НЕИЗВЕСТНЫЙ ИЗВЕСТНЫЙ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ

II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

НЕИЗВЕСТНЫЙ ИЗВЕСТНЫЙ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ

Вахрушев П.А. 1Мусихин Д.А. 1
1
Ившина Е.В. 1
1
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

«Величайшие достоинства, которыми когда-либо обладал человек, как ниспосланные свыше, так и врожденные, - или нет, все же сверхъестественные, чудесным образом соединившиеся в одном человеке: красота, грация, талант - были таковы, что, к чему бы этот человек, столь счастливо одаренный, ни обращался, любое его действие было божественно; он всегда оставлял всех других людей позади, и это воочию доказывало, что он ведом рукой самого Господа»

Джорджо Вазари

(итальянский живописец, писатель, архитектор)

Леонардо да Винчи самая загадочная личность в истории человечества – величайший гений всех времен, опередивший свое время.

Нашим современникам Леонардо в первую очередь известен как художник. Однако, изобразительное искусство, было не основным его увлечением, и поэтому да Винчи оставил небольшое художественное наследие, так как в силу старания максимально достоверно передать образы на полотне, он работал очень медленно, и каждая его картина стала шедевром мирового искусства.

При более близком знакомстве с личностью великого мастера, мы узнаем, что он был не только талантливый живописец, но и биолог, литератор, анатом, инженер, механик и физик. Ему были подвластны и музыка, и придворный этикет и даже кулинария.

Однажды новость из интернета: «Прыжок с парашютом, воссозданным по описаниям и рисункам великого Леонардо да Винчи, совершил 36-летний швейцарец с высоты 650 метров на военно-воздушной базе Пайерн» [1] - заставила взглянуть на труды Леонардо с точки зрения современной науки.

Мы хотим свою будущую профессию связать с наукой физикой, поэтому нас привлекла именно техническая одаренность Леонардо да Винчи.

Проблема: возможность претворения в современную жизнь механизмов Леонардо.

Актуальность обусловлена неутихающим интересом к личности Леонардо да Винчи, поскольку многие страницы его жизни еще не известны.

Предмет: научная деятельность Леонардо да Винчи.

Цель: внесли ли открытия Леонардо да Винчи вклад в развитие научно-технического прогресса?

Задачи:

  1. Обзор сведений о Леонардо да Винчи.

  2. Сбор и обобщение материала по теме «Механические изобретения да Винчи».

  3. Анализ изобретений да Винчи, дошедших до наших дней и не потерявших актуальности.

Обзор источников: Современный способ добычи информации – универсален, это интернет, который позволяет прочесть книгу, журнал, газету из любого уголка мира, рассмотреть картину, схему, прочитать заметки, сделанные самим автором.

Глава 1. Исследования да Винчи в различных областях физики

История человечества, на самом деле, знает не так много гениев, опережавших ту или иную эпоху каждым своим действием. Кое-что из сотворённого ими прочно вошло в жизнь современников, а что-то так и осталось на чертежах и манускриптах: уж слишком далеко вперед смотрели мастера. Данное утверждение в полной мере может быть применимо к Леонардо да Винчи. Пожалуй, в истории средневековой науки нет области, которой не коснулся бы великий мастер: живопись, скульптура, архитектура, анатомия, инженерия, музыка, литература, этика, изобретательство, механика, оптика, геология, кулинария, театр, ботаника, просветительская и экспериментальная деятельность.

Да Винчи – художник известен всему миру, но, к сожалению, его художественное наследие не так велико, ибо многое бесследно утрачено. В отличие от произведений живописи, рукописи и чертежи Леонардо дошли до наших дней в большей сохранности и продолжают исследоваться в наши дни. По некоторым чертежам даже были воссозданы машины, которым не суждено было появиться при жизни да Винчи. Мы рассмотрим лишь одну из граней личности «великого Леонардо», и поговорим о его технических изобретениях в различных областях физики.

Оптика

Леонардо работал над конструкцией телескопа. Экспериментируя с увеличительными линзами, он сумел создать увеличительный прибор. Также им изобретен был театральный прожектор. Он представлял собой ящик, внутрь которого помещались горящие свечи. Одна из стенок ящика была заменена на увеличительное стекло. Таким образом, удавалось получить источник яркого направленного света.

Аэродинамика и гидродинамика

Парашют. Да Винчи, будучи очарованным идеей летающего человека, задумал свой парашют как средство для дрейфа по воздуху. Его пирамидальная структура была драпирована тканью. Как писал да Винчи в своих заметках, такое устройство позволило бы человеку «упасть с любой высоты без каких-либо травм и повреждений». Естествоиспытатели двадцать первого века, реализовавшие замысел да Винчи, признали, что он работает в точности, как тот предсказывал. [5]

Орнитоптер. Да Винчи вдохновляли птицы. Он наблюдал за ними, рисовал их и размышлял над созданием собственных летательных средств. Одним из результатов этого хобби стал орнитоптер, устройство, придуманное да Винчи, которое теоретически могло поднять человека в воздух, как птицу. В то время как парашют да Винчи позволил бы человеку прыгать со скалы и оставаться в живых, орнитоптер позволил бы ему парить в воздухе над землей.На бумаге орнитоптер больше похож на птицу (или летучую мышь), чем современные самолеты. Его крылья начнут работать после того, как пилот повернет рукоятку. Это изобретение демонстрирует глубокое понимание аэродинамики да Винчи. Современные попытки воспроизвести орнитоптер показали, что тот действительно мог летать, если бы его подняли в воздух. Построить летательное средство, задействующее слабые мышцы человека, было бы сложнее. [5]

Водолазный костюм. Проживая в Венеции конца XV века, да Винчи разработал идею для отражения вторжения судов. Достаточно было отправить мужчин на дно гавани в водолазных костюмах, а там они бы просто вскрывали днища кораблей, как консервные банки. Водолазы могли дышать с помощью подводного колокола с воздухом, надевали маски со стеклянными отверстиями, сквозь которые можно было видеть под водой. В другом варианте концепта водолазы могли дышать с помощью винных бутылей, наполненных воздухом. План да Винчи был воплощен им в жизнь. Эти водолазные костюмы были созданы на самом деле, однако захватчики, против которых они должны были применяться, были успешно сражены венецианским флотом до того, как понадобилась подводная диверсия.

Подводная лодка. До нашего времени дошли записи Леонардо да Винчи, на которых можно отчетливо разобрать прообраз подводной лодки. Но сведений о ней крайне мало. Скорее всего, на поверхности корабль мог двигаться, используя паруса. Под водой же судно должно было передвигаться с помощью весельной силы. Для поражения кораблей неприятеля да Винчи спроектировал специальную подводную мину. Согласно замыслу изобретателя, к борту вражеского судна такую мину могли доставить водолазы-диверсанты или подводная лодка. [5]

Механика

Работы в области механики, которые проводил Леонардо, можно сгруппировать по следующим направлениям: законы падения тел; законы движения тела, брошенного под углом к горизонту; законы движения тела по наклонной плоскости; влияние трения на движение тел, теория простейших машин (рычаг, наклонная плоскость, блок); вопросы сложения сил; определение центра тяжести сил; вопросы связанные с сопротивлением материалов. Самыми известными нашим современникам изобретениями стали подшипник, пулемет, танк, водолазный костюм.

Подшипник. Шариковые подшипники позволяют вращаться приводным валам, проталкивают товары в магазине или на заводе, это основа практически любого подвижного механизма. Гладкие шарики, размещенные между двумя подвижными поверхностями, практически устраняют трение. Впервые идея, как считают многие, родилась еще во времени Римской империи, но историки считают, что именно в тетрадях да Винчи появились первые наброски подшипника. Многие из устройств, придуманных гением, не работали бы без подшипников. Но, как и в случае со многими другими концептами изобретателя, подшипник пришлось заново изобрести. [5]

Пулемет да Винчи или «33-ствольный орган» не был пулеметом в современном представлении. Он не мог быстро выпускать пули из одного ствола. Но зато мог выдавать залпы через короткие промежутки, и если бы был построен, эффективно бы косил наступающую пехоту. [5]

Бронированный танк был похож на черепаху, которая ощетинилась 36 орудиями со всех сторон. Он был оснащен системой зубчатых колес, которые составляли последовательность. Восемь человек находились внутри и толкали машину. Они были защищены от сражения внешней оболочкой, поэтому могли доставить пешим ходом танк прямо в гущу сражения, не будучи раненными. Стреляющее во все стороны оружие из бронированного танка могло стать губительным для отряда соперника. [5]

Колесцовый замок для пистолета – единственное изобретение, которое принесло да Винчи известность при жизни. В XVI веке эта разработка породила настоящий технологический бум. Конструкция оказалась настолько удачной, что использовалась вплоть до XIX века. [5]

Глава 2. Обзор экспонатов музея Леонардо в г. Тель-Авиве

О вышеперечисленных изобретениях Леонардо хоть раз в жизни кто-то из нас слышал. В ходе изучения литературы мы нашли не менее интересные механизмы, о которых ранее не знали. Это нам удалось, посетив онлайн-экскурсию музея Леонардо в г. Тель-Авиве.

Измеритель уклона

По замыслу да Винчи прибор, способный определять угол наклона летательного аппарата по отношению к горизонту. Отвес с маленьким шаром на конце висел внутри куполообразного сосуда, защищающего конструкцию от порывов ветра. Пилот смотрел на угол наклона линии отвеса, чтобы определить, летит аппарат горизонтально или с наклоном. Схожие приборы с грузом отвеса широко используются сегодня для измерения степени наклона откоса. [2]

Подъёмное устройство на телеге

Леонардо спроектировал множество подъёмных кранов. На рисунке изображён высокий кран, установленный на тележку, который мог передвигаться вдоль направляющего каната, протянутого над ним. [2]

Телега с ручным приводом

Рукоять поворачивает зубчатое колесо, которое приводит в движение проекторный механизм, соединённый с осью телеги, которая начинала вращать колёса. При повороте телеги движение передавалось только одному колесу, таким образом, второе колесо могло вращаться с другой скоростью. Работа дифференциала в конструкции привода современного автомобиля основана на этом же принципе. [2]

Одометр

Это устройство для точного измерения расстояния. Одометр Леонардо представлял собой тачку с зубчатыми колёсами. Каждый раз после того как колесо тачки совершало полный оборот, маленькое вертикальное колесо перемещалось на один зубец. В свою очередь горизонтальное колесо также поворачивалось на один зубец и выбрасывало через маленькое отверстие камень или деревянный шарик в специальный ящик. Сбор и подсчёт этих камней давал возможность установить количество оборотов колеса на земле и тем самым измерить расстояние. [2]

Устройство для нарезки винтов

Винт играл важную роль во многих изобретениях Леонардо в области механики и использовался в механизме многих его аппаратов. Во времена Леонардо на смену деревянным винтам стали приходить металлические. На рисунке представлен проект устройства для нарезки винтов. Прут, изображённый на рисунке в центре устройства, предназначался для изготовления винта. При повороте рукояти двусторонние винты двигали устройство с винторезом, одновременно вращая центральный прут. В нижней части конструкции располагались приводы разных размеров, которые могли менять шаг винта. [2]

Самоходная телега

Это одно из самых известных технических изобретений Леонардо. Данный аппарат считается прототипом современного автомобиля. Судя по всему, Леонардо планировал использовать эту машину в качестве реквизита в своих многочисленных театральных постановках при королевском дворе Милана. Самоходная телега могла перемещаться по прямой и поворачивать. Она двигалась с помощью арбалетного механизма, который через пружины передавал энергию приводам, соединённым с рулём. Задние колёса имели дифференцированные приводы и могли вращаться независимо друг от друга. На сцене телега могла передвигаться самостоятельно. [2]

Прокатный стан

Данная машина предназначалась для производства листов металла. Леонардо предполагал её применение для изготовления узких листов жести. Рукоять поворачивала верхний цилиндр, после чего начинали вращаться другие два цилиндра. Металлические листы прокатывались между цилиндрами, и благодаря давлению производимый лист был однородно гладким. Этот принцип работы прокатного стана не изменился по сей день. [2]

Молот, приводимый в движение диском

Леонардо часто использовал вращающийся диск (колесо с выступами) для того, чтобы привести в действие тот или иной механизм. В изображённом аппарате рукоятка приводила в действие диск, выступы которого при круговом движении на диске меняли своё положение вверх-вниз. Диск поднимал молот, который затем совершал повторяющиеся удары в определённое место. Этот механизм мог предназначаться для кузнецов, которые использовали молот и наковальню, чтобы ковать мечи, подковы и другие инструменты. [2]

Домкрат

Домкрат преобразует вращательное движение в поступательное, позволяя тем самым поднимать тяжёлые предметы с малой затратой усилий. Рукоятка была присоединена к маленькому зубчатому колесу. Когда колесо поворачивали, круглая шестерня цеплялась за зубчатую рейку и двигала её по направлению вверх. В свою очередь любой предмет, находящийся наверху этой рейки, мог быть поднят. Опустить предмет можно было, изменив направление поворота рукоятки.[2]

Автоматический блокирующий механизм

В любом механическом процессе с участием тяжёлых предметов важно, чтобы в случае неполадки движение колеса в устройстве не вышло из-под контроля. Леонардо занимался изучением нескольких разновидностей системы, позволяющей блокировать вращение колеса в неверном направлении в процессе поднятия груза. Задвижка на устройстве зажимает зубцы колеса, не давая ему вращаться в противоположную сторону, бросив груз. Изначально идея использовалась при зарядке катапульт. Сегодня этот принцип лёг в основу храпового механизма. [2]

Многие ученые, жившие в эпоху становления технического прогресса, задавались вопросом: «Лежат ли изобретения Леонардо да Винчи в основе современных изобретений?» Так, английский физикначала 20 века Джон Десмонд Бернал, рассмотрев многие механизмы Леонардо, охарактеризовал судьбу его идей: «Изучение бесчисленного множества механических аппаратов, предложенных и обрисованных Леонардо, начиная от прокатных станов до подвижных землеройных машин, раскрывает другой аспект трагедии его гения. Он мог изобретать машины чуть ли не для любой цели и рисовать их несравненно хорошо, однако почти ни одна из них и ни одна из наиболее важных не смогла бы работать, даже если бы он сумел найти достаточно денег, чтобы их сделать. Без количественного знания статики и динамики, без использования первичного двигателя вроде паровой машины инженер эпохи Возрождения фактически не мог даже выйти за пределы, установленные традиционной практикой. Заслуга его заключается не столько в том, что он сделал для развития машин, сколько во внушении образованному миру идеи о том, что действия природы могут быть объяснены с помощью механики». [7]

А группа ученых из Англии, решивших опытным путем проверить состоятельность изобретений Леонардо да Винчи, пришли к такому выводу:

«По сделанным чертежам Леонардо оказалось, что во всех изобретениях заложена ошибка. Из этого можно сделать вывод, что свои изобретения Леонардо не испытывал, иначе бы ученым не пришлось бы их переделывать, чтоб они действовали согласно их назначению. Он был скорее ученым исключительно по призванию. Леонардо да Винчи обладал огромным любопытством ученого в отношении тайн природы, но тому что он узнавал, он не находил применения, в силу невостребованности. Скрупулезность его рисунков показывает, что он вынашивал мысль о воплощении своих идей в жизнь – но никогда не шел дальше идеи. Он всегда обращался к новому прежде, чем делал последний шаг, который привел бы к превращению его проектов в конкретную вещь». [9]

Исследователи его творчества полагают, что ничего существенно нового в развитие теоретической механики он не внес. Его сила заключалась в разнообразной экспериментальной деятельности. При этом, важными оказывались не столько результаты экспериментов, сколько сама нацеленность на эксперимент как главный источник знания и технику постановки эксперимента. Важные эксперименты были поставлены им по проблемам падения тел, влиянию движения тела на силу удара, испытанию на разрыв, трению тел. В области исследования трения между твердыми поверхностями ему принадлежит заслуга выведения из поставленных им экспериментов закона трения, гласившего: «Каждым тяжелым телом побеждается сопротивление трения весу, равное четвертой части этого веса». Открытие этого закона было важным вкладом в развитие экспериментальной механики. Историки науки совершенно справедливо склонны усматривать важность открытия этого закона, прежде всего в том, что впервые закон был открыт в результате физического эксперимента - и в этом смысле Леонардо значительно опережал свое время не столько результатами исследования, сколько пониманием задач, возникавших под влиянием бурного развития техники. [8]

Заключение

Леонардо да Винчи – самая загадочная и до конца неизученная личность в истории. Кто-то приписывает ему божий дар и причисляет к лику святых, кто-то, напротив, считает его безбожником, продавшим душу дьяволу.

Человечество потихоньку осваивает это наследство, каждый раз поражаясь его гениальной прозорливости. Да Винчи был известным деятелем своего времени, но настоящая слава пришла спустя много веков после его смерти. Лишь в конце XIX века были впервые опубликованы теоретические записи ученого. Именно они содержали описания странных и загадочных для своего времени аппаратов. В эпоху Возрождения да Винчи едва ли мог рассчитывать на скорое воплощение в жизнь всех своих изобретений. Главным препятствием для их реализации был недостаточный технический уровень. [6]

Леонардо верил в то, что механика является ключом к тайнам мироздания. Он изучал поведение воды, воздуха, света, и сумел определить механизм их движения в различных условиях. Да Винчи создал множество рисунков с изображением вихревого движения воды в водовороте, потока воздуха, и природы света с его тенями и отражением. Всё это время главным принципом его работы было стремление понять сокрытые от человеческого глаза физические и механические принципы. [3]

Важным и наиболее значимым вкладом, с нашей точки зрения, стал факт, что Леонардо да Винчи является основоположником экспериментальной деятельности в физике и науке в целом. Именно он доказал важность и необходимость проведения экспериментов, как доказательной базы любой отрасли науки. Это актуально и по сей день – ни одно мировое открытие не обходится без опытных, экспериментальных исследований.

Считавший механику «раем математических наук», да Винчи вовсе не пытался подобно Галилею и Ньютону сформулировать какие-то универсальные законы. Его интерес к физическим явлениям был чисто практичным. Леонардо использовал свои наблюдения, чтобы разработать элементы, способные в разы повысить производительность труда, а также сделать его машины еще более совершенными. К примеру, для сокращения силы трения да Винчи конструирует шарикоподшипник, а для стабилизации скорости вращения – маховик. Крайне полезным при подъеме грузов могло быть устройство, трансформирующее возвратно-поступательное движение в постоянное. Свои физико-математические исследования Леонардо систематизировал еще меньше, чем все другие. Тем не менее, именно этому материалу было суждено стать самым востребованным. Записи да Винчи попали в руки прямых предшественников Галилея: Кардано, Тартальи, Бальди — и они послужили им отличной основой для вывода главных теоретических законов физики. Вот так практикующий художник да Винчи способствовал открытию истин, которые теперь изучает каждый школьник. [4]

Список использованных источников и литературы

  1. В Швейцарии испытан "парашют Леонардо да Винчи" // Газета «Известия» от 28 апреля 2008г. – Режим доступа // http://izvestia.ru/news/424019 (20.09.2016).

  2. Гений да Винчи: Сенсационные механические изобретения - физика и принципы механики. – Режим доступа // http://la-stryge.livejournal.com/29664.html (03.10.2016).

  3. Гений Леонардо да Винчи, часть 3 – Механика. – Режим доступа // http://pensionerka.com/blogs/cherepichnutaja-krysha/genii-leonardo-da-vinchi-chast-3-mehanika.html (20.09.2016).

  4. Да Винчи: прошлое и настоящее. – Режим доступа // http://www.liveinternet.ru/users/happybabulenzia/post272010667 (03.10.2016).

  5. Леонардо да Винчи. – Режим доступа // https://ru.wikipedia.org/wiki/Леонардо_да_Винчи (20.09.2016)

  6. Технические изобретения Леонардо да Винчи. – Режим доступа // http://paranormal-news.ru/news/tekhnicheskie_izobretenija_leonardo_da_vinchi/2013-11-03-7990 (03.10.2016).

  7. Физические концепции эпохи Возрождения http://www.studfiles.ru/preview/3053463/page:7/ (20.09.2016).

  8. Экспериментальные исследования в работах Леонардо да Винчи. – Режим доступа // http://biofile.ru/bio/38607.html (03.10.2016).

  9. BBC. Леонардо да Винчи. Человек, который хотел знать всё. Фильм в 2 частях. – Режим доступа // https://my.mail.ru/mail/genavertolet/video/33098/33870.html (20.09.2016).

Просмотров работы: 1792