Леонардо да винчи что сделал для физики
2 мая 1519 года, 500 лет назад, умер великий Леонардо да Винчи.
Известно множество машин и механизмов, изобретённых Леонардо. Мы поражаемся их совершенству. Некоторые были воспроизведены в наше время и работали.
Изобрести такое было невозможно без знания физики, механики, гидравлики, оптики. Но законы этих дисциплин были установлены учёными столетия спустя. А что же открыл сам Леонардо?
Особое внимание Леонардо уделял научным исследованиям в области механики. Он, экспериментально определяя коэффициенты трения скольжения и качения, изобрёл шариковый подшипник. На его чертежах мы видим весьма сложные и разнообразные варианты зубчатых передач. Леонардо предложил механизмы, которые преобразовывали вращательное движение в поступательное и наоборот. На его чертежах представлена роликовая цепь, не отличающаяся от современных велосипедных. Леонардо создал основы теории передаточных механизмов, которая используется и поныне.
Изучая гидравлику, Леонардо впервые исследовал течение жидкости, добавляя к ней зернышки проса и наблюдая за их поведением сквозь стеклянную стенку. Он не только обнаружил, но и зарисовал турбулентные вихри, возникающие при обтекании жидкостью различных препятствий. Этот метод применяется и сегодня, только вместо зёрнышек — кусочки пластика.
А Леонардо тогда предложил, как строить дамбы и укреплять берега рек, показав графически, как «…потоки воды двух каналов, сталкиваясь один с другим, объединялись и поворачивали под прямым углом…». Многие другие явления гидродинамики Леонардо описал и объяснил гораздо раньше Ньютона и Бернулли. На 200 лет раньше Торричелли Леонардо получал вакуум в колбах, опрокинутых в чаши с водой.
Леонардо сконструировал прибор для измерения объема пара, получаемого из определенного количества воды. В нём он использовал поршень, движущийся в цилиндре, — впервые в истории техники! Это был почти паровой двигатель.
Леонардо изготавливал вогнутые зеркала и стеклянные линзы. Сохранилась его запись: «Сделай стекла, чтобы смотреть на полную Луну». Галилей изобрёл телескоп 100 лет спустя…
Он сконструировал камеру-обскуру, чтобы наглядно показать что в живом глазу получается перевёрнутое изображение. Леонардо открыл закон отражения света, а также предположил, что Луна освещается и светом, отражённым от Земли. За сотни лет до открытия Ньютоном интерференции объяснил игру цвета в пятнах масла на воде и на крыльях птиц и бабочек преломлением света.
Леонардо также впервые объяснил, почему небо синее. В книге «О живописи» он писал: «Синева неба происходит благодаря толще освещенных частиц воздуха, которая расположена между Землей и находящейся наверху чернотой». Рэлей дал формулу этого рассеяния 300 лет спустя…
Леонардо вплотную подошёл к понятию инерции, написав: «Движение стремится к сохранению, или движущиеся тела продолжают двигаться до тех пор, пока в них продолжает действовать сила движителя — начального импульса. Ничто не может двигаться само собой, движение вызвано действием чего-то другого. Этим другим служит сила». И первый закон Ньютона сначала назывался принципом Леонардо.
Исследования Леонардо да Винчи во многом опередили свое время, но многое осталось неопубликованным. Из-за этого физикам пришлось вновь открывать то, что было уже открыто Леонардо да Винчи столетиями раньше. И это только в физике…
Принципы физики Леонардо да Винчи (часть 4)
Изобретения в области физики и механики
Первые тридцать листов сборника Леонардо да Винчи написаны весной 1508 года, и посвящены преимущественно физике и механике. Он изучал свойство воды, воздуха и света. На листах Леонардо множество чертежей. Он оперирует такими понятиями, как сила тяжести, импульс, перкуссия. На ранних рисунках изображены гигрометры для измерения влажности воздуха и гидравлические устройства для подъёма воды. Для начала Леонардо использует только естественные энергии. В гидравлических устройствах и архимедовом винте он использует принцип спирали. Вихревое движение воды использует в гражданской инженерии. Талантливый изобретатель тщательно прорабатывает свои идеи. Визуальный язык Леонардо полностью объясняет природу механических процессов и структур.
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ НЕПРЕРЫВНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ
Пример преобразования вращательного движения в переменное, применяемое в текстильном станке. Рисунок показывает, как с помощью вращательного движения рукоятки можно равномерно наматывать нить на катушку. Такой результат получается благодаря движению шатуна, который толкает вал взад и вперед, наружу и внутрь.
ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЕЛИЧИНЫ НАКЛОНА
Этот инструмент позволяет контролировать состояние полёта летательных аппаратов, придуманных Леонардо. Для поддержания горизонтального положения, необходимого в некоторых условиях полета, помещенный внутрь стеклянного колпака шарик должен был находится в центре инструмента. Колпак был необходим для исключения влияния ветра на шарик.
Данный механизм является прародителем шарикового подшипника, применяемого в современной промышленности для уменьшения трения. Система состоит из восьми шариков, разделенных восемью катушками. В то время как шарики свободно могут вращаться в любом направлении, каждая катушка может вращаться только вокруг своей оси.
ШНЕК ИЛИ АРХИМЕДОВ ВИНТ
Этот механизм используется для подъема воды и может использоваться для обеспечения водой населенных пунктов, для осушения болот, для фонтанов и водных аттракционов. Шнековый механизм состоит из трубы, намотанной на цилиндр, приводимой в движение рукояткой, которая заставляет крутиться цилиндр вокруг свой оси. Леонардо совершенствует механизм, изучая соотношение между наклоном вращательной оси и количеством спиралей, пытаясь таким образом увеличить потенциал его автоматизации.
Этот инструмент был придуман Леонардо для измерения погодных условий. Принцип его работы похож на работу весов. На чашах весов с одной стороны находится материал, способный впитывать влагу (губка, вата), а с другой — воск, который не впитывает влагу. В сырую погоду вата, впитывая влагу, тяжелеет и смещает чашу весов.
ШАРИКОВЫЙ ПОДШИПНИК ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСИ
Этот подшипник служит для уменьшения трения вертикально расположенной силы, например трансмиссионного… вала, и поэтому может применяться в разных механических инструментах. Леонардо уточняет, что шариков должно быть три. Если бы их было четыре, они бы тёрлись между собой и располагались бы далеко от вала.
МЕХАНИЗМ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕСА
Речь идет о системе из веревок и блоков, механизм работы которых анализирует Леонардо, наблюдая, как серия из 33 «блоков или роликов» удерживает тяжелый брусок весом в 33 фунта. Для стабилизации бруска достаточно одного противовеса, весом в один фунт.
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ БЛОКИРОВКИ
Зубчатое колесо является элементом, применяемым в большинстве машин, и зачастую требует наличия предохранительного устройства. Данное устройство должно препятствовать вращению в направлении, противоположном рабочему направлению. Стопорному зубцу, призванному блокировать движение колеса в обратном направлении, Леонардо дал имя «слуга». Позицию и наклон этого служебного элемента можно варьировать, равно как и профиль зубцов, на которые он воздействует. Служебный элемент закреплен болтами на краю, чтобы не допускать движения в противоположном направлении.
ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВЕТРА (АНЕМОМЕТР)
Этот инструмент использовался для определения скорости ветра и воды. Он состоял из двух конических отверстий, расположенных перед колесом с лопастями на оси, на которое наматывается веревка с весом, указывающим силу ветра. Двойное отверстие служит для контроля эффективности измерения: соотношение между двумя весами должно быть одинаковым соотношению площадей базы.
В своих рисунках Леонардо называет волан «увеличивающимся колесом», подчеркивая при этом основную характеристику этого механизма, который, при значительном начальном усилий, в момент достижения вращательного режима позволяет снизить степень усилия на ось, обеспечив при этом большую стабилизацию движения. Четыре сферических шара поднимутся вверх благодаря центробежной силе, в конечном итоге цепи натянутся и примут горизонтальное положение. Когда будет достигнута максимальная скорость вращения, шары и рукоять будут вращаться с постоянной скоростью. Маховик должен был поддерживать скорость вращения и сокращать усилия для её сохранения.
В этом летательном аппарате крылья распределены парами и работают посредством переменного движения. Аппарат предусматривает вертикальное положение пилота, находящегося в центре сложного трансмиссионного механизма, созданного для максимального использования мускульной силы пилота. С помощью данного механизма машина использует не только силу движения.
Это изобретение входит в длинный ряд исследований, которые проводил Леонардо в области оптики. Он действительно проводит много экспериментов со светом и тенями, Изучает взаимодействие света и объектов, анализирует визуальный процесс, анатомию глаза и оптические иллюзии. Посредством этого механизма Леонардо углубленно изучает секреты многостороннего отражения: в центре камеры с 8 зеркальными стенами можно наблюдать находящийся посреди нее предмет со всех его сторон, при этом оставаясь на одном месте.
ЦЕПЬ (ТРАНСМИССИОННАЯ ПЕРЕДАЧА)
Система позволяет соединить между собой две зубчатых колеса, расположенных отдельно на одной линии. Это достаточно гибкая система обеспечивает большую степень сопротивления и эффективности и в силу своей простоты применяется до сегодняшнего времени без каких-либо существенных изменений.
Устройство для репродукции объектов и людей (в этом случае кованая сфера, представляющая собой вселенную согласно системе Птолемея). Этот новый инструмент позволяет фиксировать положение глаза, рисовать прямо на стекле, после чего переносить рисунок на бумагу, а потом уже, посредством техники «спольверо», прямо на поверхность, предназначенной для рисования.
Закон трения открыл Леонардо да Винчи?
Профессор технологии машиностроения Йен Хатчингс обнаружил блокнот с малоизвестными записями, сделанными рукой великого художника и ученого эпохи Возрождения Леонардо да Винчи. Они представляют собой наброски, описывающие один из основных законов физики — закон трения. Об этом сообщалось в пресс-релизе Кембриджского университета.
От пистолета до робота
Известно, что да Винчи во многом опережал свое время — делал открытия в области анатомии, проектировал сложные технические устройства, о которых люди в ту эпоху еще и не помышляли…
Единственное изобретение, получившее признание еще при его жизни, — это колесцовый замок для пистолета, заводившийся с помощью ключа. Уже к середине XVI столетия колесцовые пистолеты обрели популярность, особенно у кавалеристов. Из-за них военные доспехи даже стали делать с перчатками вместо рукавиц…
Первым подобным проектом Леонардо были крылья, которые приводились в движение мышечной силой человека. Но опыты в этой области оказались неудачными. Тогда изобретателю пришло в голову построить такой аппарат, которым человек мог бы управлять, не будучи к нему прикрепленным и сохраняя полную свободу движений. Это, в сущности, был прообраз аэроплана.
Еще одним его изобретением стал телескоп с двумя линзами, который ныне известен как зрительная труба системы Кеплера. «Сделай очковые стекла для глаз, чтобы видеть Луну большой», — писал ученый в своем «Атлантическом кодексе».
Также есть гипотеза о том, что именно да Винчи впервые сформулировал закон сохранения массы для движения жидкостей, описав в своем трактате течение реки.
Среди других «ноу-хау», как реальных, так и приписываемых Леонардо, числятся парашют, велосипед, танк, прожектор, катапульта, робот и, наконец, армейские переносные мосты…
Увы, дневники, в которых да Винчи описывал свои разработки, ученые смогли прочесть лишь через пять столетий после его смерти. Объяснялось все просто: записи были зашифрованы, и чтобы прочитать их, нужно было… приставить дневник к зеркалу!
Елена Троянская и физические заметки
Блокнот со страницами размером 92 на 63 миллиметра хранится в лондонском Музее Виктории и Альберта. Упомянутые заметки были сделаны да Винчи в 1493 году.
Еще в 20-е годы прошлого столетия внимание исследователей привлек набросок с изображением старухи, сопровождавшийся подписью «Cosa bella mortal passa e non dura» («Красота смертных быстро проходит»). Но тогда всех больше волновало, кого именно изобразил живописец (предполагали, что престарелую Елену Троянскую), а в сами записи, сделанные трудноразбираемыми каракулями, подробно вникать никто не стал.
Йен Хатчингс внимательно изучил схемы и диаграммы, выделенные в тексте красным цветом, и пришел к выводу, что они описывают основы трибологии (науки, повествующей о таких физических явлениях, как трение, износ и смазка). В свою очередь, нарисованные рядом геометрические фигуры наглядно демонстрируют, как можно протянуть различные грузы с помощью блока.
Загадки трения
Трением в физике называется процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. Еще одно название — фрикционное взаимодействие (от английского friction). Трение возникает вследствие шероховатости взаимодействующих друг с другом поверхностей и взаимодействия входящих в их состав молекул.
Считается, что в трении участвуют в основном электроны. Силой трения называют силу, возникающую при соприкосновении двух тел и препятствующую их относительному движению. Ее величина зависит от материала, из которого изготовлены трущиеся поверхности, а также от того, насколько сильно они прижимаются друг к другу. Согласно известному закону Кулона, сила трения прямо пропорциональна силе нормальной реакции между трущимися поверхностями. Впрочем особенности трения довольно сложно описать с помощью простых моделей из области классической механики, так как связанные с этим физико-химические процессы пока мало изучены.
«Заметки Леонардо показывают, что еще в 1493 году он знал, что сила трения, действующая между двумя скользящими телами, соразмерна с нагрузкой, сдавливающей эти тела, и не зависит от площади поверхности контакта между их поверхностями, — прокомментировал Йен Хатчингс. — Леонардо да Винчи сформулировал закон трения, открытие которого сейчас приписывают французскому физику XVII века Гийому Амонтону».
Ученый считает, что да Винчи необходимо было понять законы трибологии, чтобы лучше осознать, как взаимодействуют различные части механизмов между собой. Это помогало ему проектировать свои многочисленные изобретения.
Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен
Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.
Открытия в области физики Леонардо Да Винчи.
2 мая 1506 года, 502 года назад умер великий Леонардо да Винчи.
Известно множество машин и механизмов, изобретённых Леонардо. Мы поражаемся их совершенству. Некоторые были воспроизведены в наше время и работали.
Изобрести такое было невозможно без знания физики, механики, гидравлики, оптики. Но законы этих дисциплин были установлены учёными столетия спустя. А что же открыл сам Леонардо?
Особое внимание Леонардо уделял научным исследованиям в области механики. Он, экспериментально определяя коэффициенты трения скольжения и качения, изобрёл шариковый подшипник. На его чертежах мы видим весьма сложные и разнообразные варианты зубчатых передач. Леонардо предложил механизмы, которые преобразовывали вращательное движение в поступательное и наоборот. На его чертежах представлена роликовая цепь, не отличающаяся от современных велосипедных. Леонардо создал основы теории передаточных механизмов, которая используется и поныне.
Изучая гидравлику, Леонардо впервые исследовал течение жидкости, добавляя к ней зернышки проса и наблюдая за их поведением сквозь стеклянную стенку. Он не только обнаружил, но и зарисовал турбулентные вихри, возникающие при обтекании жидкостью различных препятствий. Этот метод применяется и сегодня, только вместо зёрнышек – кусочки пластика.
А Леонардо тогда предложил, как строить дамбы и укреплять берега рек, показав графически, как «. потоки воды двух каналов, сталкиваясь один с другим, объединялись и поворачивали под прямым углом. «. Многие другие явления гидродинамики Леонардо описал и объяснил гораздо раньше Ньютона и Бернулли. На 200 лет раньше Торричелли Леонардо получал вакуум в колбах, опрокинутых в чаши с водой.
Леонардо сконструировал прибор для измерения объема пара, получаемого из определенного количества воды. В нём он использовал поршень, движущийся в цилиндре, – впервые в истории техники! Это был почти паровой двигатель.
Леонардо изготавливал вогнутые зеркала и стеклянные линзы. Сохранилась его запись: «Сделай стекла, чтобы смотреть на полную Луну». Галилей изобрёл телескоп 100 лет спустя…
Он сконструировал камеру-обскуру, чтобы наглядно показать что в живом глазу получается перевёрнутое изображение. Леонардо открыл закон отражения света, а также предположил, что Луна освещается и светом, отражённым от Земли. За сотни лет до открытия Ньютоном интерференции объяснил игру цвета в пятнах масла на воде и на крыльях птиц и бабочек преломлением света.
Леонардо также впервые объяснил, почему небо синее. В книге «О живописи» он писал: «Синева неба происходит благодаря толще освещенных частиц воздуха, которая расположена между Землей и находящейся наверху чернотой». Рэлей дал формулу этого рассеяния 300 лет спустя…
Леонардо вплотную подошёл к понятию инерции, написав: «Движение стремится к сохранению, или движущиеся тела продолжают двигаться до тех пор, пока в них продолжает действовать сила движителя – начального импульса. Ничто не может двигаться само собой, движение вызвано действием чего-то другого. Этим другим служит сила». И первый закон Ньютона сначала назывался принципом Леонардо.
Исследования Леонардо да Винчи во многом опередили свое время, но многое осталось неопубликованным. Из-за этого физикам пришлось вновь открывать то, что было уже открыто Леонардо да Винчи столетиями раньше. И это только в физике…
Интернет-урок «Физика Леонардо да Винчи», 10-й класс
Разделы: Физика
Класс: 10
Физика, основам которой мы с вами обучаемся в школе, создавалась не только учеными, инженерами и философами. В ее разработке участвовали и деятели искусства. Среди них особое место занимает гениальный художник эпохи Возрождения.
Вспомните временные рамки эпохи Возрождения? (начало второй половины 15 века – 1слайд компьютерной презентации)
Просмотрите некоторые наиболее известные его картины и определите, с важнейшими открытиями в разнообразных областях физики какого художника эпохи Возрождения мы будем сегодня знакомится. (4-18 слайды компьютерной презентации)
Я думаю, что одна из самых загадочных картин “Джоконда”, помогла вам догадаться, что разговор пойдет сегодня о “Физике Леонардо да Винчи” (слайд 19 компьютерной презентации). Это тема нашего урока-исследования.
Итак, из естественнонаучного наследия стало ясно, что Леонардо внес определенный вклад в осмысление и понимание математики, механики, оптики, астрономии и других естественных наук.
Познакомимся с его краткой биографией. (выступление учеников).
В1516 Франциск I, хорошо осведомленный о разнообразных талантах Леонардо, пригласил его ко двору, который тогда располагался в замке Амбуаз в долине Луары Франции. Несмотря на то, что Леонардо работал над гидравлическими проектами и планом нового королевского дворца, из писаний скульптора Бенвенуто Челлини ясно, что его основным занятием была почетная должность придворного мудреца и советника. Свой жизненный путь Леонардо закончил в возрасте 76 лет в замке Сен-Клу. Умер в Амбуазе 2 мая 1519. Его картины к этому времени были рассеяны в основном по частным собраниям, а записки пролежали в разных коллекциях почти в полном забвении еще несколько веков.
Гонимый по жизни неистребимой страстью к познанию, Леонардо не был по-настоящему понят своими современниками. Истинная оценка его огромного дарования как художника и в особенности как исследователя природы была дана только спустя столетия. И сегодня Леонардо да Винчи – это один из величайших гениев человечества. Его могила – место паломничества всех жителей планеты Земля (33-35 слайд компьютерной презентации). А в родном городе воздвигнут памятник (36-37 слайд компьютерной презентации).
В 30-х годах 17 столетия в национальной библиотеке Мадрида были обнаружены два тома неопубликованных рукописей Леонардо да Винчи. И среди чертежей «Codex Madrid I», почти полностью посвященного прикладной механике, ученые нашли эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с десятизубыми колёсами (38-39 слайд компьютерной презентации). В рекламных целях оно было воспроизведено фирмой IBM и оказалось вполне работоспособным.
Математическая машина, чертеж которой был сделан еще Леонардо да Винчи где-то в начале XVI века, о чем поведали тетрадки, найденные только в 1967 году. По его чертежам построена действующая модель.
И подобное произошло со многими изобретениями Леонардо (слайды 40-56 компьютерной презентации). Просмотрите анимации работы действующих моделей (просмотр видеофрагментов). Давайте познакомимся с изобретениями Леонардо да Винчи.
Садимся за компьютеры. Согласно “Инструкции” проделайте работу. Знакомимся с изобретением Леонардо да Винчи. Выбираем наиболее понравившееся вам для рассказа классу. На работу дается 10 минут.
Хотелось бы вернуться к самому известному шедевру Леонардо да Винчи – картине “Мона Лиза”. Узнаем некоторые подробности, тайны и современные открытия картины.
Если вы хотите узнать подробности, тайны и современные исследования самого известного шедевра Леонардо да Винчи – картине “Мона Лиза”, зайдите на сайт www.membrana.ru/lenta/?5906
Неизвестный автопортрет Леонардо да Винчи.
Существует версия, согласно которой, портрет Моны Лизы — это тайный автопортрет Леонардо да Винчи. Насколько она верна, мы можешь судить сами. Компьютер набросал новый автопортрет Леонардо да Винчи, совместив со знаменитой картиной известный автопортрет художника. Полученное таким образом изображение оказалось созданным рукой самого художника. В нем нет ни единой линии, пририсованной к кисти и карандашу великого мастера, равно как нет ни единой линии одной и другой работы Леонардо да Винчи, которая бы исчезла. Поэтому это изображение — не компьютерный портрет Леонардо да Винчи, а именно его новый автопортрет, написанный рукой художника и только его рукой с использованием компьютерной технологии.
Однако, обо всем по-порядку, включая домыслы и технологию.
Все творчество великого Леонардо да Винчи — сплошные загадки, вопросы, на которые человечество пытается ответить полтысячи лет и будет искать ответы на них еще очень долго. Леонардо да Винчи любил интеллектуальные шарады и ребусы. Известна его странность говорить загадками и метафорами, пророчествовать и шифровать написанное. Отсутствующую на картинах подпись художника заменяли полускрытые символические знаки, иногда остававшиеся незамеченными веками. Достаточно зайти в Эрмитаж к мадонне Бенуа и обнаружить взлетающую птицу, фирменный символ работ Леонардо да Винчи, по которому и удалось окончательно идентифицировать авторство картины художника.
Чтобы перейти к особенностям новой находки, уместно вспомнить, что изобретатель Леонардо да Винчи текст на своих чертежах писал справа налево и при этом буквы переворачивал в зеркальном изображении. Таким образом, чтобы правильно прочитать написанное им, нужно либо мысленно переворачивать направление текста и горизонтально отражать буквы одновременно, либо перевернуть графический лист и читать с обратной стороны на просвет, если толщина и прозрачность бумаги позволяют.
Это, собственно, и явилось ключом к разгадке тайны личности Моны Лизы.
Итак, сегодня мы познакомились с физикой Леонардо да Винчи – выдающейся личности эпохи Возрождения. Если каждый из нас в своей жизни сделает хотя бы малую толику, совершенного Леонардо, то окружающий нас мир преобразуется.