Главная » 2017 » Январь » 5 » Реферат по теме «Герон Александрийский»
17:08
Реферат по теме «Герон Александрийский»

Государственное казенное образовательное учреждение

«Тверская школа №4» города Твери

 

 

 

 

 

Реферат

по теме

«Герон Александрийский»

 

 

 

 

Выполнила:

Ученица 8 «А» класса

Козловцева Юлия

Научный  руководитель:

Маляренко Ирина  Сергеевна,

учитель

 

 

г.  Тверь-2016

 

 

 

        

  Оглавление:

 

 

 

Введение………………………………..……………………..………......……....3

Глава I.Теоретическая часть……………………………………………………..4

1.1.Биография …………………………………………………………………….4

1.2. Научные труды……….………………………………………………………5

Глава 2. Практическая часть………………………………………………....….14

Заключение…………………………………………………….……………….. 16

Приложение………………………………………………………………………17

Список литературы………………..………………………………..…………...21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Многие из нас, изучая физику или историю техники, с удивлением обнаруживают, что некоторые современные технологии, предметы и знания были открыты и изобретены в далекие античные времена. Фантасты в своих произведениях для описания таких явлений даже используют специальный термин: "хроноклазмы" - таинственные проникновения современных знаний в прошлое. Однако, в реальности все проще: большинство подобных знаний были действительно открыты древними учеными, но потом по каким-то причинам о них забыли и открыли вновь спустя столетия.

     В этом реферате предлагаю вам ближе познакомиться с одним из удивительных ученых античности. Он внес в свое время огромный вклад в развитие науки, но большинство его трудов и изобретений кануло в Лету и было незаслуженно забыто. Имя ему — Герон Александрийский.

Цель работы: изучить открытия Герона.

Задачи:

  1. поиск информации о великом механике;
  2. изучить научное наследие Герона;
  3. выполнить макет одного из изобретений Герона Александрийского и найти ему практическое применение;
  4. сделать вывод о проделанной работе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Глава 1  Теоретическая часть
    1. Биография

 

К сожалению сведений, о жизни великого ученого нашлось немного, так как прошло много времени с тех пор как он жил. Поэтому я расскажу о том, что узнала о жизни и деятельности Герона Александрийского.

Герон жил в Египте в городе Александрия и поэтому стал известен как Герон Александрийский. Современные историки предполагают, что он жил в первом веке нашей эры где-то между 10-75 годами. Установлено, что Герон преподавал в Александрийском Музее — научном центре античного Египта, в состав которого входила и знаменитая Александрийская библиотека. Большинство трудов Герона представлено в виде комментариев и записок к учебным курсам по различным учебным дисциплинам. К сожалению, подлинники этих трудов не сохранились, возможно, они погибли в пламени пожара, охватившем Александрийскую библиотеку в 273 году нашей эры, а возможно были уничтожены в 391 году нашей эры христианами. До наших времен дошли лишь переписанные копии трудов Герона выполненные его учениками и последователями. Часть из них на греческом, а часть на арабском языке. Существуют и переводы на латынь, выполненные в XVI веке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Научные труды

 

  Наиболее известны труды Герона по математике.   «Метрика» Герона — научный труд, в котором даны определение шарового сегмента, тора, правила и формулы для точного и приближенного вычисления площадей правильных многоугольников, объемов усеченных конуса и пирамиды.                  В «Метрике» приводится знаменитая формула Герона для определения площади треугольника по трем сторонам, даются правила численного решения квадратных уравнений и извлечения квадратных                                                    и кубических корней. В «Метрике» исследуются простейшие подъемные приспособления – рычаг, блок, клин, наклонная плоскость и винт, а также некоторые их комбинации. В этом труде Герон вводит термин «простые машины.

     Многие математики обвиняют Герона в том, что в «Метрике» не содержится математических доказательств, сделанных им выводов. Это действительно так. Герон не был теоретиком, все выведенные им формулы и правила, он предпочитал объяснять наглядными практическими примерами. Я сделала вывод о том, что именно в области практики Герон превосходит многих своих предшественников. Лучшей иллюстрацией этого является его работа «О диоптре», найденная лишь в 1814 году. В этом труде излагаются методы проведения различных геодезических работ, причем землемерная съемка производится с помощью изобретенного Героном прибора – диоптры.

  Диоптра была прообразом современного теодолита (см. приложение №1). Пользуясь этим, Герон мог решать на местности различные задачи: измерить расстояние между двумя точками, когда одна из них или обе они недоступны наблюдателю, провести прямую, перпендикулярную к недоступной прямой линии, найти разность уровней между двумя пунктами, измерить площадь простейшей фигуры, даже не вступая на измеряемую площадку.

     Еще во времена Герона одним из шедевров античной инженерии считался водопровод на острове Самос проходивший по тоннелю. Вода по этому тоннелю подавалась в город из источника, который находился по другую сторону горы Кастро. Известно было, что в целях ускорения работы тоннель рыли одновременно с обеих сторон горы, что требовало высокой квалификации от инженера, руководившего стройкой. Водопровод работал, многие века и удивлял современников Герона, также о нем упоминал в своих сочинениях и Геродот. Именно от Геродота современный мир узнал о существовании тоннеля Эвпалина. Узнал, но не поверил, потому что считалось, что древние греки не обладали необходимой технологией для постройки такого сложного объекта. Изучив найденный в 1814 году труд Герона «О диоптре» ученые получили второе документальное подтверждение существования тоннеля. И лишь в конце XIX века немецкая археологическая экспедиция действительно обнаружила легендарный тоннель Эвпалина.

     Кроме всего прочего Герон дает описание изобретенного им устройства для измерения расстояний — одометра (см. приложение №2).

Одометр представлял собой небольшую тележку, установленную на двух колесах специально подобранного диаметра. Колеса поворачивались ровно 400 раз на миллиатрий (древняя мера длины, равная 1598 м). Посредством зубчатой передачи во вращение приводились многочисленные колеса и оси, а индикатором пройденного расстояния были камешки, выпадавшие в специальный лоток. Для того чтобы узнать, какое расстояние было пройдено, нужно было лишь подсчитать количество камешков в лотке.

          Одним из самых интересных трудов Герона является «Пневматика».                 В книге приведены описания около 80 устройств и механизмов, действующих с использованием принципов пневматики и гидравлики. Наиболее известным устройством является эолипил (в переводе с греческого: «шар бога ветров Эола»).

Эолипил представлял собой наглухо запаянный котел с двумя трубками на крышке (см. приложение №3). На трубках устанавливался вращающийся полый шар, на поверхности которого были установлены два Г-образных патрубка-сопла. В котел через отверстие заливалась вода, отверстие закрывалось пробкой, и котел устанавливался над огнем. Вода вскипала, образовывался пар, который по трубкам поступал в шар и в Г-образные патрубки. При достаточном давлении струи пара, вырываясь из сопел, быстро вращали шар. Я узнал, что построенный современными учеными по чертежам Герона эолипил развивал до 3500 оборотов в минуту!

     К сожалению эолипил не получил должного признания и не был востребован ни в эпоху античности, ни позже. К этому изобретению относились лишь, как  к забавной игрушке. Фактически эолипил Герона является прототипом паровых турбин, появившихся лишь спустя два тысячелетия! Более того, эолипил можно считать одним из первых реактивных двигателей. До открытия принципа реактивного движения остался один шаг: имея перед собой экспериментальную установку, требовалось сформулировать сам принцип. На этот шаг человечество затратило почти 2000 лет. Сложно представить, как бы выглядела история человечества, если бы принцип реактивного движения получил  распространение 2000 лет назад. Возможно, человечество уже давно бы изучило всю Солнечную систему и добралось до звезд.

     Интересно, что повторное изобретение эолипила Герона состоялось в 1750 году. Венгерский ученый Я.А. Сегнер построил прообраз гидравлической турбины.

     Еще одним выдающимся его изобретением, связанным с применением пара является паровой бойлер.

     Значительную часть «Пневматики» Герона занимает описание различных сифонов и сосудов, из которых самотеком по трубке вытекает вода. Принцип, заложенный в этих конструкциях, с успехом используется современными водителями при необходимости отлить бензин из бака автомобиля.

     Как известно, в эпоху античности огромное влияние на людей имела религия. Религий и храмов было много, и каждый ходил общаться с богами туда, куда ему больше нравилось. Поскольку благосостояние жрецов прямо зависело от количества прихожан, жрецы старались завлечь их чем угодно. Тогда-то ими и был открыт закон, действующий и поныне: ничто не сможет привлечь в храм людей лучше, чем это сделает чудо. Однако, Зевс спускался с Олимпа не чаще, чем с неба сыпалась манна небесная. А прихожан надо было завлекать в храм ежедневно. Для создания божественных чудес жрецам пришлось воспользоваться умом и научными знаниями Герона. Одним из наиболее впечатляющих чудес стал разработанный им механизм, который открывал двери в храм при разжигании огня на алтаре ( см. приложение №4).

   Нагретый от огня воздух поступал в сосуд с водой и выдавливал определенное количество воды в подвешенную на канате бочку. Бочка, наполняясь водой, опускалась вниз и с помощью каната вращала цилиндры, которые приводили в движение поворотные двери. Двери раскрывались. Когда огонь гас, вода из бочки переливалась обратно в сосуд, а подвешенный на канате противовес, вращая цилиндры, закрывал двери.

 Довольно простой механизм, а зато какой психологический эффект на прихожан!

     Еще одним изобретением для храмов  стал изобретенный Героном автомат по продаже святой воды.

    Внутренний механизм устройства был достаточно прост, и состоял                       из рычага, управляющего клапаном, который открывался под действием веса монеты. Монета падала сквозь щель    на небольшой лоток и приводила в действие рычаг и клапан. Клапан открывался, вытекало некоторое количество воды. Затем монета соскальзывала с лотка, и рычаг возвращался в исходное положение, закрывая клапан. Согласно некоторым источникам, порция «священной «воды во времена Герона стоила 5 драхм (см. приложение №5).

     Это изобретение Герона стало первым в мире торговым автоматом и, несмотря на то, что приносило неплохую прибыль, было забыто на столетия. И только в конце XIX века торговые автоматы были изобретены вновь.

   Возможно, следующее изобретение Герона также активно применялось в храмах.

     Уникальным для своего времени изобретением был водяной насос, конструкция которого описана Героном в его труде «Пневматика» (см. приложение № 6).

   Насос представлял собой два сообщенных поршневых цилиндра, оборудованных клапанами, из которых поочередно вытеснялась вода. Насос приводился в действие мускульной силой двух человек. Известно, что насосы такого типа потом использовались римлянами для тушения. Подобные им насосы вплоть до открытия электричества часто использовались, как и для тушения пожаров, так и во флоте для откачки воды из трюмов при аварии.

     Как мы видим, Героном было разработано три очень интересных изобретения: эолипил, поршневой насос и бойлер. Соединив их можно было получить паровую машину. Паровая машина, конечно, не реактивный двигатель, для создания которого знаний античных ученых явно недоставало, но и она бы существенно ускорила развитие человечества.

   Наиболее распространенным способом освещения в античное время было освещение при помощи масляных ламп, в которых горел пропитанный маслом фитиль. Фитиль представлял собой кусок тряпки и выгорал довольно быстро, выгорало и масло. Одним из основных недостатков таких ламп была необходимость следить за тем, чтобы над поверхностью масла, постоянно находилось достаточно фитиля для горения. Если при наличии одной лампы следить за ней было легко, то при наличии нескольких ламп уже возникала потребность в слуге, который бы регулярно ходил по комнате и поправлял фитили в лампах. Герон изобрел автоматическую масляную лампу (см. приложение №7).

     Лампа состоит из чаши, в которую наливалось масло и устройства для подачи фитиля. Это устройство содержало поплавок и соединенное с ним зубчатое колесо. При понижении уровня масла, поплавок опускался, вращал зубчатое колесо, а оно, в свою очередь, подавало в зону горения тонкую рейку, обмотанную фитилем. Это изобретение стало одним из первых применений зубчатой рейки совместно с зубчатым колесом.

     Еще одним изобретением Герона, предназначенным для храмов, стал орган, приводимый в действие при помощи ветра (см. приложение № 8).

Созданный Героном орган не был оригинальным, а лишь представлял собой усовершенствованную конструкцию гидравлоса — музыкального инструмента. Гидравлос — представлял собой набор труб с клапанами, создававшими звук. Герон предложил автоматизировать гидравлос, при помощи ветряного колеса, которое служило приводом для насоса, нагнетавшего воздух в резервуар.

     Немногие, наверняка знают о знаменитом фонтане Герона (см. приложение № 9). Фонтан Герона состоит из трех сосудов, помещенных один над другим и сообщающихся между собой. Два нижние сосуда – закрыты, а верхний имеет форму открытой чаши, в которую наливается вода. Также вода наливается и в средний сосуд, позже закрываемый. По трубке, идущей от дна чаши почти до дна нижнего сосуда, вода течет из чаши вниз и, сжимая находящийся там воздух, увеличивает его упругость. Нижний сосуд сообщен со средним посредством трубки, по которой давление воздуха передается в средний сосуд. Производя давление на воду, воздух заставляет ее подниматься из среднего сосуда по трубке                 в верхнюю чашу, где из конца этой трубки и бьет фонтан. Вода фонтана, падающая в чашу, течет  из нее по трубке в нижний сосуд, где уровень воды постепенно повышается, а уровень воды в среднем сосуде понижается. Вскоре фонтан перестает работать. Чтобы запустить его заново, надо просто поменять местами нижний и средний сосуды.

    В «Пневматике» Герона также приведено описание конструкции шприца (см. приложение № 10).

К сожалению, точно неизвестно использовался ли в эпоху античности этот прибор для медицинских целей. Также неизвестно, знали ли о его существовании француз Чарльз Праваз и шотландец Александр Вуд, которые считаются изобретателями современного медицинского шприца.

     Впервые в истории Героном были разработан самоходный механизм (см. приложение № 11).

Механизм представлял собой деревянный шкаф, установленный на четырех колесах. Внутреннее устройство шкафа скрывалось за дверцами. Секрет передвижения был прост: внутри шкафа медленно опускалась подвешенная плита, приводившая при помощи канатов и валов в движение всю конструкцию. Скорость опускания плиты регулировалась скоростью пересыпания песка, которая зависела от того насколько широко раскрыты створки, отделявшие верхнюю часть шкафа от нижней.

     Уникальным для своего времени научным трудом является «Механика» Герона. Эта книга дошла до нас в переводе арабского ученого IX века н.э. Косты аль-Балбаки. До XIX века эта книга нигде не публиковалась и была, неизвестна науке. В «Механике» помимо описания простейших механизмов мы находим созданный Героном механизм для подъема грузов (см. приложение №12).

     Труды «О военных машинах», «Об изготовлении метательных машин» Герон посвятил основам артиллерии и описал в них несколько конструкций арбалетов, катапульт, баллист (см. приложение № 13).

   Если труды Герона в области математики и инженерии прославляли его среди узкого круга ученых того времени, то среди широкой публики он был известен благодаря своим автоматическим театрам. Работы Герона вызывали в людях чувство удивления и восхищения возможностями технической мысли. Многие из его творений знакомили современников с фактами истории и мифами Эллады.

          Известно изображение одного из автоматов Герона, которое привел в своей книге в 1589 году Джованни Батиста Алеоти.

   Большинство чертежей механических кукол Герона не сохранились, но в различных источниках есть их описания. Известно, что Герон создал своеобразный кукольный театр, который передвигался на скрытых от зрителей колёсах и представлял собой небольшое архитектурное сооружение. Куклы на его сцене, приводились в движение сложной системой шнуров и зубчатых передач, тоже скрытых от глаз публики, воспроизводили церемонию празднества в честь Диониса. Как только такой театр выезжал на городскую площадь, на его сцене над фигурой Диониса вспыхивал огонь, на пантеру, лежащую у ног божества, лилось вино из чаши, а свита начинала танцевать под музыку. Затем музыка и танцы прекращались, Дионис выворачивался в другую сторону, пламя вспыхивало во втором жертвеннике – и всё действие повторялось сначала. После такого представления куклы останавливались,  и представление заканчивалось. Это действо неизменно вызывало интерес   у всех жителей, без различия в возрасте. Но не меньший успех снискали уличные спектакли другого кукольного театра Герона. Этот театр (пинака) был очень мал по своим размерам, его легко переносили с места на место. На крошечной сцене с исключительным мастерством показывалось, как воины сооружали и спускали на воду парусные корабли, плыли на них    по бурному морю и погибали в пучине под сверкание молний и раскаты грома. Для имитации грома Герон создал специальное устройство, в котором из ящика высыпались шарики, ударявшиеся о доску (см. приложение № 14).

     В своих автоматических театрах Герон  использовал элементы программирования. Примечательно, что основной движущей силой, приводившей в движение механизмы театра, была гравитация, также использовались элементы пневматики и гидравлики.

  Поющую механическую птичку, описанную Андерсеном в сказке «Соловей», также придумал и описал Герон. Конструкция ее была очень простой. Птичка сидела на крышке герметичного сосуда. В этот сосуд наливалась вода. Она вытесняла воздух в трубку, которая была проведена в горлышко птички. Когда сосуд заполнялся доверху, птичка умолкала, вода из сосуда автоматически выливалась через сифон, а затем все повторялось сначала.

   На протяжении своей жизни Герон создал много разнообразных изобретений, интересных не только его современникам, но и нам — живущим два тысячелетия спустя. В данном реферате я  представил лишь наиболее известные из них.

Изучив наследие Герона Александрийского, я пришла к выводу, что многие его открытия предвосхитили эпоху. И если бы человечество больше внимания уделило научным открытиям Герона, мы могли бы намного опередить время.

 

Материал в полном объеме в архиве -->>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Категория: Материалы конференции обучающихся "Алые паруса" | Просмотров: 238 | Добавил: admin | Рейтинг: 4.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]