Что общего между гусеницей бабочки и гусеничным трактором?

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

Личный портфель

Что общего между гусеницей бабочки и гусеничным трактором?

Саркитов Т.Р. 1
1МОАУ ЛИнТех № 28 г. Киров
Арасланова Э.Р. 1
1МОАУ ЛИнТех № 28 г. Кирова
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

1. ВВЕДЕНИЕ

В будущем я мечтаю стать инженером, потому что меня очень интересует устройство техники. Я увлекаюсь робототехникой и умею собирать из конструктора различные движущиеся механизмы. Меня как будущего инженера интересуют способы передвижения техники.

Как-то раз мой младший брат смотрел мультфильм про насекомых, в котором был трактор на живых гусеницах, и меня очень заинтересовало это сравнение. Действительно, в реальности существуют гусеничные тракторы, которые для передвижения используют не стандартные колеса, а гусеничное шасси.

Кроме трактора, на гусеничном шасси выпускается очень много техники и машин. Это и экскаватор, и бульдозер. Используются гусеничные вездеходы. Все танки используют для движения гусеничные платформы. Внедряются к использованию гусеничные пожарные роботы. Даже имеются самолеты, шасси которых опирается на гусеницы (Convair B-36 в модификации XB-36).

Фотографии примеров гусеничной техники приведены в Приложении № 1.

Гусеничное шасси обеспечивает технике повышенную проходимость при сохранении высокой скорости передвижения. Повышенная проходимость требуется в условиях бездорожья, на мягких почвах.

Гусеничная техника в сравнении с колесной наносит меньше вреда почве и способна работать при любой погоде, даже в дождь.

Движение некоторых механизмов заимствовано у животных. Например, самолет летает как птица. Ракета летит за счет реактивного движения. Также перемещается осьминог.

У меня появились вопросы: почему же в названии данного механизма использовано слово «гусеница»? Заимствовал ли гусеничный трактор механизм движения у гусениц бабочек?

Для ответа на него нужно выдвинуть гипотезу, которую можно будет проверить.

Гипотеза: мы предполагаем, что трактор называется «гусеничный», так как передвигается таким же образом, что гусеница бабочки.

Для проверки данной гипотезы нам нужно изучить способы передвижения гусениц бабочек и гусеничного трактора, а потом сравнить эти два механизма. На основании сравнения можно подтвердить или опровергнуть нашу гипотезу. И ответить на вопрос о том, что же общего между гусеницей бабочки и гусеничным трактором.

Таким образом, ставим задачи исследования:

  1. изучить способы передвижения гусениц бабочек;

  2. изучить способ передвижения гусеничного трактора;

  3. сравнить способы передвижения гусеницы бабочки и гусеничного трактора.

Цель исследования: проверить нашу гипотезу о том, что гусеничный трактор был назван в честь гусеницы бабочки из-за аналогичного способа передвижения.

2. Что общего между гусеницей бабочки и

гусеничным трактором?

2.1. Исследование способов передвижения гусениц бабочек

Очевидно, что гусеница бабочки появилась раньше, чем был изобретен гусеничный трактор. Поэтому логично будет в первую очередь исследовать способы передвижения гусениц.

Гусеница – это личинка насекомого бабочка. Как мы знаем, бабочка в своем развитии проходит несколько этапов: яйцо, гусеница, куколка, бабочка. Гусеница вылупляется из неподвижного яйца и превращается в неподвижную куколку. Но вот сама гусеница должна интенсивное питаться и запасать полезные вещества для превращения куколки в бабочку, ведь куколка не может сама питаться. Чтобы много есть гусеница должна уметь переползать от места, где пропитание закончилось, к новому источнику. Чаше всего гусеницы едят зеленые листья, поэтому гусеницы передвигаются с ветки на ветку. Некоторые гусеницы питаются древесиной (гусеницы бабочек стеклянницы и древоточцы), а значит им нужно передвигаться под корой деревьев. А гусеницы платяной моли едят шерсть, кожу и волосы, к которым нужно суметь приблизиться.

Таким образом, движение для гусениц является очень важным навыком.

Итак, на первом этапе проверки гипотезы произведем исследование способов передвижения гусениц бабочек. Для этого необходимо получить информацию о том, как передвигаются гусеницы.

Летом я наблюдал гусениц в живой природе: в лесу, у бабушки в саду. Я увидел и запомнил, как медленно, но уверенно гусеницы ползают по поверхностям.

Для поиска теоретического материала о движении гусениц мы с мамой пошли в библиотеку им. А. Пушкина, чтобы найти соответствующие книги. Такие книги найти не удалось. Скорее всего этот вопрос очень редкий, и книги об этом отсутствуют в детской библиотеке.

Тогда мы решили найти в Интернете видеоролики с гусеницами, посмотреть их и определить способ передвижения гусениц. То есть мы использовали метод наблюдения, но наблюдали за гусеницами на видеороликах.

Так как гусеница проживает несколько перерождений в результате которых ее внешний вид кардинально меняется несколько раз, тема видеороликов о гусеницах является очень популярной. В Интернете можно увидеть видео с гусеницами со всего мира! И это очень интересно.

Мы посмотрели такие видеоролики:

  1. совка сосновая – https://www.youtube.com/watch?v=VnrJTaSYs1c,

  2. гусеница-змея лесной моли – https://www.youtube.com/watch?v=uQ2Q28aQmIo;

  3. гусеница-лономия (ленивый клоун) – самая ядовитая гусеница в мире – https://www.youtube.com/watch?v=uQ2Q28aQmIo;

  4. гусеница фланелевой моли – https://www.youtube.com/watch?v=uQ2Q28aQmIo;

  5. гусеница бабочки слизневидки – https://www.youtube.com/watch?v=uQ2Q28aQmIo

  6. гусеница бабочки Махаон – https://rutube.ru/video/6393eec4ac02a4c35794e722525682fe/, https://www.youtube.com/watch?v=uQ2Q28aQmIo, https://www.youtube.com/watch?v=F_agXGzlUHI, https://www.youtube.com/watch?v=5k8sCGV6PDk;

  7. гусеница бабочки Хвостатый император – https://www.youtube.com/watch?v=uQ2Q28aQmIo;

  8. гусеница рогатый дьявол (личинка Королевского мотылька) – https://www.youtube.com/watch?v=uQ2Q28aQmIo;

  9. гусеница коконопряд травяной – https://www.youtube.com/watch?v=JP6JvbuEUEk;

  10. гусеница китайской лунной моли – https://www.youtube.com/watch?v=0B6QlfEoLPk;

  11. гусеница бабочки Садовый тигр – https://www.youtube.com/watch?v=VTRuVIJxSOk;

  12. гусеница гигантского мотылька – outube.com/watch?v=xix6MPHQRa4;

  13. гусеница бабочки бражник молочайный – https://www.youtube.com/watch?v=Uas5BCMD2HA;

  14. гусеница пяденица – https://www.youtube.com/watch?v=KF1LdM3Ekag.

  15. гусеница пяденицы дымчатой большой – https://www.youtube.com/watch?v=Q0JfSplGUH8;

  16. гусеница бабочки капустной белянки – https://www.youtube.com/watch?v=1Im7jFv7cVg.

Скриншоты из видеороликов представлены в приложении №2.

На видеороликах четко видно, что гусеницы передвигаются с помощью ног.

Несмотря на многообразие видов гусениц, они имеют одинаковое строение. Стандартно у гусениц имеются три пары грудных ног и пять пар брюшных ног. С их помощью гусеница держит свое тело приподнятым над поверхностью, по которой передвигается. А за счет сокращений тела и маленьких шажков ногами перемещается вперед. Тело гусеницы состоит из головы и сегментов. В большинстве случаев тело гусеницы имеет цилиндрическую форму.

Используя методы анализа и обобщения информации, полученной из просмотра видеороликов, мы выявили два способа передвижения у разных гусениц:

  1. без складывания туловища;

  2. со складыванием туловища.

Большинство гусениц передвигается без складывания туловища (способ № 1).

Так описывает механику движения гусеницы без складывания туловища ученый Е.Я. Гегузин в книге «Живой кристалл»1: «От поверхности земли отрывает только пару лапок, переносит их по воздуху, опускает на землю, затем то же повторяет со следующей парой лапок и т. д., и т. д. После того, как каждая пара лапок будет один раз перенесена по воздуху и опущена в новое положение, вся гусеница переместится на расстояние, на которое поочередно смещалась каждая из пар лапок.»

При данном способе передвижения гусеница плавно движется маленькими поочередными шажками своих ног.

У гусениц бабочек рода «пяденица» перемещение происходит со складыванием туловища (способ № 2). Движение происходит таким образом: укрепившись грудными ногами, гусеница изгибает среднюю (безногую) часть тела петлеобразно вверх и придвигает брюшные (задние) ноги к грудным (передним); затем, укрепившись задними ногами, она вытягивает тело вперёд, снова укрепляется грудными ногами и т. д. Таким образом ползущая гусеница как бы измеряет проходимое ею пространство пядью – старинной мерой длины, равной расстоянию между концами растянутых большого и указательного пальцев руки.

При данном способе передвижения гусеница резко, неравномерно переносит свое тело по поверхности.

Таким образом, через наблюдение и анализ мы установили, что гусеницы бабочек двигаются с помощью ножек и тела, совершая шаги за счет их движений. При этом тело гусениц не соприкасается с поверхностью, по которой они передвигаются, а приподнято над ней.

2.2. Исследование устройства гусеничного шасси трактора

Следом за гусеницами бабочек необходимо исследовать механизм передвижения гусеничного шасси трактора.

Для этого исследования снова применим методы наблюдения и анализа.

Во-первых, я смог наблюдать перемещение гусеничного экскаватора по газону на прогулке.

Во-вторых, я изучил видеоролики движения гусеничного трактора. Например, гусеничный трактор БЕЛАРУС (ФЕРМЕР РБ) 2103 https://rutube.ru/video/2af78fb6732baa6c2c65ef163efe7d13/

Итак, гусеничное шасси трактора, как и любой другой гусеничной техники, состоит из двух важнейших частей:

  1. колёса;

  2. гусеничная лента.

В приложении № 3 представлена схема гусеничного шасси.

Во время движения гусеничная лента перематывается вокруг колес, за счет чего трактор опирается на землю не несколькими колесами, а всей площадью гусеничной ленты, находящейся под колесами.

За счет этого вес трактора распределяется равномерно по гусеницам, и техника становится более проходимой. За счет гусеничных лент трактор может проезжать по рыхлой, влажной почве и не буксовать.

Гусеничное шасси имеет несколько видов колёс:

А) ведущее колесо, которое вращается двигателем трактора и запускает перематывание гусеничной ленты;

Б) ленивец – это колесо, которое обеспечивает натяжение гусеницы и управление ходовой частью спецтехники;

В) поддерживающие катки – колеса, поддерживающее натяжение верхней части гусеничной ленты. Чем больше поддерживающих катков в гусенице, тем она лучше работает;

Г) опорные катки – колеса, которые опираются непосредственно на землю через гусеничную ленту, несут на себе массу трактора.

Гусеничная лента – замкнутая цепь из звеньев, которые называются траками. От названия звена «трак» образовано слово «трактор». Траки имеют выступы и углубления на внутренней и на внешней поверхности. Внутренние выступы связывают цепь с колесами трактора. Внешние выступы создают сцепление с грунтом. За счет этих выступов техника может работать даже на наклонной поверхности. В приложении № 4 представлена фото-схема гусеничной ленты.

Так как мое увлечение – робототехника – позволяет собрать из конструктора модели двигающихся механизмов, то я в качестве эксперимента собрал из конструктора ЛЕГО с электрическим двигателем модель гусеничного шасси. В модели отражены ведущее колесо, ленивец и опорные катки. На первом этапе сборки нужно было правильно разместить на корпусе двигателя колеса гусениц. Но самой сложной задачей было натянуть гусеничные ленты на колеса. Гусеничная лента состоит из множества траков, гибко соединенных между собой. Чтобы трактор мог ездить, она должна быть хорошо натянута. Я справился с этим, и представляю свою модель гусеничного шасси трактора. Фото модели представлено в приложении № 5.

Таким образом, через наблюдение, анализ и эксперимент мы установили, что гусеничное шоссе трактора двигается по поверхности земли за счет перекручивания колесами гусеничной ленты. Гусеничная лента трактора состоит из подвижных звеньев – траков. При этом трактор полностью опирается гусеницами на поверхность. Какие-либо иные двигательные элементы (в том числе ноги) у гусеничного трактора отсутствуют.

2.3. Сравнение способа передвижения гусениц бабочки и гусеничного трактора

Теперь, когда мы подробно изучили способы передвижения гусениц бабочки и трактора, можем приступать к сравнению и проверке нашей гипотезы.

В первую очередь заметны различия в способах передвижения гусеницы бабочки и гусеницы трактора, разберем их подробнее.

  1. гусеница использует для передвижения ноги, а у трактора ног нет. Это главное и кардинальное отличие их способов движения. Технически очень сложно создавать технику на ногах. Пока только есть роботы на ногах, но они маленького размера;

  2. во время движения тело гусеницы бабочки приподнято над поверхностью. Вес тела гусеницы опирается на землю на ногах. Напротив, гусеничное шасси опирается на поверхность всей площадью нижней части гусеницы и никогда не приподнимается;

  3. у гусеницы трактора движение осуществляется с помощью прокручивания ленты, состоящей из замкнутой цепи. У гусениц бабочки никаких лент нет.

Таким образом, у механизмов передвижения гусеницы бабочки и гусеницы трактора имеются существенные различия, которые свидетельствуют о том, что гусеницы и трактора принципиально разные механизмы движения. Они передвигаются совершенно по-разному.

Однако, имеются некоторые сходства в способах передвижения гусеницы бабочки и гусеницы трактора, укажем их.

  1. гусеницы бабочек и гусеницы трактора состоят из подвижных сегментов. У трактора эти сегменты имеют специальное название – траки.

  2. гусеницы бабочек и гусеницы трактора имеют похожую форму. Они вытянутые, закругленные с обоих сторон.

Выявленные сходства и различия механизмов передвижения гусеницы бабочки и гусеницы трактора приведены в виде таблицы в приложении № 6.

Итак, через наблюдение, анализ и эксперимент мы установили, что способы передвижения гусениц бабочек и гусениц трактора по своей сути являются абсолютно разными. Сходство их названий вызвано, скорее всего, похожей формой, а также наличием сегментов.

3. Заключение

Мы изучили разнообразную информацию по теме работы. Исследовали способы передвижения гусениц. Проанализировали строение гусеничного шоссе трактора.

В итоге получилось, что поставленная нами гипотеза о том, что трактор называется «гусеничный», так как передвигается таким же образом, что гусеница бабочки, не подтвердилась. Но мы пришли к выводу, что гусеничное шасси трактора лишь некоторыми деталями внешне похоже на гусениц бабочек.

Знакомясь с необычными фактами о гусеницах, я задумался о том, насколько удивительный мир природы, какие странные существа в нем обитают и живут своей маленькой жизнью, ходят на маленьких ножках. Я заострил свое внимание на том, насколько хрупкая природа, и что ее нужно беречь.

Как было сказано во введении, многие механизмы передвижения животных получили свое применение в технике, но способ движения гусеницы бабочки еще нет, и возможно это произойдет в будущем. Огромные по сравнению с размерами гусениц бабочки гусеницы трактора тоже состоят из подвижных сегментов. Гусеничное шасси распределяет массу трактора по большой площади, и поэтому меньше вредит почве, а значит помогает сохранять природу.

В будущем я мечтаю стать инженером, мне хочется создать что-то свое, ни на что не похожее. И, возможно, я смогу изобрести новый способ движения техники.

Цель работы была достигнута, задачи выполнены. Выдвинутая нами гипотеза оказалась неверной.

Работая над данной темой, я получил новые знания, закрепил свои умения в робототехнике, тренировал свои навыки по обработке информации.

4. Список литературы

1. Гегузин Я. Е. Живой кристалл. – М.: Наука, 1987.

2. https://rutube.ru/

3. https://www.youtube.com/

4. https://ru.wikipedia.org

5. ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Примеры гусеничной техники

Бульдозер Танк

Экскаватор Пожарный робот

Вездеход Трактор

Приложение 2

Фото движения гусениц:

  1. движение гусеницы без складывания туловища;

  2. движение гусеницы со складыванием туловища.

Приложение 3

Схема гусеничного шасси:

Приложение 4

Фото гусеничного шасси:

Приложение 5

Модель гусеничного шасси из конструктора Лего

Приложение 6

Таблица сравнения механизма движения гусеницы бабочки и гусеничного трактора

1 Гегузин Я. Е. Живой кристалл. – М.: Наука, 1987.

Просмотров работы: 6