«ИЗОБРЕТАТЕЛЬ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ»

ИТОГОВЫЙ ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

«ИЗОБРЕТАТЕЛЬ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ»

Подготовила: Павлович Н. С.

9 «Б» класс

Руководитель проекта: Фогель О.Н.

Учитель физики

ВВЕДЕНИЕ

Нашим современникам Леонардо да Винчи в первую очередь известен как гениальный художник и скульптор эпохи Возрождения, известный своими уникальными картинами. В истории человечества нелегко найти другую столь же гениальную личность, как основателя искусства Высокого Возрождения Леонардо да Винчи. Феноменальная исследовательская мощь Леонардо да Винчи проникала во все области науки и искусства. Даже спустя столетия исследователи его творчества изумляются гениальности прозрений величайшего мыслителя. Леонардо да Винчи был художником, скульптором, архитектором, философом, историком, математиком, физиком, механиком, астрономом, анатомом.

Он был описан как архетип «человека эпохи Возрождения» и универсального гения. Однако сам да Винчи в разные периоды своей жизни считал себя в первую очередь инженером или учёным.

Многогранность и неповторимость интеллектуального развития этого человека определила значимость и актуальность данного исследования.

Проблема исследования – поиск ответа на вопрос: только ли художественное наследие Леонардо да Винчи достойно изучения?

Предмет исследования: биография Леонардо да Винчи, его вклад в искусство и науку.

Объектом исследования стало инженерное творчество Леонардо да Винчи как изобретателя.

Цель исследования - состоит в том, чтобы показать окружающим и себе самому, что Леонардо да Винчи был не только художником, но и физиком - изобретателем.

Задачи исследования:

• изучить техническое творчество Леонардо да Винчи;
• выявить инженерные задумки Леонардо, воплощение которых осуществлено в более позднее время;
• определить области технических интересов да Винчи.

Методы исследования: анализ и синтез, сравнение, обобщение, эксперимент.

Практическая значимость обусловлена тем, что результаты, полученные во время работы над проектом, хорошо иллюстрируют, доказывают общность   физических законов и могут быть применены на уроках и факультативных занятиях по физике.

Период исследования: с сентября по декабрь 2019 – 2020 учебного года.

Теоретическая основа: учебники физики за 7 – 9 классы, А.В. Перышкин, изд. «Дрофа», виртуальная энциклопедия «Википедия», Большой энциклопедический словарь.

Объем и структура индивидуального проекта: проект представлен в виде одного из изобретений да Винчи - парашюта.  Описание проекта представлено на 16 страницах компьютерного текста, включающих в себя ВВЕДЕНИЕ, СОДЕРЖАНИЕ, ГЛАВУ I, с описанием теоретического материала по теме проекта и ГЛАВУ II, с описанием создания парашюта да Винчи. В конце описания проекта представлено ЗАКЛЮЧЕНИЕ, в котором подводятся итоги по работе над индивидуальным проектом и СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ, используемых при подготовке к проекту.

ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Художник и ученый

Леонардо да Винчи (1452-1519) - одна из загадок в истории человечества. Его разносторонний гений непревзойденного художника, великого ученого и неутомимого исследователя во все века повергал человеческий разум в смятение.

Для самого Леонардо да Винчи наука и искусство были слиты воедино.

Он высказал великую истину, что основа науки - это прежде всего опыт и наблюдение. Специалист по математике и механике, он первый изложил теорию сил, действующих на рычаг в косвенном направлении. Занятия астрономией и великие открытия Колумба привели Леонардо к мысли о вращении земного шара. Специально занимаясь анатомией ради живописи, он разобрался в предназначении и функциях радужной оболочки глаза. Леонардо да Винчи изобрел камеру-обскуру, проводил гидравлические опыты, вывел законы падения тел и движения по наклонной плоскости, имел ясное представление о дыхании и горении и выдвинул геологическую гипотезу о движении материков. Уже одних этих заслуг было бы достаточно для того, чтобы считать Леонардо да Винчи выдающимся человеком. Но если учесть, что ко всему, кроме скульптуры и живописи, он относился несерьезно, а в этих искусствах проявил себя как настоящий гений, то станет понятно, почему он произвел такое ошеломляющее впечатление на последующие поколения.

Его имя вписано на страницы истории искусств рядом с Микеланджело и Рафаэлем, но беспристрастный историк отведет ему не менее значимое место в истории механики и фортификации.

При всех обширных научных и художественных занятиях, у Леонардо да Винчи хватало времени и на изобретение различных "несерьезных" приспособлений, которыми он развлекал итальянскую аристократию: летающих птичек, надувающихся пузырей и кишок, фейерверков. А еще он руководил проведением каналов из реки Арно; строительством церквей и крепостей; артиллерийскими орудиями при осаде Милана французским королем; всерьез занимаясь искусством фортификации, он успел тем не менее параллельно сконструировать необыкновенно гармоничную серебряную 24-струнную лиру.

В его работах вопросы искусства и науки практически неразделимы. Очевидным представляется стремление ученого создать своеобразный справочник - сокращенное изложение всех технических знаний, и даже распределить их по их важности, как он себе это представлял. Его научный метод сводился к следующему:

1) внимательное наблюдение;

2) многочисленные проверки результатов наблюдения с разных точек зрения;

3) зарисовка предмета и явления, возможно более искусная, так чтобы они могли быть увидены всеми и поняты с помощью коротких сопроводительных пояснений.

Для Леонардо да Винчи искусство всегда было наукой. Заниматься искусством значило для него производить научные выкладки, наблюдения и опыты. Связь живописи с оптикой и физикой, с анатомией и математикой заставляла Леонардо становится ученым.

В его записях есть такие удивительные положения, которые во всех своих выводах раскрыты только зрелой наукой второй половины XIX века и позднее. Леонардо знал, что "движение есть причина всякого проявления жизни" ученый открыл теорию скорости и закон инерции - основные положения механики. Он изучил падение тел по вертикальной и наклонной линии. Он анализировал законы тяжести. Он установил свойства рычага как простой машины, самой универсальной.

Если не раньше Коперника, то одновременно с ним и независимо от него, он понял основные законы устройства вселенной. Он знал, что пространство беспредельно, что миры бесчисленны, что Земля - такое же светило, как и другие, и движется подобно им, что она "не находится ни в центре круга Солнца, ни в центре вселенной". Он установил, что "Солнце не движется"; это положение записано у него, как особенно важное, крупными буквами. Он имел правильное представление об истории Земли и о ее геологическом строении.

Леонардо да Винчи обладал весьма солидной научной подготовкой. Он был, без сомнения, отличный математик, и, что весьма любопытно, он первый в Италии, а может быть и в Европе, ввел в употребление знаки + (плюс) и - (минус). Он искал квадратуру круга и убедился в невозможности решения этой задачи, то есть, выражаясь точнее, в несоизмеримости окружности круга с его диаметром. Леонардо изобрел особый инструмент для черчения овалов и впервые определил центр тяжести пирамиды. Изучение геометрии позволило ему впервые создать научную теорию перспективы, и он был одним из первых художников, писавших пейзажи, сколько-нибудь соответствующие действительности.

2. Леонардо да Винчи – физик – изобретатель

Более других областей науки занимали Леонардо да Винчи различные отрасли механики. Ученый также известен как гениальный усовершенствователь и изобретатель, одинаково сильный и в теории, и в практике. Теоретические выводы Леонардо да Винчи в области механики поражают своей ясностью и обеспечивают ему почетное место в истории этой науки, в которой он является звеном, соединяющим Архимеда с Галилеем и Паскалем.

С замечательной ясностью излагает ученый-художник в общих, крупных чертах, теорию рычага, поясняя ее рисунками; не остановившись на этом, он дает чертежи, относящиеся к движению тел по наклонной плоскости, хотя, к сожалению, не поясняет их текстом. Из чертежей, однако, ясно, что Леонардо да Винчи на 80 лет опередил голландца Стевина и что он уже знал, в каком отношении находятся веса двух грузов, расположенных на двух смежных гранях треугольной призмы и соединенных между собою посредством нити, перекинутой через блок.

 Леонардо исследовал также задолго до Галилея продолжительность времени, необходимого для падения тела, спускающегося по наклонной плоскости и по различным кривым поверхностям или разрезам этих поверхностей, то есть линиям.

Еще более любопытны общие начала, или аксиомы, механики, которые пытается установить Леонардо. Многое здесь неясно и прямо неверно, но встречаются мысли, положительно изумляющие у писателя конца XV века. "Ни одно чувственно воспринимаемое тело,- говорит Леонардо,- не может двигаться само собою. Его приводит в движение некоторая внешняя причина, сила. Сила есть невидимая и бестелесная причина в том смысле, что не может изменяться ни по форме, ни по напряжению. Если тело движимо силой в данное время и проходит данное пространство, то та же сила может подвинуть его во вдвое меньшее время на вдвое меньшее пространство. Всякое тело оказывает сопротивление в направлении своего движения. (Здесь почти угадан Ньютонов закон действия, равного противодействию). Свободно падающее тело в каждый момент своего движения получает известное приращение скорости. Удар тел есть сила, действующая в течение весьма недолгого времени".

В области практической физики Леонардо также выказал замечательную изобретательность. Так, задолго до Соссюра, он соорудил весьма остроумный гигрометр. На вертикальном циферблате находится род стрелки или весов с двумя шариками равного веса, из которых один из воска, другой из ваты. В сырую погоду вата притягивает воду, становится тяжелее и перетягивает воск, вследствие чего рычаг подвигается, и по количеству пройденных им делений можно судить о степени влажности воздуха.

На земле

В устройствах Леонардо часто встречались системы для передачи движения. Редуктор - механизм, передающий и преобразующий крутящий момент, с одной или более механическими передачами. Основные характеристики редуктора — КПД, передаточное отношение, передаваемая мощность, максимальные угловые скорости валов, количество ведущих и ведомых валов, тип и количество передач и ступеней. Для того чтобы передать вращательное движение, использовалось зубчатое колесо. На основе редукторов можно было строить не только различные приводы и вращательные механизмы, но и лифты, и даже шариковые подшипники

На воде

Ученый является изобретателем скафандра, подводной лодки, парохода, ластов. У него есть рукопись, в которой показывается возможность погружения на большую глубину без скафандра благодаря использованию особой газовой смеси (секрет которой он сознательно уничтожил). Для подобных утверждений необходимо было знание биохимических процессов в организме человека, о которых в то время просто не было известно.

В 1502 г. Леонардо да Винчи в одной из своих записных книжек, которой нынешние исследователи его творчества дали условное название «Атлантический кодекс», привел ряд конкретных инструкций для водолазов. Там же сохранился сделанный им эскиз небольшой подводной лодки, имеющей заостренные оконечности, а в средней части корпуса невысокую рубку с входным люком.

Арочный мост Леонардо изготавливался из бревен, связанных вместе канатами. В результате получались две арки. По середине моста была деревянная мостовая, закрепленная на перекладинах. Такие мосты легко могли быть построены из доступных материалов, могли перевозиться с помощью канатов, и были предназначены, в основном, для военных целей.

Леонардо изучал сопротивления материалов и использовал полученные сведения в разработке конструкций подобных мостов.

На небе

Пророческим оказался чертеж устройства, которое сам Леонардо описывал так: “Если у вас есть достаточно льняной ткани, сшитой в пирамиду с основанием в 12 ярдов (примерно 7 м 20 см), то вы сможете прыгать с любой высоты без всякого вреда для своего тела”.

Мастер сделал эту запись в промежутке между 1483 и 1486 годом. Несколько веков спустя такое устройство получило название “парашют” (от греческого para — “против” и французского “chute” — падение). Первые спуски с парашютом совершили французы — инженер Веранцио (с крыши высокой башни в 1617 году) и воздухоплаватель Гарнеран (с воздушного шара в 1797 году).

Интересно, что эту идею Леонардо довел до логического конца лишь русский изобретатель Котельников, создавший в 1911 году первый ранцевый спасательный парашют, крепившийся к спине пилота.

Величайший интерес для современных инженеров-аэронавтов представляет модель спирального пропеллера - предка вертолета. Рисунок воздушного винта может быть датирован между 1483г. и 1486г. Это - один из самых известных рисунков Леонардо да Винчи.

Создание «самолётов» мастер начал с изучения анатомии стрекозы и ее поведения в воздухе, затем придумал машущее крыло - в сущности, стенд для изучения "отталкивания" от воздуха. В итоге, Леонардо так и не удалось создать действующую модель летательной машины. Он концентрировал внимание лишь на устройстве крыла, мало беспокоясь о силовых составляющих механизма. 

В 2002 году в Великобритании было воссоздано одно из изобретений великого Леонардо да Винчи: в небе над графством Суррей был успешно испытан прообраз современного дельтаплана, собранный точно по чертежам механиком из Бедфордшира Стивом Робертсом.

ГЛАВА II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Парашют Леонардо дa Винчи

Конечно, Леонардо не изобретал свой парашют для того, чтобы спасаться в случае падения летательного аппарата, это был тоже летательный аппарат, который бы позволял плавно спускаться с большой высоты.

Парашют изобретателя имеет форму пирамиды, обтянутой плотной тканью. Основание пирамиды было длиною около 7 метров 20 см (рис.1).

Рисунок 1. Парашют Леонардо да Винчи

В 2000-м году парашютист из Англии Андриан Николас решил испытать изобретение Леонардо в том виде, в котором он его придумал, заменив в нём только материал, понимая, что лён не выдержит такой нагрузки. Первая попытка оказалась провальной, поэтому ему пришлось использовать запасной парашют. Правда, в 2008 году уже швейцарец Оливье Депп сумел достигнуть успеха. Он отказался от жёсткой конструкции парашюта и спрыгнул с высоты в 650 метров. Естествоиспытатель утверждает, что сам спуск оказался безопасным, но управлять таким парашютом невозможно (рис.2).

Рисунок 2. Полеты с парашютом да Винчи

Для того что бы воссоздать парашют Леонардо да Винчи понадобится: ткань и деревянные палочки (шпажки); для парашютиста: фанера.

Для основы парашюта берем 8 палочек. 4 склеиваем между собой в форме квадрата, остальные 4 в форме треугольника и соединяем (рис.3).

Рисунок 3. Основа парашюта

Пришиваем на деревянную основу ткань (рис.4).

Рисунок 4. Парашют

Парашют готов, осталось сделать только парашютиста. На фанере нужно нарисовать форму человека, затем ее нужно вырезать. Потом с помощью лески или ниток прикрепляем человека к парашюту (рис.5).

Рисунок 5. Готовый парашют

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данный проект посвящен изучению инженерного наследия Леонардо да Винчи. В ходе работы над проектом я изучила биографию Леонардо да Винчи, его вклад в искусство и науку. Для этого мне пришлось работать с большим количеством источников информации: учебниками, энциклопедиями, справочниками; просмотреть фильмы по теме проекта.

Изучив и проанализировав информацию, я решила воссоздать парашют Леонардо да Винчи и испытать его.

В своей работе я попыталась показать, что Леонардо да Винчи был не только художником, но и выдающимся изобретателем, так как именно он изобрел самоходную повозку, водолазный костюм, парашют, прототип современного танка, дельтаплан, робота, скорострельное стрелковое оружие и многое другое.

Презентацию по биографии и изобретениям Леонардо да Винчи можно использовать на уроках физики и дополнительных занятиях.

Считаю, что проект выполнен полностью, цель проекта достигнута, поставленные задачи решены.

СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Википедия/ Леонардо да Винчи [Электронный ресурс]. Адрес: http://ru.wikipedia.org/wiki/Да_Винчи
2. Вокруг света/ Леонардо да Винчи [Электронный ресурс]. Адрес:http://www.vokrugsveta.ru/encyclopedia/index.php?title=%D0%9B%D0%B5%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%B4%D0%BE_%D0%B4%D0%B0_%D0%92%D0%B8%D0%BD%D1%87%D0%B8
3. Изобретения Леонардо да Винчи [Электронный ресурс]. Адрес: http://charming-face.ru/blog/43467427934/Izobreteniya-Leonardo-da-Vinchi
4. Италия, Милан: Национальный музей науки и техники Леонардо да Винчиhttp://turj.ru/blog/history/1901.html
5. Класс!ная физика [Электронный ресурс]. Адрес: http://class-fizika.narod.ru/leo4.htm
6. Новый Акрополь/ Мост Леонардо [Электронный ресурс]. Адрес:http://www.newacropol.ru/study/child/workshop/most-leonardo-vinchi/

8. Эволюция/ Леонардо да Винчи (Leonardo da Vinci) биография [Электронный ресурс]. Адрес:http://evolutsia.com/content/view/409/
9. Яндекс/Картинки/Мост Леонардо в Норвегии [Электронный ресурс]. Адрес:http://images.yandex.ru/yandsearch?text=%D0%B2%20%D0%9D%D0%BE%D1%80%D0%B2%D0%B5%D0%B3%D0%B8%D0%B8%20%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%20%D0%BB%D0%B5%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%B4%D0%BE&uinfo=ww-1585-wh-775-fw-1360-fh-569-pd-1