Человек живёт в огромном и интересном мире. Наш мир состоит из повторяющихся частей. Особенности этих частей разнообразны.
Что общего у дерева, берега моря, облака или кровеносных сосудов у нас в руке? На первый взгляд может показаться, что все эти объекты ничто не объединяет. Однако на самом деле существует одно свойство структуры, присущее всем перечисленным предметам: они самоподобны. От ветки, как и от ствола дерева отходят отростки поменьше, от них ещё поменьше, и т.д., то есть ветка подобна всему дереву. Подобным же образом устроена и кровеносная система: от артерий отходят артериолы, а от них – мельчайшие капилляры, по которым кислород поступает в органы и ткани. Посмотрим на космические снимки морского побережья: мы увидим заливы и полуострова; взглянем на него же, но с высоты птичьего полёта: нам будут видны бухты и мысы; теперь представим себе, что мы стоим на пляже и смотрим себе пол ноги: всегда найдутся камешки, которые дальше выдаются в воду, чем остальные. То есть береговая линия при увеличении масштаба остаётся похожей на саму себя. Это свойство объектов изучил американский математик Бенуа Мандельброт.
Вложение | Размер |
---|---|
proekt_pismennyy_po_fraktalam.docx | 38.38 КБ |
Муниципальное общеобразовательное учреждение
Средняя общеобразовательная школа № 120
с углублённым изучением отдельных предметов
городского округа Самара.
ПРОЕКТ
На тему: « Новый взгляд на мир. Фракталы»
Секция. Изобразительное искусство.
Выполнила: ученица 4 «Б» класса
Савина Анастасия
Руководитель: Савина Светлана
Проблема. Человек живёт в огромном и интересном мире. Наш мир состоит из повторяющихся частей. Особенности этих частей разнообразны.
Актуальность. Данное исследование позволит ответить на вопрос, как по новому человек может посмотреть на свой привычный мир при помощи разнообразных повторяющихся самоподобных частиц.
Объект. Окружающий мир.
Предмет. Фракталы.
Цель исследования: исследовать понятие «фрактал», выделить их виды.
Задачи: - история возникновения понятия «фрактал»; описать виды фракталов; выявить виды фракталов в искусстве; составить рекомендации по созданию фракталов; дать понятие фрактальной монотипии.
Гипотеза. Мне кажется, что фракталы окружают нас везде – архитектуре, экономике, механике, физике, математике, искусстве и природе.
Методы. Теоретические (сбор информации, изучение документов)
2
ПЛАН.Стр.
1.Введение._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4
2.Появление фракталов. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4
3. Первые фракталы. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _5
4. Классификация фракталов. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 5-6
5. Применение фракталов. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 7-8
6. Фракталы в искусстве. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 9-11
7. Как создать фрактал. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 11-12
8. Заключение. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 12-13
9. Литература. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 14
10. Приложение. _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 15
3
1.Введение.
Что общего у дерева, берега моря, облака или кровеносных сосудов у нас в руке? На первый взгляд может показаться, что все эти объекты ничто не объединяет. Однако на самом деле существует одно свойство структуры, присущее всем перечисленным предметам: они самоподобны. От ветки, как и от ствола дерева отходят отростки поменьше, от них ещё поменьше, и т.д., то есть ветка подобна всему дереву. Подобным же образом устроена и кровеносная система: от артерий отходят артериолы, а от них – мельчайшие капилляры, по которым кислород поступает в органы и ткани. Посмотрим на космические снимки морского побережья: мы увидим заливы и полуострова; взглянем на него же, но с высоты птичьего полёта: нам будут видны бухты и мысы; теперь представим себе, что мы стоим на пляже и смотрим себе пол ноги: всегда найдутся камешки, которые дальше выдаются в воду, чем остальные. То есть береговая линия при увеличении масштаба остаётся похожей на саму себя. Это свойство объектов изучил американский математик Бенуа Мандельброт.
2. Появление фракталов.
Первые примеры самоподобных множеств с необычными свойствами появились в XIX веке. Термин «фрактал» был введён Бенуа Мандельбротом в 1975 году и получил широкую популярность с выходом в 1977 году его книги «Фрактальная геометрия природы».
Фрактал (лат. fractus — дробленый) — термин, означающий
геометрическую фигуру, обладающую свойством самоподобия, то есть
составленную из нескольких частей, каждая из которых подобна всей
фигуре целиком.
Следует отметить, что слово «фрактал» не является математическим термином и не имеет общепринятого строгого математического определения. Оно может употребляться, когда рассматриваемая фигура обладает свойством: является самоподобной или приближённо самоподобной.
4
3.Первые фракталы.
Первые идеи фрактальной геометрии возникли в 19 веке. Кантор с помощью простой, повторяющейся процедуры превратил линию в набор несвязанных точек (так называемая Пыль Кантора). Он брал линию и удалял центральную треть и после этого повторял то же самое с оставшимися отрезками. Пеано нарисовал особый вид линии. Для ее рисования Пеано использовал следующий алгоритм.На первом шаге он брал прямую линию и заменял ее на 9 отрезков длинной в 3 раза меньшей, чем длинна исходной линии (Часть 1 и 2 рисунка 1). Далее он делал то же самое с каждым отрезком получившейся линии. И так до бесконечности. Ее уникальность в том, что она заполняет всю плоскость.
4. Классификация фракталов.
Фракталы делятся на группы. Самые большие группы это:
• алгебраические фракталы
• геометрические фракталы
• стохастические фракталы.
Алгебраические фракталы.
Множество Мандельброта - то есть множество точек на плоскости, с определённой последовательностью, не уходит в бесконечность. Визуально множество Мандельброта выглядит как набор бесконечного количества различных фигур (самая большая фигура похожа на изображение сердца и получила своё название от двух греческих слов – «сердце» и «вид» - кардиода).
Геометрические фракталы.
Очень интересным и довольно знаменитым является - снежинка Коха. Строится она на основе равностороннего треугольника. Каждая линия которого заменяется на 4 линии, каждая длиной в 1/3 исходной _/\_. Таким образом, с каждым изменением длина кривой увеличивается на треть, повторяя его бесконечное число раз - получим фрактал - снежинку Коха бесконечной длины. Получается, что наша бесконечная
5
кривая покрывает ограниченнуюплощадь.
Для получения другого фрактального объекта нужно изменить правила построения. Пусть образующим элементом будут два равных отрезка, соединенных под прямым углом. В нулевом поколении заменим единичный отрезок на этот образующий элемент так, чтобы угол был сверху. Можно сказать, что при такой замене происходит смещение середины звена. При построении следующих поколений выполняется правило: самое первое слева звено заменяется на образующий элемент так, чтобы середина звена смещалась влево от направления движения, а при замене следующих звеньев, направления смещения середин отрезков должны чередоваться. На рис.2 представлены несколько первых поколений и 11-е поколение кривой, построенной по вышеописанному принципу. Предельная фрактальная кривая называется драконом Хартера-Хейтуэя.
Стохастические фракталы.
Еще одним известным классом фракталов являются стохастические фракталы, которые получаются в том случае, если в повторяющемся процессе случайным образом менять какие-либо его параметры.
При этом получаются объекты очень похожие на природные - несимметричные деревья(можно проследить по 7 развилок на каждом масштабах рассмотрения - неплохо для природного фрактала из четырех стволов, то есть, это дерево самоподобно в семи различных, развилка, в которой одна ветка превращается в две - это повторяющаяся на разных масштабах конфигурация), изрезанные береговые линии (береговые линии обычно имеют фрактальную форму, но различаются степенью своей изрезанности; отдельные протоки не являются копией друг друга, но имеют аналогичные криволинейные очертания, будто они нарисованы одним лекалом) и т.д.
Двумерные стохастические фракталы используются при моделировании рельефа местности и поверхности моря.
6
5. Применение фракталов.
Фракталы в механике.
Извечным было стремление человека к созданию материалов с заданными свойствами. Однако только недавно им были заложены научные основы материаловедения, позволяющие это делать. Современное материаловедение питается многими древнейшими и сравнительно новыми науками. Это химия, физика, биология, экономика, металлургия, электроника, бионика и др. Каждая из таких наук образовала развивающуюся ветвь на "дереве" материаловедения. Многие из этих ветвей связаны между собой довольно крепко. Связь между строением (структурой) вещества, его физико-механическими свойствами и установлением основных параметров технологических процессов обработки материалов, в которых изменяются эти свойства, представляет собой механика. Фракталы в экономике. Фракталы появляются на рынке достаточно часто. Абсолютно во всех временных диапазонах. Не играет ровно никакого значения, что рассматривать: дневные, недельные, часовые, минутные или тиковые графики - везде их можно выявить. Их природа обманчива. Они появляются и исчезают. Биология. Изучает самоповторяющиеся процессы внутри организма, например, биение сердца, строение кровеносной системы, снабжение организма кислородом и т.д.. Литература. Среди литературных произведений находят такие, которые обладают фрактальной природой. В текстуальных фракталах бесконечно повторяются элементы текста 7 «Ложно утверждение, что истинно утверждение, что ложно утверждение…»)неразветвляющиеся бесконечные тексты с вариациями («У Пегги был веселый гусь…») и тексты с наращениями («Дом, который построил Джек»). Фрактальные антенны. Использование фрактальной геометрии при проектировании антенных устройств было впервые применено американским инженером Натаном Коэном, который тогда жил в центре Бостона, где была запрещена установка на зданиях внешних антенн. Натан вырезал из алюминиевой фольги фигуру в форме кривой Коха и наклеил её на лист бумаги, а затем присоединил к приёмнику. Оказалось, что такая антенна работает не хуже обычной. И хотя физические принципы работы такой антенны не изучены до сих пор, это не помешало Коэну основать собственную компанию и наладить их серийный выпуск. 6.Фракталы в искусстве. Монотипи́я (от моно… и греч. τυπος — отпечаток) — вид печатной графики, изобретение которого приписывается итальянскому художнику и гравёру Джованни Кастильоне (1607—1665). Техника монотипии заключается в нанесении красок от руки на идеально гладкую поверхность печатной формы с последующим печатанием на станке; полученный на бумаге оттиск всегда бывает единственным, уникальным.В своей основополагающей работе по фрактальной геометрии Бенуа Мандельброт воспроизводит фрагмент картины Леонардо да Винчи, на которой художник изобразил фрактальные структуры.« Техники живописи практически неисчерпаемы. Всё, что оставляет какой-либо след на чём-то, строго говоря, является живописью: живопись создаётся природой, временем и человеком» - это уже отметил Леонардо да Винчи. В 2000 г. была установлена фрактальная природа значительной части монотипий и введён термин фрактальная монотипия. Фрактальной она называется потому, что узор, из которого формируется рисунок, имеет фрактальный характер. 8 «Фрактальная природа монотипии была обнаружена химикомВ. М. Лившицем и математикомВ. В. Скворцовым, независимо друг от друга. Ими же был предложен и термин «фрактальная монотипия». В 1981 г. в г.Кохтла-Ярве (Эстония) состоялась первая выставка фрактальных монотипий художницы Леа-Тути Лившиц (1930—1999). Этот вид монотипии художница называла стохатипией(получаются в том случае, если в повторяющемся процессе случайным образом менять какие-либо его параметры). Таким образом, фрактальную монотипию можно отнести к фрактальному искусству, причем получаемому не на компьютерах (компьютерная графика), а физико-химическим способом. Возможно, фрактальная пленочная химия найдет применение не только в искусстве» Фрактальная монотипия является именно стохатипией. При этом на формирование её фракталов влияет огромное количество факторов. Некоторые их них: консистенция краски, скорость движений художника, вибрация листа бумаги (кстати, существует особая вибромонотипия). Сюда можно добавить: температуру и влажность окружающей среды, скорость движения воздуха, порядок и способ нанесения красок разных цветов, силу сжатия листов бумаги, способ их разъединения (сдвигом, отрывом, постепенно или сразу) и множество других факторов, которые влияют на результат и дают бесконечное множество вариантов. Существует много смешанных техник, где используется монотипия в сочетаниях с коллажем, флористикой, живописью кистью, пером, разными красками и т.д. Нас интересует, в основном, фрактальная монотипия, с использованием водных красок (акварель, гуашь, темпера), о которой мы рассказывали выше. Фрактальной она называется потому, что узор, из которого формируется рисунок, имеет фрактальный характер. Как ни старайтесь, вы никогда не получите два совершенно одинаковых отпечатка. Именно поэтому фрактальная монотипия – это уникальные работы, которые невозможно скопировать, каким бы высоким мастерством не обладал бы художник. 9 Вероятность появления фигур и образов в отпечатках фрактальной монотипии очень мала. Чтобы получить такой рисунок мастер может извести сотни и тысячи листов. И поэтому такие отпечатки довольно высоко ценятся любителями живописи, и даже выставляются для продажи на специализированных аукционах. Наибольшую известность Леа-Тути Лившиц принесли её произведения в сложной технике «мокрой акварели» и художественная графика (монотипия). Особенно ценятся её стохатипии (фрактальная монотипия). Именно на базе её стохатипий и была установлена в 2000 г. фрактальная природа монотипии[. При жизни художницы состоялось 20 персональных выставок её произведений, а также 30 — мемориальных. Для постоянной экспозиции работы художницы переданы в научно-художественную галерею Вирумааского колледжа ТТУ. В память о художнице, создательнице стохатипий (стохатизма), в 2005 г. установлена мемориальная доска в г. Кохтла-Ярве. Известный эстонский художник Геннадий Ельцов из Кохтла-Ярве, выпускник Ивановского художественного училища, пишет свои произведения в разных жанрах и технике. Его персональные и коллективные выставки прошли, как в Эстонии, так и во многих других странах. В 2006 году он написал акварель «Болотистое озеро». Это характерный пейзаж для эстонской природы. Произведение выполнено, в основном, в мокрой технике и отличается интересной экспозицией и колоритом. В 2009 году он издал автобиографическую книгу о своем творчестве «Дом» (записки художника) с очень интересным текстом и иллюстрациями.И попав на мастер-класс на Биеннале монотипии, сразу же создал несколько работ. Посмотрите работы Нины Коржавиной ("нерисующего" человека) и Ирины Баранец (петербургской художницы). Ну и еще раз хотелось бы сказать - что сама прелесть монотипии в 10 том, что существует в ней Божественная непредсказуемость, которая и вносит в монотипию это удивительное ощущение ожидания чуда! Пусть небольшого, но все же чуда, которое и заставляет радостно трепетать сердце художника. Процесс в монотипии — наверное, самое захватывающее из всего действия! 7.Как создать монотипию. Материалы: Стекло или пластик, резиновый валик или скалка, газеты, бумага, масляная краска, шпатель, эскиз рисунка, скипидар (разбавитель№4), чистая тряпка. По отношению к краскам эта техника всеядна! Акварель, гуашь, темпера, акрил, маслянные краски, офортные, типографские, для полного отрыва можно использовать и строительные виды красок. Краски используются как с разбавителями так и в чистом виде — в зависимости от задач. Также широк и многообразен выбор поверхностей, с которых можно делать оттиски: бумага, различные виды картонов, пластик разной толщины, пластины из разных металлов-цинк-медь-сталь-латунь. Стекло, оргалит и фанера! Холст и дерево, камень!!! Главное, чтобы фактура поверхности соответствовала Вашим задачам и целям. А вот вопрос внутреннего ощущения того, какая должна быть поверхность, приходит с Вашим личным опытом. Краска наносится на поверхность также различными инструментами: валик, рука и пальцы художника, кисти, мастихины, различные шпатели, в том числе фигурные. Также применяются валики с различными фактурами. Ну и напоследок, тем, что придет в Вашу творческую голову. Первый способ, из самых простых, его еще называют — «фрактальная монотипия» Берете выбранную Вами твердую поверхность, в творческом 11 порыве наносите краску нужным Вам инструментом, сверху накладываете бумагу,продавливаете ее сверху руками или резиновым валиком. Плавно снимаете лист. Исследуете полученный оттиск. Как правило, этот способ достаточно трудно управляем. Особенно, если Вы будете использовать водные краски: акварель, гуашь, акрил, темперу. Затем многие художники, всматриваясь в получившийся оттиск, пытаются увидеть какой-то образ, пейзаж, композицию и слегка дорабатывают оттиск, стараясь усилить и выявить увиденное в монотипии. 8. Заключение. 10-летняя москвичка Анастасия Родимина запатентовала собственное изобретение, став самым молодым изобретателем. Анастасия своё изобретение основала на всем известной монотипии, или «кляксографии». «Кляксография» — это когда на бумагу или другую поверхность наносят краску и получают отпечаток сложной структуры. Девочку с этим способом познакомил дедушка. Настя дорабатывала монотипию при помощи аппликации и затем выставляла на солнечный свет. Изобретение москвички привлекло внимание, в частности, им заинтересовалось одно известное рекламное агентство и клиника нервных болезней. Врачи клиники увидели, что можно использовать Настино изобретение как арт-терапию. 12 Настя же своё изобретение видит полезным для создания игры по развитию детской фантазии. Монотипия навсегда войдет в Вашу творческую жизнь и принесет много приятных творческих мгновений!
|
13
14
Растрёпанный воробей
Сила слова
Чайковский П.И. "Детский альбом"
5 зимних аудиосказок
Интересные факты о мультфильме "Моана"