Министерство общего и профессионального образования РФ
Южно-Уральский Государственный Университет
Факультет Сервиса и Легкой Промышленности
Курсовая работа
По дисциплине «Информатика»
На тему «Итальянские изобретения»
Руководитель:
Горенков А.В.
Выполнил:
студент гр.С. — 152
Шашин С.С.
Челябинск 2009
Содержание
Леонардо да Винчи
Биография Леонардо да Винчи
Научная мысль Леонардо
Открытия Леонардо в области техники
Александро Вольта
Биография Александро Вольта
Электрофор
Микроэлектрометр с конденсатором
«Вольтов столб»
/>Леонардо да Винчи
Биография Леонардо да Винчи
Леонардо родился в 1452 году в деревне Анкиано близ городкаВинчи. Его молодою годы прошли во Флоренции, которая тогда была еще центромновой, гуманистической мысли, передового реалистического искусства. Здесьсложился творческий облик Леонардо-художника и ученого. Обучение в мастерскойАндpea Верроккио, общение с такими крупными учеными, как Тосканелли и позднееНачали, определили крепкую связь Леонардо с лучшими традициями реалистическогоискусства и с самыми передовыми научными идеями века. В конце 70-х годов XVвека Леонардо выступает уже как вполне самостоятельный живописец и ученый.
Но в дальнейшем судьба складывается неблагоприятно для великогомастера.
К исходу XV века в Италии назревают тревожные и грозныесобытия. Заканчивается история свободных городов, бывших колыбелью новой,передовой культуры. Взятие Константинополя турками в 1453 году подорвало вбольшой мере торговлю, и ремесло крупнейших итальянских городов а окончательныйудар нанесло им перемещение основных торговых путей из Средиземного моря вАтлантический океан, последовавшее за открытием Америки. Усиливалась феодальнаяреакция, обострялись распри между итальянскими княжествами: Италия страдала отнашествий иноземцев.
Леонардо не мог не видеть тяжелых бедствий, нависших надИталией и угрожавших новой, передовой культуре, горячим поборником которой онявлялся. Но он был бессилен разобраться в глубоких социальных причинах происходящего.
Судьба Леонардо была трагична. Его идеи выросли на почвебольшого общественного и культурного движения Возрождения, подлинным творцомкоторого был народ, сам Леонардо всю жизнь стремился сделать науку и искусствоорудием. человеческого счастья, орудием созидания, строительства жизни. Но вусловиях наступавшего социального кризиса мыслитель видел, как рушатся егонадежды.
Подавляющее большинство леонардовских рукописей находилосьпод спудом и оставалось неизвестным общественности вплоть до 1797 года, когдаитальянец Вентури впервые сделал о них сообщение на заседании отделенияфизических и математических наук французского Национального института. И когдав дальнейшем ученые принялись систематически изучать рукописное наследиеЛеонардо, то сразу стало ясно, что его манускрипты представляют величайшийнаучный интерес и что в них имеется множество таких наблюдений и открытий,которые предвосхитили научные достижения не только XVII — XVIII, но и XIX — XXвеков.
За редкими исключениями, Леонардо не удалось свести своинаучные заметки из записных книжек в связные трактаты. Это было лишь частичносделано учеными XIX-XX веков, которые приступили к систематизации его научногонаследия по отдельным дисциплинам. Сам же мастер не пошел далее фрагментарных,мимолетных записей. При тогдашнем уровне науки большего он не смог дать.
Научная мысль Леонардо
Диапазон научной мысли Леонардо поистине безграничен. Он содинаковым успехом занимался анатомией, физиологией, зоологией, биологией,ботаникой, геологией, географией (включая и физическую географию), топографией,космографией, чистой механикой, гидравликой, гидромеханикой, океанографией,акустикой, оптикой, термологией, физикой, астрономией, математикой и всеми видамитехники, включая инженерию, машиностроение и летное дело. Рассуждения в любойиз этих областей Леонардо сопровождает поразительными по своей точностирисунками, впервые используя последние как мощное средство научногоистолкования и как наглядную иллюстрацию к тексту. Он изучает рост растений идеревьев, течение рек, движение волн, равновесие жидкостей, образование почвы,полет птиц, атмосферные явления, прилив и отлив, окаменелости, кровообращение,физические, биологические, оптические, математические и астрономические законы.Он отвергает возможность perpetuum mobile, объясняет до Галилея падение тел,натяжение нити, укрепленной за два конца, опорные реакции косо поставленногостержня, определяет коэффициент трения, смутно предугадывает в механике принципвозможных перемещений, приходит к установлению пропорциональности скоростейвременам, определяет до Коммандино и Мавролика центры тяжести тел и, вчастности, пирамиды, приближается в статике к понятию статистического момента,изучает законы движения морских волн и проводит аналогию меж распространениемволн, с одной стороны, звука и света — с другой, анализирует в мельчайшихдеталях полет птиц, упоминает о диффракции света, наблюдает явлениякапиллярности, дает правильное истолкование пепельного света луны до Местлина (1596),изучает законы филлотаксиса до Броуна (1658), формулирует основные принципытеории окаменелостей, приходит к представлен о беспредельности пространства,множественности миров и тождественное земли и небесных светил, конструируетсложнейшие приборы и аппараты.
Открытия Леонардо в области техники
Как техник, Леонардо чутко откликался на запросысовременного ему производства. Его мысль стремилась завоевать воздух иподводные глубины Он изобретает станки для витья веревок, прялки, машины длястрижки сукна буровые инструменты, конические мельницы для растирания красок,горизонтальные турбины, блоки и лебедки самых разнообразных типов, токарныестанки, машины для изготовления деревянных труб, машины для насечки напильникови пил и нарезки винтов, машины для прокатки золота и штампов монет, особый типмельницы с подвижной верхней частью, землечерпалку одноколесную тачку, парашют,водолазные приспособления, спасательные пояса. Он проектирует геликоптер илетательный аппарат. Он разрабатывает особые способы очистки гаваней иприготовления выпуклых и вогнутых зеркал и различные способы примененияархимедова винта. Он нападает на мыс об использовании маятника и сжатоговоздуха для измерения времени, его гениальному воображению уже мерещится идеяпропеллера. Открытия Леонардо в области техники сохраняют свое значение нетолько для XV века, но для более позднего времени, когда техническая мысльдостигла несравненной большей зрелости. Он делает науку утилитарной в подлинномсмысле это слова, сплошь и рядом обгоняя своими изобретениями техническиевозможности эпохи.
Выдающихся результатов достиг Леонардо и в областигидротехники. Известно, что в 1494-1498 годах он руководил постройкой каналаМартезана причем довел его до внутреннего рва Милана. Немало сделал Леонардодля усовершенствования системы шлюзов. К сожалению, самые значительные егогидротехнических проектов остались неосуществленными: поздний проект соединенияСоны и Луары (от Макона до Тура или Блуа), проект каналов в Вальтелинскойдолине (для перевозки товаров водным путем в Германии и проекты каналов вдолине реки Арно, в частности проект канала от Флоренции до Пизы и Ливорно (черезПрато — Пистойю — Серравалле — озеро Сесто Если бы проекты каналов в долинеАрно были претворены в жизнь, то они содействовали бы быстрому подъемусельского хозяйства, промышленное и торговли Тосканы.
В истории Италии XV век был временем решительных сдвигов ввоенном деле и прежде всего в области применения огнестрельного оружия.
Военная техника и необходимость ее освоения натолкнулиЛеонардо на ряд технических открытий Вынужденный заниматься военнымиизобретениями, Леонардо, который жил в годы раздиравших его родину междоусобныхвойн, не мог скрыть своего отрицательного отношения к войне, как таковой4едаром он называет ее в одной из своих записей «самым зверским безумием».
Знакомясь с бесчисленными техническими рисунками Леонардо,невольно задаешь себе вопрос почему подавляющее их число не было использовано? Леонардосмотрел в будущее, и, как гениальный человек, он опередил свою эпоху, поставивряд таких научных проблем, разрешение которых стало возможным лишь на основеразвитой промышленной техники XIX века. Большинство из того, что Леонардонабрасывал пером и итальянским карандашом, было неосуществимо средствамитехники XV века.
/>Александро Вольта
Биография Александро Вольта
Всем нам знакома такая обиходная вещь, как напряжение в 220или 127 вольт. Но почему же единица измерения напряжения названа именемитальянского ученого, жившего так много лет назад?
Вольта родился 18 февраля 1745 года в итальянском городеКомо. Он принадлежал к древнему аристократическому роду. Уже во время учебыстали очевидны его уникальные способности.
В 1768 году Вольта много поработал и головой и руками. Вдвоемс Гаттони они изучали теоретические трактаты, ладили приборчики и ставили опыты.Сенсацией года среди жителей Комо стал первый в городе громоотвод, которыйдрузья смонтировали на шпиле башенки родного дома Порто-Нуове. Вот так Вольта,судачили соседки, такое видим в первый раз!
В плохую погоду под действием полученного шестомэлектрического заряда начинал звенеть колокольчик, приделанный к громоотводу поспособу, указанному Франклином. Инструмент с трезвоном назвали «метеорологическойгармоникой», ведь на нем наигрывало само небо. А Вольта еще больше заболелжеланием получать информацию о погоде, научив природу говорить понятным длясебя языком. На звон выходили жители соседних домов, с удивлением слушалисигнал, а друзья с башни смотрели и радовались вниманию, которым пользовалосьих изобретение.
24 года он защитил диссертацию, предметом которой сталоусовершенствование конструкции «лейденской банки» — простейшегоэлектроконденсатора.
В этой рукописной диссертации уже нет голых умозрений,только факты. Как влияет на электризацию сферы обмазка глиной, смолой или лаком?Зависят ли электрические качества палки от нагрева, окраски, упругости? Какоеэлектричество лучше: полученное трением, ударом, сжатием или надпиливанием? Многопозже Фарадей продолжит эту работу и повторит выводы Вольты. Наконец, гвоздьдиссертации — дисковая машинка трения, хитрость которой в ее полной древесности!Стойки, диск, ручки — все древесное, обточенное, промасленное, отшлифованное иотлакированное, даже в масле проваренное, ничего, кроме древесины!«Надо ж,- ахали люди ученые и неученые, — искры из дерева! Неужто в дереве скрытэлектрический огонь?» — «Подождите, у меня и вода загорится», — ронялдовольный самоучка, даже не подозревая, насколько скоро его пророчествосбудется.
Электрофор
Самым важным для Вольты событием 1775 года оказалосьсоздание электрофора. Положение молодого регента было неустойчивым, до зарезунадо было прославиться чем-то вещественным, на бумажных прожектах долго непродержишься.
Что ж такое электрофор? Железное блюдечко, на нем «Солянаяпластинка, сверху вторая лепешка из железа с деревянной ручкой и в придачумаленькая лейденская баночка — пузырек, обложенный фольгой, и с проволочкой,торчащей через пробку. О чем же писал Вольта, тянувшийся к знаменитостям, какбабочка к свету? Он с восторгом обнаружил аналогию между печными двигателями,механическим и электрическим. Надо всего лишь похлестать кошачьей шкуркойсмоляной диск (это раз), затем наложить на отрицательно наэлектризованную смолуметаллический диск (это два). Металлический диск наэлектризуется но влиянию — »плюс" у смолы, «минус» с другой стороны, теперь касаемсяпальцем и уводим минус в землю (это три), а затем поднимаем железный кружок заизоляционную ручку и снимаем с него электрический остаток, то есть плюсы (эточетыре). Полученные заряды можно использовать в своих целях: извлечь искру втемноте, переправить в лейденскую банку.
До сих пор по той же четырехзвенной технологии работаютмногие электростатические машины — от школьных приборов до индустриальныхгигантов. Вольта прекрасно понимал фундаментальность сделанного, уж он-тоотчетливо сознавал, насколько прост, а потому жизнен предложенный им методэлектризации. Повторяя ту же процедуру несчетное число раз, можно было питатьэлектричеством любого желающего.
Как измеряли электричество до тех пор? Сначала по сотрясениютела, по свечению извлекаемой искры, по ее длине. Потом Рихман придумалуказатель, чтоб «распознавать, больше или меньше градусов в той или инойэлектрической массе». Льняную нитку подвешивали на столбике, стоявшемторчком, заряжали и судили о степени зарядки по отклонению.
Вот в эту сферу занятий метеором ворвался самоуверенныйВольта.
Микроэлектрометр с конденсатором
Сначала Вольта доделал прибор Генли, улучшив шкалу: деленияуплотнялись по мере удаления нитки от вертикали. Ведь при малых отклонениях ониросли вместе с зарядом, а больше 20-30 градусов увеличивались гораздомедленнее, так что прибор занижал показания. А потом Вольта предложил заменитьшарики тонкими соломинками: почти невесомые, они легко разлетались даже прималых зарядах. И воспроизводимость показаний разных конструкций оказаласьотличной, так что в разных лабораториях одни и те же опыты наконец-то началидавать одинаковые результаты. Соломинки Вольты продолжали идею, рожденнуюниточкой Рихмана!
Вольта построил лампу на этом горючем газе, которыйзаключался в специальном сосудике, а к лампе еще эвдиометр для определениякачества газа, то есть его состава. Кстати, ученый на 167 лет опередилпромышленность: только в 1947 году флорентийская фирма построила в Пьетрамалемаленькую установку для добычи метана, повесив для туристов мемориальную доскуоб открытии этого месторождения знаменитым Вольтой.
А в ноябре де Тинан из Страсбурга длинно и взволнованноделится наблюдениями, которые были сделаны с помощью прибора Вольты. Бутылкавроде бы уже полностью разряжена (речь идет о лейденской банке), но если к нейприкоснуться монетой, которую держать рукой в кожаной перчатке, то удается еще15-20 раз отсасывать электричество из вроде бы пустого сосуда!
Вот оно, наблюдение конденсаторного эффекта! Чуть позднееВольта повторит опыт де Тинана, разберется в физике процесса, а потом предложитмиру замечательный микроэлектрометр с конденсатором. Что же сделал Барбье деТинан? Он касался заряженной банки монетой, на нее перетекала часть заряда, изземли через ноги в руку натекал заряд другого знака, который по индукции черезперчатку подсасывал из банки на монету еще больше электричества, и емкостьтакой композиции существенно вырастала. Потом заряженная монета отсоединялась иотдавала заряд столу, стене, например. И снова цикл разрядки можно повторять.
А что сделал Вольта по размышлении? Он заменил монетуголовкой электрометра, а потом касался головки изолированной рукой. С банки наголовку прибора натекал повышенный заряд, и соломинки широко раздвигались! Новместо руки можно приближать к головке прибора любое заземленное проводящеетело, например медную пластинку, обмазанную шеллаком или клеем. Так родилсяприбор с конденсатором, имеющий рекордную чувствительность.
В 1775 году он стал профессором университета в своем родномгороде, но уже через три года был приглашен в университет города Па-вии,считавшийся одним из лучших в Италии. Там он проработал до 1799 года и дажестал ректором университета.
Однако, вынужденный уйти в отставку по политическим причинам.Вольта покинул Павию и переехал в Париж, где продолжал преподавать и заниматьсянаучными исследованиями. Только после того, как Северная Италия стала частьюФранции, Вольта вернулся в Павию и снова стал ректором университета. В 1815году он окончательно вышел в отставку и переехал в Комо."Вольтов столб"
Основная сфера его научных интересов — всестороннее изучениеэлектрических явлений. Прочитав книгу итальянского ученого-физиолога ЛуиджиГальвани, в которой доказывалось существование «животного электричества»,Вольта занялся проверкой и уточнением его экспериментов.
Вскоре он пришел к выводу, что никакого «животногоэлектричества», о котором писал Гальвани, не существует. Ток появляетсялишь при соприкосновении двух разнородных металлов, разделенных влажнойпрокладкой, а лягушка является лишь чувствительным индикатором тока, наподобиесверхчувствительного электроскопа.
Но Гальвани не согласился с этим и показал, что сокращениемышц может происходить и тогда, когда соприкасаются две мышцы или мышца и нерв.Эти опыты подтвердили наличие в мышцах электрических импульсов.
Вольта проделал множество опытов, пропуская ток через самыеразнообразные ткани и органы. И всюду он видел одно и то же — живой организмтак или иначе отвечает на раздражение током. В результате ученый пришел квыводу, что «электричество может быть получено и без участия живой материи».
Так в поисках возражений Гальвани Вольта пришел к своему замечательномуоткрытию — сконструировал «вольтов столб» — первый в историихимический источник постоянного тока. «Этот столб, составленный измедного, цинкового и влажного суконного кружков, составляет снаряд, чуднеекоторого никогда не изобретал человек». Так писал об этом открытиифранцузский ученый Араго, написавший первую биографию Вольты.
Но изобретение итальянского ученого вовсе не было научнымкурьезом. Оно дало в руки исследователей надежный источник постоянного тока сдостаточно долгим временем действия.
Работая с электрической батареей, Вольта обнаружил, чтоэлектрический ток разлагает воду на газообразные водород и кислород. Позже этоявление получило название электролиза к положило начало еще одной науке — электрохимии.Вскоре работы Вольты привели к новым открытиям. Повторяя его путь, английскийхимик и физик Гэмфри Деви получил металлические натрий и калий.
О значении этих открытий свидетельствует хотя бы тот факт,что все современные элементы питания — лишь результат усовершенствования того,первого, который в свое время создал Вольта. Любопытно, что в знак уважения кученому — его сопернику этот элемент позже был назван гальваническим.
Вольта уже давно хотел реализовать контактное электричествов эффектном приборчике. Но вот незадача, сколько ни набирай разных дисков встопку или проводов в цепь, останется только разность потенциалов крайней пары.Похоже, что все пары надо изолировать, чтоб не замыкались друг на друга, но вто же время их надо бы электрически соединить, чтоб суммировать напоры. Сталобыть, нужны прокладки из сукна, смоченные водой или кислотой: проводят иизолируют одновременно! Только и всего! В декабре 1799 года столб заработал.
Собственно, все было готово. Уже давно: в девяносто третьемзаработала одна пара, через пять лет дубликатор Никольсона помог исключитьживотные ткани, и вот столб, то есть мною пар, соединенных последовательно.
В марте 1800 года из Комо ушла статья к Бэнксу, почти 30страниц хорошо изложенного текста. Название — «Об электричестве,возбуждаемом простым соприкосновением простых проводящих веществ». Приборназывался «искусственным электрическим органом» по аналогии с органоместественным у рыбы ската.
В 1801 году Вольта повторил свои опыты с построенным им«столбом» во Французском институте (Академии наук), за что получилграфское достоинство и звание сенатора Италии. Через два года русский физик В.В.Петров изготовил «столб», состоявший из 4200 пар кружков. Экспериментына этой установке позже привели его к открытию электрической дуги.
Но спор Гальвани и Вольты на этом не закончился. Гальванипродолжал отстаивать свою точку зрения, согласно которой все живые организмысами являются источниками тока. Вольта также получал все новые доказательствасвоей правоты. Время рассудило этот научный спор и примирило обоих крупныхученых. Оказалось, что они оба были правы. Но Гальвани был физиологом, а Вольта- физиком, и каждый из них исследовал это многогранное явление со своей стороны.
Действительно, ученые вскоре пришли к выводу, что всепроцессы, протекающие в живых организмах, связаны с электрическими явлениями. Ихисследования стали основой новой науки — электрофизиологии.