II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

СИММЕТРИЯ В АРХИТЕКТУРЕ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Дьячкова А.А. 1

---

1средняя школа г. Ижевска №69

Коновалова 1

---

1Ольга

Работа в формате PDF

1.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Симметрия - в широком или узком смысле в зависимости от того, как вы определите значение этого понятия, - является той идеей, посредством которой человек на протяжении веков пытался постичь и создать порядок, красоту и совершенство.

(Герман Вейль)

Симметрия устанавливает забавное и удивительное родство между предметами, явлениями и теориями, внешне никак не связанными: земным магнетизмом, женской вуалью, естественным отбором, теорией групп, рабочими привычками пчел в улье, строением пространства, рисунками ваз, лепестками цветов, романскими соборами, снежинками, музыкой. Понятие симметрии проходит через всю многовековую историю человеческого творчества. Оно встречается уже у истоков человеческого знания; его широко используют все без исключения направления современной науки. Прекрасные образцы симметрии демонстрируют произведения архитектуры. Общие планы зданий, архитектура фасадов, оформление внутренних помещений, орнаменты, карнизы, колонки, потолки можно описать той или иной группой симметрии. В человеческой жизни визуальный эффект играет очень важную роль, а проявляется он полностью именно в архитектуре. Эта тема меня очень заинтересовала, так как мое увлечение живопись, а живопись и симметрия – это одно целое, дополняющее друг друга. Мне нравиться рисовать здания, сооружения, соборы и храмы, поэтому я решила провести исследовательскую работу, найти точки соприкосновения симметрии и архитектуры.

Цель моей работы: выявить, насколько обширно симметрия присутствует в архитектурных сооружениях.

Гипотеза: симметрия широко используется при проектировании архитектурных сооружений и оформлении фасадов зданий.

Для достижения цели исследования я поставила перед собой следующие задачи:

• Определить, что называют симметрией;

• Рассмотреть некоторые виды симметрии;

• Узнать, что называют архитектурой;

• Рассмотреть стили архитектуры;

• Исследовать некоторые архитектурные сооружения своего города, при проектировании которых использовалась симметрия.

Рис.1 Герман Вейль

2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

2.1. Симметрия.

Понятие симметрии встречается как во многих областях человеческой жизни, культуры и искусства, так и в сфере научных знаний. Но что такое симметрия? В переводе с древнегреческого языка это – соразмерность, неизменность, соответствие. Говоря о симметрии, мы часто имеем в виду пропорциональность, упорядоченность, гармоничную красоту в расположении элементов некоей группы или составляющих какого-то предмета.

Принципы симметрии играют важную роль в физике и математике, химии и биологии, технике и архитектуре, живописи и скульптуре, поэзии и музыке. В частности в физике симметрия в уравнениях, в химии расположении молекул, в биологии симметрией называются закономерно расположенные относительно центра или оси симметрии формы живого организма или одинаковые части тела. В математике симметрию и ее свойства описывает теория групп. Симметрией в геометрии является способность фигур к отображению, при сохранении свойств и формы.

Отметим, например, симметрию, свойственную бабочке и кленовому листу, симметрию автомобиля и самолета, симметрию в ритмическом построении стихотворения и музыкальной фразы, симметрию орнаментов и бордюров, симметрию атомной структуры молекул и кристаллов. Понятие симметрии проходит через всю многовековую историю человеческого творчества. Оно встречается уже у истоков человеческого знания; его широко используют все без исключения направления современной науки

Рис. 2 Симметрия в искусстве Рис.3 Симметрия в математике

Рис.4 Симметрия в природе Рис.5 Симметрия в музыке

Рис.6 Симметрия в технике Рис. 7 Симметрия в архитектуре

2.2. Виды симметрии

Понятие «центральная симметрия» фигуры предполагает существование определенной точки – центра симметрии. По обе стороны от него располагаются точки, принадлежащие этой фигуре. Каждая из них имеет симметричную себе. Достаточно распространена центральная симметрия в природе. Среди многообразия форм в изобилии можно встретить самые совершенные образцы. К таким образцам, привлекающим взгляд, относятся различные виды растений, моллюсков, насекомых, многих животных. Человек любуется прелестью отдельных цветков, лепестков, его удивляет идеальное построение пчелиных сот, расположение на шапке подсолнечника семян, листьев на стебле растений. Центральная симметрия в жизни встречается повсеместно.

Рис. 8 Центральная симметрия

Осевая симметрия—это симметрия относительно прямой. Осевая симметрия имеет два определения:

• Отражательная симметрия.

В математике осевая симметрия — вид движения (зеркального отражения), при котором множеством неподвижных точек является прямая, называемая осью симметрии. Например, плоская фигура прямоугольник в пространстве осимметрична и имеет 3 оси симметрии, если это не квадрат.

• Вращательная симметрия.

В естественных науках под осевой симметрией понимают вращательную симметриею, относительно поворотов вокруг прямой. При этом тела называют осесимметричными, если они переходят в себя при любом повороте вокруг этой прямой. В этом случае, прямоугольник не будет осесимметричным телом, но конус будет.

Изображения на плоскости многих предметов окружающего нас мира имеют ось симметрии или центр симметрии. Многие листья деревьев и лепестки цветов симметричны относительно среднего стебля.

Рис. 9 Осевая симметрия

Зеркальная симметрия-это симметрия относительно плоскости.

Если преобразование симметрии относительно плоскости переводит фигуру (тело) в себя, то фигура называется симметричной относительно плоскости, а данная плоскость – плоскостью симметрии этой фигуры. В некоторых источниках, такую симметрию называют зеркальной. Зеркало не просто копирует объект, но и меняет местами (переставляет) передние и задние, по отношению к зеркалу, части объекта.

В сравнении с самим объектом, его зазеркальный двойник оказывается вывернутым вдоль направления, перпендикулярного плоскости зеркал.

Рис.10 Зеркальная симметрия

2.3. Архитектура

Архитектура как искусство зародилось много веков назад, поэтому историю ее возникновения и развития можно сравнить с только что историей самого человечества. Слово «архитектура» в переводе с латинского обозначает искусство создавать простые и самые необычные проекты домов и прочих зданий, а затем строить по ним различные сооружения. В результате чего человек создает для себя материально упорядоченную зону проживания, необходимую ему как для полновесной жизни, так и для трудовой деятельности. Зачастую архитектуру сравнивают с застывшей музыкой: подчиняясь своим законам она напоминает нотное письмо, где основными составляющими любого произведения являются идея и ее вещественное олицетворение. По достижению гармоничного слияния этих элементов, будь то деятельность архитектора или расчетная работа дизайнера на дому, результат их участия в зодческом деле будет действительно изящным и восхитительным.

Каждая человеческая цивилизация развивалась с характерным ей архитектурным стилем, который символизировал определенный исторический период, его характер, основные черты и политическую идеологию. Архитектурные памятники способны донести вековую информацию о том, что люди ценили в момент их возведения, что на тот момент являлось эталоном красоты в искусстве архитектуры, насколько просвещенным в плане культурного развития был их образ жизни и пр. Крупнейшие древние цивилизации до сих пор очень часто ассоциируются у нас с несравненными архитектурными шедеврами, которые сохранились после них до наших дней. Это и сказочный Египет со своими дивными пирамидами, и Великая стена в экзотическом Китае, и величественный Колизей как исторический архитектурный след существования Римской империи… Подобных примеров бесконечное множество.

Рис.11 Египетский сфинкс

История архитектуры является самостоятельной наукой одновременно двух профилей: теоретического и исторического. Данная особенность предопределена спецификой самого предмета, куда входит история возникновения и развития архитектуры в целом, теоретические знания об архитектуре, архитектурная композиция, архитектурный язык, а также наблюдение за общими признаками и чертами архитектуры определенного времени и места, что дает возможность распознавать различные его стили. Более подробно об этом можно узнать из следующей схемы:

История архитектурного искусства:

Эпоха бурного технического развития в современном мире дает архитекторам бесконечное количество возможностей воплощать в реальность самые смелые идеи и задумки, благодаря чему сегодня существуют такие архитектурные стили, как хай-тек и модерн. Им, в сравнении, например, с противоречивым барокко или древнейшим романским направлением свойственна смелость и настойчивость решений, яркость идей и многообразие материалов. Однако, несмотря на стремительное и напористое движение новых современных течений, старинные особняки, дворцы и соборы, которые играют важную роль своеобразного символа того города или государства, где они расположены, никогда не утратят свое очарование и притягательность. Эти здания как будто существуют вне всякого времени, вызывая трепет и восторг у истинных ценителей искусства архитектуры.

Архитектура как искусство строительства, которое формирует условия жизненного пространства человека через совокупность конкретных зданий и сооружений, разделяется на определенные виды:

1. Архитектура объемных сооружений. Сюда включены жилые дома, общественные здания (магазины, школы, стадионы, театры и пр.), промышленные сооружения (электростанции, фабрики и заводы и пр.);

2. Ландшафтная архитектура. Этот вид связан непосредственно с организацией садово-парковой зоны: улицы, бульвары, скверы и парки с наличием «малой» архитектуры в виде беседок, мостиков, фонтанов, лестниц;

3. Градостроительство. Оно охватывает создание новых поселков и городов, а также реконструкцию старых городских районов.

Каждое отдельное здание или их комплексы и ансамбли, парки, проспекты, улицы и площади, целые города и даже небольшие поселки способны вызывать у нас конкретные чувства и настроения, заставить нас переживать непередаваемые эмоции. Это происходит посредством воздействия на них определенной идеи и смысловой информации, которую авторы вложили в свои архитектурные произведения. Любая постройка подчиняется конкретному назначению, чему должен соответствовать и ее внешний вид, что настраивает людей на установленный лад. Основа работы архитектора и заключается в поиске наиболее удачной композиции, которая будет максимально гармонично сочетать в себе различные части и детали будущего здания, а также отделку поверхности создаваемого «шедевра» архитектуры. Главным художественным приемом эмоционального влияния на созерцателя является форма здания и его составляющих, которая может быть легкой или тяжелой, спокойной или динамичной, однотонной или цветной. Однако, обязательным условием здесь является согласование всех отдельных частей между собой и со всем зданием в целом, создавая неразделимое впечатление гармонии. Достигнуть этого творцам искусства архитектуры помогают различные художественные приемы:

1.  

   • симметричная и асимметричная композиция;

   • горизонтальный и вертикальный ритм;

   • освещение и цвет.

Рис.12 Архитектура объемных сооружений

2.4 Симметрия в архитектуре

Человеческое творчество во всех своих проявлениях тяготеет к симметрии. На этот счёт хорошо высказался известный французский архитектор Ле Корбюзье, в своей книге «Архитектура XX века» он писал: «Человеку необходим порядок: без него все его действия теряют согласованность, логическую взаимность. Чем совершеннее порядок, тем спокойнее и увереннее чувствует себя человек. Он делает умозрительные построения, основываясь на порядок, который продиктован ему потребностями его психики, это творческий процесс. Творчество есть акт упорядочения».

Строго симметрично строятся геометрические орнаменты. Симметрия - проявление завершенности, устойчивости и законченности формы. Симметрия является одним из действенных средств организации объемов и пространств

Рис.13 Примеры переносной симметрии

В архитектуре наиболее распространен простейший вид симметрии — зеркальная. На чертежах симметрию принято показывать с помощью линии. Это ось симметрии. Обычно она находится на уровне входа и делит его на две равные половины. Чтобы полюбоваться симметричными зданиями, непременно стоит посетить Рим или Грецию. Акрополь, древние храмы, термы, амфитеатры, базилики, триумфальные арки - все они построены по принципу зеркальной симметрии. В России идеальным примером является здание Большого театра в Москве или здание Адмиралтейства в Санкт-Петербурге, построенное по карандашным набросками самого Петра Великого. Именно таким крупным и величественным зданиям симметрия помогает создать целостный образ. Чем меньше строение, тем больше симметрия будет его сковывать, создавать дискомфорт.

Рис.14 Зеркальная симметрия. Большой театр в г. Москва

В крупных зданиях со сложной функциональной схемой симметричное построение композиции трудноосуществимо. В этих случаях в архитектуре применяют асимметрию. Средством создания единства в асимметричных композициях является зрительное равновесие частей по массе, фактуре, цвету. Роль асимметрии в композиции архитектурных форм - в выявлении динамики художественного образа сооружения. В сложных композициях могут сочетаться симметрия и асимметрия - два противоположных метода организации пространственной формы в архитектуре. В современной архитектуре чаще встречаются композиции со смешанной организацией построения, состоящие как из симметричных, так и несимметричных зданий, образующие асимметричный ансамбль. Выбор приема зависит от ряда причин — функциональных особенностей генерального плана или участка, окружающей среды, задач образной выразительности.

Центрально-осевая симметрия реже использовалась в истории архитектуры. Ей подчинены античные круглые храмы и построенные в подражание им парковые павильоны классицизма (один из прекраснейших — так называемый «Храм дружбы», созданный в Павловске по проекту Ч. Камерона в 1782 г.).

Темпьетто во дворе церкви Сан-Пьетро в Риме (1502 год, архитектор — Донато Браманте) отвечает законам центрально-осевой симметрии. Центрально-осевая симметрия определяет также форму некоторых архитектурных деталей, например, колонн и их капителей.

Рис.15 Асимметрия. Кривой дом в Сопоте.

Рис.16 Центрально-осевая симметрия

Архитектурные сооружения, созданные человеком, в большей своей части симметричны. Они приятны для глаза, их люди считают красивыми. Симметрия воспринимается человеком как проявление закономерности, а значит, внутреннего порядка. Внешне этот внутренний порядок воспринимается как красота.

Прочие виды симметрии в архитектуре используются крайне редко, но и они могут обеспечить практическую и художественную целесообразность формы. Это показывают эксперименты К. Мельникова, одного из наиболее своеобразных и острых мастеров советской архитектуры. В проекте памятника Колумбу (1929) он подчинил основную форму осевой симметрии и вместе с тем сделал ее симметричной относительно горизонтальной плоскости.

Рис.17 Памятник Колумбумв Санто-Доминго

3.ИССЛЕДОВАНИЕ

3.1. Поиск симметрии

В своей работе я решила рассмотреть архитектурные сооружения своего города Ижевска. Выяснить какой вид симметрии чаще всего используется при строительстве зданий. Исследования показали, что все виды симметрии используются при проектировании и конструировании архитектурных сооружений и оформлении фасадов зданий.

Симметрия противостоит хаосу, беспорядку. Она присутствует в нашей жизни буквально во всём, но мы настолько к ней привыкли, что не замечаем этого. Давайте рассмотрим поподробнее архитектуру города Ижевска.

Свято-Михайловский собор.

Свято-Михайловский собор, расположенный в Центральном районе Ижевска, считается визитной карточкой города и символом возрождения духовной жизни Удмуртии и всей России.

Если мы мысленно проведем посередине постройки линию, то получим две симметричные части, которые будут являться отражением друг друга. Тем самым мы пронаблюдаем зеркальную симметрию. Если рассматривать этот собор сверху, то можно заметить наличие лучевой симметрии.

Рис.18 Свято-Михайловский собор

Рис.19 Свято-Михайловский собор (вид сверху)

Александро-Невский собор

Александро-Невский собор, построенный в стиле строго русского классицизма, эффектно выделяется на фоне традиционной архитектуры Ижевска. Этому зданию так же присуще зеркальная симметрия. Все элементы построек симметричны относительно плоскости, проходящей через входные ворота.

Рис.20-21 Александро - Невский собор.

Музей имени Кузебая Герда

Национальный музей Удмуртской Республики имени Кузебая Герда, или ижевский Арсенал, — один из самых больших в Удмуртии музеев с богатой экспозицией. Рядом со зданием бывшего Арсенала находится множество достопримечательностей: мемориал «Вечный огонь», памятник удмуртскому поэту Кузебаю Герду. На фасаде здания можно наблюдать симметрию относительно прямой - осевую симметрию. Фасад здания также имеет ось симметрии.

Рис.22 Музей имени Кузебая Герда

Музейно-выставочный комплекс стрелкового оружия им. М.Т. Калашникова

В музее выставлена целая оружейная коллекция, начиная от самых первых пехотных образцов до современных экземпляров. Здесь есть не только творения рук знаменитого конструктора Калашникова, но и все модели стрелкового оружия, которые когда-либо выходили или продолжает выходить в свет с конвейера Рис.23 Музей имени Михаила Калашникова

Ижевского оружейного завода.

Использование симметрии в конструкции зданий, симметричных элементов в от­делке, расположенные строения создают красоту и гармонию. На этих изображениях мы видим архитектуру города Ижевска, где присутствует зеркальная и осевая симметрия.

Торговые центры

Рис.24 ТЦ «Эльгрин»

Рис.25 ТЦ «Аксион»

Рис.26 ТЦ «Столица»

При строительстве торгово-развлекательных центров чаще используют асимметрия, она создает зрительное равновесие всех частей. Применение асимметрии при строительстве торговых центров обусловливается желанием уйти от торжественной строгости и придать сооружению более живописный характер.

Жилые комплексы

Рис.27 ЖК «Колизей»

Рис.28 ЖК «Английский парк»

Рис.29 ЖК на ул. Кунгурцева

Также при строительстве жилых домов используется центрально - осевая симметрия: расположение квартир и комнат на этаже, расположение балконов и окон. Все это создает комфорт и удобство жителям современных построек.

Рис.30 МБОУ «СОШ № 69 с углубленным изучением отдельных предметов»

Самое для меня известное здание – это моя школа, в которой я учусь. На данном примере очень легко увидеть пример осевой симметрии – фасад здания, а также зеркальной симметрии – при рассмотрении плана школы. Т.е. если мы рассмотрим план эвакуации нашей школы и проведем плоскость, то мы увидим – что правое крыло здания есть зеркальная симметрия левого крыла.

Рис.31 План эвакуации южного крыла школы МБОУ СОШ № 69 ВЫВОД

В своей работе я рассмотрела понятии как симметрия и архитектура, изучила различные постройки своего города. Я выявила, что архитектура и симметрия это одно целое, как сказал великий немецкий поэт Фридрих Шеллинг «Архитектура-создание зданий и сооружений по законам красоты», а закон красоты-это симметрия.

Памятники архитектуры, которые получили обширную известность, становятся образцами пропорциональности и гармонии, они буквально пронизаны математикой, численными расчетами и геометрией. Симметрия создает парадную торжественность, благодаря чему часто использовалась архитекторами при строительстве мно­гих крупнейших объектов прошлого.

Симметрия – это противоположность хаосу. Она присутствует буквально во всем, она уже настолько проникла в нашу жизнь, что мы привыкли к ней и просто не замечаем.

Моя гипотеза подтвердилась, архитектурные здания не были бы так совершенны и красивы, если бы в них не соблюдались пропорции и различные виды симметрии

В дальнейшем, как бы не менялся и не развивался мир искусства, все равно во всех его творениях будут присутствовать элементы симметрии.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1- МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ (в 5 томах)- Год: 1977-1985 Автор: Виноградов И.М. (гл. ред.) Издательство: М.: Советская энциклопедия

2- Электронный ресурс URL: https://infourok.ru/ /issledovatelskaya_rabota_simmetriya_v_arhitekture-539150.htm

3- Электронный ресурс URL: http://nsportal.ru/ap/ /library/drugoe/2013/07/03/issledovatelskaya-rabota-po-matematike-na-temu-simmetriya-v-prirode-tekhnike

4- Электронный ресурс URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/Симметрия

5- Электронный ресурс URL:http://tonkosti.ru/Достопримечательности_Ижевска

6- Электронный ресурс URL:http://sinsam.kirsoft.com.ru/KSNews_367.htm

7- Электронный ресурс URL: http://elhow.ru/ucheba/matematika/chto-takoe-simmetrija

8- Электронный ресурс URL: http://fb.ru/article/53692/chto-takoe-tsentralnaya-simmetriya

9- Электронный ресурс URL: http://studopedia.ru/13_87767_naydite-slovo-v-kotorom-napisanie-chereduyushcheysya-glasnoy-zavisit.html

10- Электронный ресурс URL: http://://www.metod-kopilka.ru/nauchno-issledovatelskaya_rabota_quotsimmetriya-carica_arhitekturnogo_sovershenstvaquot-13676.htm