репродукування особливо точних мікросхем електронно-обчислювальних машин.                                                                                                                               Якось учені-архітектори вирішили розрахувати розміри ідеального складу. Потрібно було знайти таку конструкцію, яка за найменших затрат будівельних матеріалів мала б найбільші з усіх можливих показники міцності і місткості.                                                                                                                              Коли  цей  складний розрахунок було виконано, з’ясувалося, що вчених випередили … бджоли. Побудовані ними без усяких креслень стільники з найбільшою точністю відтворили розміри ідеальної споруди, розрахованої за всіма правилами науки.                                                                     

Використати складні завдання та знаходити вихід із скрутного становища можуть так само, як і бджоли, інші живі істоти.                                                                                                                                                          Інстинкт – природна здатність виконувати необхідні для життя дії – ось, що дає змогу бобру будувати чудову загату, а голубу – знаходити дорогу додому.                                                                                    

Карл Маркс писав: «Павук виконує операції, які нагадують операції ткача, і бджола побудовою своїх вовкових стільників присоромлює деяких людей-архітекторів. Та навіть найгірший архітектор від найкращої бджоли із самого початку відрізняється тим, що перш ніж будувати чарунку з воску, він побудував її в своїй голові».                                                                                                  Отже, головне, що відрізняє людину, яка приймає рішення, від істоти, яка живе інстинктами, це розум, здатність мислити і творити без шпаргалки.                                                                                     Кожна «нога» Ейфелевої башти в Парижі спрямована до горизонту під кутом 55°. Таку форму підказали розрахунки на міцність цієї величезної споруди (заввишки 330 м), яку було побудовано в 1889 р.. Проте інженер Ейфель не перший з тих, хто застосував таку форму. Природа його набагато випередила. Адже приблизно таку саму форму має обрис стегнової кістки людини.              

Цікаво, що журавлиний ключ будується так, що його сторони завжди утворюють кут, близький до 110°. Отже, лінія, що визначає напрям польоту, і одна з сторін ключа утворюють приблизно кут 55°. Чому журавлі летять ключем? Спеціалісти з аеродинаміки вважають, що птахи, які мігрують на далекі відстані, формують клиноподібні ключі, щоб зекономити енергію, необхідну для подорожі.  Відповідно до теоретичних розрахунків, птах у ключі летить з більшою ефективністю ніж наодинці, бо ключ зменшує тиск повітря на крила.                                                                      

Англійський архітектор Джон Фрішман – автор одного з проектів міста майбутнього. Його конструкція сягає у висоту на 3 км 200м, має 880 поверхів і розрахована на півмільйона чоловік. Щоб забезпечити «вертикальному місту» стійкість, архітектор застосував випробувану в природі конструкцію дерева. Поверхи велетенського будинку кріпляться до центральної опори башти так само, як гілки, а глибокий фундамент виконаний  у вигляді кореневої системи.                             Відоме данське архітектурне бюро Bjarke Ingels Group (BIG) спільно з компанією Oceanix представило концепцію плавучого міста майбутнього, яке має на меті рятувати від стихійних лих та катаклізмів. Поселення буде розраховане на 10 тисяч мешканців. Населені пункти будуть спроектовані у вигляді спеціальних шестикутних платформ, пришвартованих до дна океану.                                                        .

 При конструюванні й створенні різноманітних приладів люди користуються тим, що вже давно створила природа.                                                                                                                                                          Перетворювачі, що знаходяться в живих організмах, в порівнянні з штучними, які створено в техніці, мають фактично високу чутливість. Так, гримуча змія має орган між очима та ніздрями, що відчуває зміну температури, яка становить 0,001 градуса. Датчики з такою чутливістю були б дуже корисні промисловості.                                                                                                                                                          А при вивченні нюху вугра встановлено, що він може розрізняти алкоголь навіть у такому слабкому розчині, як . Така концентрація приблизно буде в Ладозькому озері (об’ємом води понад 1000 км³ ), якщо в нього влити 1 г спирту. Вугор відрізнить цю воду від води без спирту.                                                                                                                                                                                                   

Розсіювання насіння – дуже важливий стан у житті рослин. Плоди і насіння з літальними апаратами більш помітні, а тому відомі багатьом. Хто не бачив парашутики кульбаби, тополиний пух або крилатики кленів? Вони мають різноманітні  утворення з волосків.

Не менш цікаві літальні апарати у вигляді криловидних придатків. Вони мають різноманітну форму і положення відносно насінини. Будова їх настільки досконала, що авіаконструктори використовували ці утворення природи як зразки при конструюванні планерів. Пропелерів тощо. Структура крила визначає тривалість падіння насінини, характер (наприклад, ширяючий або гвинтовий) і дальність польоту.