Параграф 38 - Естествознание. 11 класс. Габриелян О. С.

Естествознание для 11-го класса
Предмет:	Естествознание
Класс:	11 класс
Автор учебника:	Габриелян О. С.
Год издания:	2014
Издательство:
Кол-во заданий:	48
Кол-во упражнений:
Мы в социальных сетях
Телеграм • ВКонтакте

Комментарии, вопросы по параграфу можно добавить на странице обсуждения.

Естествознание и искусство

Божественная пропорция

• Объясните, что такое божественная пропорция и почему она является универсальным показателем красоты и гармонии.

«Золотое сечение» или «Божественная пропорция» понимается как одна из тайн мироздания, некий универсальный и уникальный код красоты и гармонии. Это соединение частей целого, воспринимаемое наилучшим (наиболее красивым) для эстетического восприятия человека; когда меньшая часть так относится к большей, как большая к целому. Ее описывают иррациональным числом Фи (в честь древнегреческого архитектора Фидея) и именуют еще числом Бога: 1,6180….В процентном соотношении, условно, это 62 и 38 процентов.

Пропорция «золотого сечения» (или Божественная пропорция) видится как универсальная, свойственная большинству форм объектов природы (пропорции тела и хвоста ящерицы, человеческого тела (подробней изучали Витрувий, да Винчи, Дюрер, Цейзинг), куриного яйца, спирали улитки и молекулы ДНК, расположения листьев на ветке цикория и др), так и выдающимся достижениям человеческого творчества (в архитектуре и зодчестве, литературе, живописи, музыке, кино, геометрии красивых многогранников и др).

Отношение ширины к длине

• Измерьте длину и ширину экрана вашего телевизора, монитора, экрана ноутбука, найдите отношение ширины к длине, в каком случае это отношение ближе к золотому сечению, сравните это соотношение для техники прошлых лет и современной, сделайте вывод.

Сегодня существуют разные мониторы с разным соотношением сторон:

• 4:3 - самый старый стандарт соотношения. Ранее мониторы в основном имели именно такое соотношение;
• 16:10 - это соотношение применялось в первых широкоформатных моделях мониторов, а также ноутбукам;
• 16:9 - самый «модный» и распространенный на сегодня формат экранов мониторов для ПК и ноутбуков;
• 21:9 - экраны с таким разрешением не получили должного распространения.

• 

  Соотношение сторон 4:3

• 

  Соотношение сторон 16:9

• 

  Соотношение сторон 21:9

Соотношение сторон 4:3 ближе всего к золотому сечению.

Последовательности Фибоначчи

• Приведён фрагмент последовательности Фибоначчи: ...987, 1597, 2584...; вычислите два предыдущих и два последующих члена последовательности, запишите отношение двух соседних чисел, которые ближе к значению золотого сечения.

В последовательности Фибоначчи есть определённая закономерность чисел, в ряду которых каждое число является суммой 2-х предыдущих цифр, т.е если берём из задачи два первых числа 987 и 1597 и суммируем их, то получаем 2584.

• Чтобы получить последующие члены последовательности нужно сложить результаты последующих чисел: 1597 + 2584 = 4181 и 2584 + 4181 = 6 765.
• Чтобы получить предыдущие члены последовательности нужно вычесть результаты первых чисел: 1597 - 987 = 610 и 987 - 610 = 377.

Природные аналоги телебашни архитектора Шухова и шуховского маяка

• Найдите в Интернете и распечатайте изображение телебашни архитектора Шухова и шуховского маяка, объясните, какие природные аналоги можно считать прототипом их конструкции.

• 

  Телебашня архитектора Шухова в Москве

• 

  Аджигольский маяк - архитектор Шухов В. Г.

Прототипом этих конструкций в природе могли быть различные растения, стебель которых может напоминать общую форму этих конструкций.

Примеры изобретений взятых из объектов природы

• Многие технические решения позаимствованы человеком у природных объектов. Например, принцип работы зacтёжки-«липучки» ни что иное, как свойство обычного репейника. Найдите другие примеры подобных решений.

• Плыть как рыба: Акулья кожа, покрытая мелкими чешуйками, стала основой для разработки энергосберегающего покрытия для авиалайнеров, теплоходов и лопастей ветряных электростанций. По подсчетам немецких ученых-разработчиков, если покрыть самолеты и морские суда этим материалом — особой краской, снижающей сопротивление потоку, можно сэкономить до 4,5 млн тонн топлива в полетах и около 2000 тонн в год в морских рейсах.
• Летать, как птица: Птицы, бабочки, стрекозы и другие насекомые издавна вдохновляли людей на создание разнообразных летательных аппаратов. Один из пионеров авиации — Леонардо да Винчи зарисовывал полеты птиц разных пород и летучих мышей и пытался воссоздать их способ передвижения. В 1487 году он разработал орнитопер — летательную машину, основанную на птичьем полете. Еще одна идея да Винчи — втяжные лестницы, прототипом для которых служат ноги стрижа. И хотя придуманные да Винчи машины так и не полетели, идеи, позаимствованные у природы, со временем были воплощены другими изобретателями летательных аппаратов. Например, стрекоза стала прообразом вертолета. Как и насекомое, машина взлетает с места без предварительного разбега, «зависает» в воздухе, садится без пробега. Ее удивительные летательные способности вдохновляли, в частности, изобретателя Игоря Сикорского. Один из его вертолетов был почти точной копией стрекозы: в распоряжении ученого были 2000 воссозданных на компьютере маневров стрекозы в воздухе.
• Видеть, как кошка: Видеть в темноте человек учился у кошек и сов. Принципы их зрения были использованы при разработке приборов ночного видения. Кошачьи глаза легли в основу еще одного изобретения — светоотражателя. Его придумал англичанин Перси Шо, когда на темной трассе увидел отражение фар своей машины в глазах кошки. Изобретение «кошачий глаз» было запатентовано в 1934 году и вскоре появилось на дорогах Великобритании, увеличив их безопасность.
• Ловить ультразвук, как летучая мышь: Летучие мыши помогли ученым открыть эхолокацию — способ определения положения объекта в пространстве по времени задержки возвращений отраженной волны. Первооткрывателем стал итальянский натуралист и физик Ладзаро Спалланцани: в конце XVIII века он наблюдал за перемещениями летучих мышей в темной комнате и заметил, что эти животные прекрасно ориентируются. В ходе опыта он ослепил нескольких особей и обнаружил, что они летают так же хорошо, как и зрячие. После опыта его коллеги, который залепил воском уши летучих мышей и констатировал, что они натыкаются на все предметы, стало очевидно, что эти животные ориентируются по слуху. Эти знания пригодились лишь в XX веке, когда стало известно об ультразвуке. Ученые создали ряд приборов, в том числе сонар для подводных объектов и морского дна. К эхолокации способны не только летучие мыши, но и киты и дельфины, в меньшей степени некоторые птицы (гуахаро, саланганы), землеройки и мадагаскарский еж тенрек.

Естествознание в поэзии

Стихотворение А. С. Пушкина
О сколько нам открытий чудных Готовят просвещенья дух, И опыт, сын ошибок трудных, И гений, парадоксов друг, И случай, бог изобретатель.

• Мы уже обращались к известным строкам А. С. Пушкина Скажите, как теперь вы понимаете это стихотворение и какую роль здесь сыграло естествознание.

В этом стихотворении А. С. Пушкин подчёркивает изящество окружающего мира, и что над этим стоит "изобретатель". Благодаря естествознанию мы понимаем все закономерности, которые есть в природе.

Вопросы в начале параграфа

• Объясните, что имел в виду А. С. Пушкин, вложив в уста Сальери слова: «Поверил я алгеброй гармонию».

В художественной литературе, в публицистике цитируется обычно точно по тексту: поверить (или поверять) алгеброй гармонию, в устной речи обычно говорят: проверить алгеброй гармонию.

Смысл: проверить разумом, точным расчётом то, что выражено чувствами. Говорится обычно иронически или критически по отношению к человеку, который пытается проверить точными расчётами то, что относится к области чувств.

• Проанализируйте выражение: «Красота спасёт мир» — с двух точек зрения: толкования его Ф. М. Достоевским и в вашем собственном понимании.

Ф. М. Достоевский был далек от собственно эстетических суждений — он писал о духовной красоте, о красоте души. Это отвечает главному замыслу романа — создать образ «положительно прекрасного человека». Поэтому в своих черновиках автор называет Мышкина «князь Христос», тем самым себе напоминая, что князь Мышкин должен быть максимально схож с Христом — добротой, человеколюбием, кротостью, полным отсутствием эгоизма, способностью сострадать людским бедам и несчастьям. Поэтому «красота», о которой говорит князь (и сам Ф. М. Достоевский), — это есть сумма нравственных качеств «положительно прекрасного человека». Такое, сугубо личностное, толкование красоты характерно для писателя. Он считал, что «люди могут быть прекрасны и счастливы» не только в загробной жизни. Они могут быть такими и «не потеряв способности жить на земле». Для этого они должны согласиться с мыслью о том, что Зло «не может быть нормальным состоянием людей», что каждый в силах от него избавиться. И тогда, когда люди будут руководствоваться лучшим, что есть в их душе, памяти и намерениях (Добром), то они будут по-настоящему прекрасны. И мир будет спасен, и спасет его именно такая «красота» (то есть лучшее, что есть в людях). А своё мнение о данном выражении предлагаю написать на странице обсуждения.

Золотое сечение в искусстве

• Докажите, что творения зодчих — это синтез искусства и наук (математики, физики, а иногда и астрономии, и географии), приведите примеры. Сформулируйте постулаты Н. Бора.

Гармония пропорций притягивает взгляд и является одним из главных компонентов красоты. Причем это касается любого объекта, будь то здание, изображение, человек или что-либо еще. Поэтому пропорция, в которой записан секретный код гармонии, используется человечеством давно и повсеместно. Но все же в искусстве золотое сечение всегда было и остается на особом счету.

Само понятие определяется при помощи терминов математики, однако на протяжении истории человечества это соотношение использовалось в науке и архитектуре. А золотое сечение в искусстве служит основой композиции в работах величайших мастеров прошлого. И сейчас оно остается одним из приемов, широко применяемых художниками, дизайнерами, фотографами и другими профессионалами творческой среды.

Простейшие пропорции в искусстве - примерное деление пространства на 3 части по вертикали и горизонтали, как показано на рисунке рисунке 1. В случае с картинами или фотографиями на линиях и особенно в точках их пересечений располагаются композиционно значимые элементы. Использование золотой пропорции как одного из ключевых средств композиции этим не ограничивается. Для создания гармоничных произведений представители творческих профессий применяют также геометрические фигуры, построенные на основе этого принципа. Это треугольники, прямоугольники, звезды, спирали и т.д. Это можно увидеть на втором рисунке. Непосредственно примеры представлены в галлерее.

• Простейшие пропорции
• 

  Рисунок 1. Золотое сечение и гармония в размерах картин.

• 

  Рисунок 2. Золотое сечение в спирали Архимеда и в последовательно вписанных пятиугольниках.

• 

  Золотое сечение на картине «Рождение Венеры» Сандро Боттичелли.

• 

  Золотое сечение на картинах Леонардо да Винчи.

• 

  Пятиконечная звезда лежит в основе картины "Святого семейства" Микеланджело.

Стоит отметить, что правило золотого сечения применятся широко и в современном искусстве, дизайне, производстве предметов.

Постулаты Бора

Одним из наиболее значимых деятелей науки прошлого столетия является Нильс Бор, создавший несколько важнейших теорий. Его работы сильно повлияли на развитие атомной физики и являются ключевыми до сих пор. В чем именно заключаются постулаты Бора:

1. Первый квантовый постулат - Нильс Бор установил, что атомы обладают рядом стационарных состояний, каждое из которых соответствует определенному значению энергии. Ее можно выразить с помощью обозначений Е1, Е2 и так далее. В каждом из таких состояний атом не излучает энергию, хотя электроны в нем не прекращают свое движение. Этот постулат устанавливает связь между разными значениями Е и частотами испускаемого или поглощаемого при этом излучения.
2. Второй постулат Бора - Открытие стационарных состояний стало не единственной инновацией Бора. Согласно второму его постулату, для электронов во время их движения по орбитам справедливо квантовое соотношение, которое можно выразить с помощью следующей формулы: $m*V*r=n*h/2*p$
3. Третий постулат Бора - Всего физик создал три постулата. Третий из них гласит, что излучение или поглощение энергии при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую можно измерить определенными порциями, или квантами. Вычислить их можно с помощью формулы: $e=h*u=Em-En$

Несмотря на то, что многие мнения ученого считались излишне позитивистскими, у них было и есть множество сторонников и последователей. Глубокие знания Бора были неоценимым положительным вкладом в науку, который стал базой деятельности для многих советских ученых.