Міністерство загальної та професійної освіти РФ
Південно-Уральський державний університет
Факультет Сервісу і Легкої Промисловості
Курсова робота
З дисципліни "Інформатика"
На тему "Італійські винаходи"
Керівник:
Горенков А.В.
Виконав:
студент гр.С. - 152
ШАШІН С.С.
Челябінськ 2009
Зміст
Леонардо да Вінчі
Біографія Леонардо да Вінчі
Наукова думка Леонардо
Відкриття Леонардо в області техніки
Олександро Вольта
Біографія Олександро Вольта
Електрофор
Мікроелектрометр з конденсатором
"Вольтів стовп"
Леонардо да Вінчі
Біографія Леонардо да Вінчі
Леонардо народився в 1452 році в селі Анкиано поблизу містечка Вінчі. Його молоді роки пройшли у Флоренції, яка тоді була ще центром нової, гуманістичної думки, передового реалістичного мистецтва. Тут склався творчий образ Леонардо-художника і вченого. Навчання в майстерні Андpea Верроккіо, спілкування з такими великими вченими, як Тосканеллі і пізніше Почали, визначили міцний зв'язок Леонардо з кращими традиціями реалістичного мистецтва і з самими передовими науковими ідеями століття. В кінці 70-х років XV століття Леонардо виступає вже як цілком самостійний живописець і вчений.
Але надалі доля складається несприятливо для великого майстра.
На кінець XV століття в Італії назрівають тривожні і грізні події. Закінчується історія вільних міст, колишніх колискою нової, передової культури. Взяття Константинополя турками в 1453 році підірвало у великій мірі торгівлю, і ремесло найбільших італійських міст а остаточний удар нанесла їм переміщення основних торгових шляхів з Середземного моря в Атлантичний океан, що послідувало за відкриттям Америки. Посилювалася феодальна реакція, загострювалися чвари між італійськими князівствами: Італія страждала від нашестя іноземців.
Леонардо не міг не бачити важких лих, навислих над Італією і загрожували нової, передової культури, гарячим поборником якої він був. Але він був безсилий розібратися в глибоких соціальних причинах того, що відбувається.
Доля Леонардо була трагічна. Його ідеї виросли на грунті великого суспільного і культурного руху Відродження, справжнім творцем якого був народ, сам Леонардо все життя прагнув зробити науку і мистецтво знаряддям. людського щастя, знаряддям творення, будівництва життя. Але в умовах наступаючого соціальної кризи мислитель бачив, як руйнуються його надії.
Переважна більшість леонардовские рукописів знаходилося під спудом і залишалося невідомим громадськості аж до 1797 року, коли італієць Вентурі вперше зробив про них повідомлення на засіданні відділення фізичних і математичних наук французького Національного інституту. І коли в подальшому вчені взялися систематично вивчати рукописна спадщина Леонардо, то відразу стало ясно, що його манускрипти представляють найбільший науковий інтерес і що в них є безліч таких спостережень і відкриттів, які передбачили наукові досягнення не тільки XVII - XVIII, але і XIX - XX століть.
За рідкісними винятками, Леонардо не вдалося звести свої наукові нотатки із записних книжок у зв'язкові трактати. Це було лише частково зроблено вченими XIX-XX століть, які приступили до систематизації його наукової спадщини з окремих дисциплін. Сам же майстер не пішов далі фрагментарних, швидкоплинних записів. При тодішньому рівні науки більшого він не зміг дати.
Наукова думка Леонардо
Діапазон наукової думки Леонардо воістину безмежний. Він з однаковим успіхом займався анатомією, фізіологією, зоологією, біологією, ботанікою, геологією, географією (включаючи і фізичну географію), топографією, космографією, чистої механікою, гідравлікою, гідромеханікою, океанографією, акустикою, оптикою, термологіей, фізикою, астрономією, математикою і всіма видами техніки, включаючи інженерію, машинобудування і льотну справу. Міркування в будь-який з цих областей Леонардо супроводжує вражаючими по своїй точності малюнками, вперше використовуючи останні як потужний засіб наукового тлумачення і як наочну ілюстрацію до тексту. Він вивчає ріст рослин і дерев, течія річок, рух хвиль, рівновагу рідин, освіта грунту, політ птахів, атмосферні явища, приплив і відлив, скам'янілості, кровообіг, фізичні, біологічні, оптичні, математичні та астрономічні закони. Він відкидає можливість perpetuum mobile, пояснює до Галілея падіння тіл, натяг нитки, укріпленої за два кінці, опорні реакції косо поставленого стрижня, визначає коефіцієнт тертя, смутно передбачає в механіці принцип можливих переміщень, приходить до встановлення пропорційності швидкостей часи, визначає до Коммандіно і Мавроліка центри тяжіння тіл і, зокрема, піраміди, наближається у статиці до поняття статистичного моменту, вивчає закони руху морських хвиль і проводить аналогію між поширенням хвиль, з одного боку, звуку та світла - з іншого, аналізує в найдрібніших деталях політ птахів, згадує про диффракции світла, спостерігає явища капілярності, дає правильне тлумачення попелястого світла місяця до Местлина (1596), вивчає закони філлотаксису до Броуна (1658), формулює основні принципи теорії скам'янілостей, приходить до представлений про безмежність простору, множинності світів і тотожне землі і небесних світил, конструює складні прилади та апарати.
Відкриття Леонардо в області техніки
Як технік, Леонардо чуйно відгукувався на запити сучасного йому виробництва. Його думка прагнула завоювати повітря і підводні глибини Він винаходить верстати для вітья мотузок, прядки, машини для стрижки сукна бурові інструменти, конічні млини для розтирання фарб, горизонтальні турбіни, блоки й лебідки найрізноманітніших типів, токарні верстати, машини для виготовлення дерев'яних труб, машини для насічки напилків і пив і нарізки гвинтів, машини для прокатки золота і штампів монет, особливий тип млини з рухливою верхньою частиною, землечерпалку одноколісний тачку, парашут, водолазні пристосування, рятувальні пояси. Він проектує гелікоптер і літальний апарат. Він розробляє особливі способи очищення гаваней і приготування опуклих і увігнутих дзеркал і різні способи застосування архимедова гвинта. Він нападає на мис про використання маятника і стисненого повітря для вимірювання часу, його геніальному уяві вже ввижається ідея пропелера. Відкриття Леонардо в області техніки зберігають своє значення не тільки для XV століття, але для більш пізнього часу, коли технічна думка досягла незрівнянної більшої зрілості. Він робить науку утилітарною в справжньому значенні цього слова, часто-густо обганяючи своїми винаходами технічні можливості епохи.
Видатних результатів досяг Леонардо і в галузі гідротехніки. Відомо, що в 1494-1498 роках він керував будівництвом каналу Мартезана причому довів його до внутрішнього рову Мілана. Чимало зробив Леонардо для удосконалення системи шлюзів. На жаль, найзначніші його гідротехнічних проектів залишилися нездійсненими: пізній проект з'єднання Сони і Луари (від Макона до Тура або Блуа), проект каналів у Вальтелінской долині (для перевезення товарів водним шляхом в Німеччині та проекти каналів у долині річки Арно, зокрема проект каналу від Флоренції до Пізи і Ліворно (через Прато - Пістойю - Серравалле - озеро Сесто Якби проекти каналів в долині Арно були втілені в життя, то вони сприяли б швидкому підйому сільського господарства, промислове і торгівлі Тоскани.
В історії Італії XV століття було часом рішучих зрушень у військовій справі і перш за все в галузі застосування вогнепальної зброї.
Військова техніка та необхідність її освоєння наштовхнули Леонардо на низку технічних відкриттів Вимушений займатися військовими винаходами, Леонардо, який жив у роки роздирали його батьківщину міжусобних воєн, не міг приховати свого негативного ставлення до війни, як такої 4едаром він називає її в одній зі своїх записів " самим звірячим безумством ".
Знайомлячись з незліченними технічними малюнками Леонардо, мимоволі задаєш собі питання чому переважна їх кількість не було використано? Леонардо дивився в майбутнє, і, як геніальна людина, він випередив свою епоху, поставивши ряд таких наукових проблем, вирішення яких стало можливим лише на основі розвиненої промислової техніки XIX століття. Більшість з того, що Леонардо накидав пером і італійським олівцем, було нездійсненно засобами техніки XV століття.
Олександро Вольта
Біографія Олександро Вольта
Усім нам знайома така повсякденна річ, як напруга в 220 або 127 вольт. Але чому ж одиниця виміру напруги названа ім'ям італійського вченого, який жив так багато років тому?
Вольта народився 18 лютого 1745 року в італійському місті Комо. Він належав до стародавнього аристократичного роду. Вже під час навчання стали очевидні його унікальні здібності.
У 1768 році Вольта багато попрацював і головою і руками. Удвох з Гаттоні вони вивчали теоретичні трактати, ладнали приборчики і ставили досліди. Сенсацією року серед жителів Комо став перший в місті громовідвід, який друзі змонтували на шпилі башточки рідного дому Порто-Нуова. Ось так Вольта, подейкували сусідки, таке бачимо в перший раз!
У погану погоду під дією отриманого шостому електричного заряду починав дзвеніти дзвоник, прироблений до громовідводу за способом, вказаним Франкліном. Інструмент з дзвінками його назвали "метеорологічної гармонікою", адже на ньому награвав саме небо. А Вольта ще більше захворів бажанням отримувати інформацію про погоду, навчивши природу говорити зрозумілою для себе мовою. На дзвін виходили жителі сусідніх будинків, з подивом слухали сигнал, а друзі з вежі дивилися і раділи увазі, яким користувалося їхній винахід.
24 роки він захистив дисертацію, предметом якої стало удосконалення конструкції "лейденської банки" - найпростішого електроконденсаторів.
У цій рукописної дисертації вже немає голих умоглядів, тільки факти. Як впливає на електризацію сфери обмазка глиною, смолою або лаком? Залежать чи електричні якості палиці від нагріву, забарвлення, пружності? Яке електрику краще: отримана тертям, ударом, стисканням або надпіліваніем? Значно пізніше Фарадей продовжить цю роботу і повторить висновки Вольти. Нарешті, цвях дисертації - дискова машинка тертя, хитрість якої в її повній деревного! Стійки, диск, ручки - все деревна, обточені, промаслені, відшліфоване і полакованої, навіть у маслі проварене, нічого, крім деревини! "Треба ж, - ахали люди вчені і невчені, - іскри з дерева! Невже в дереві прихований електричний вогонь? " - "Почекайте, у мене і вода загориться", - кидав задоволений самоук, навіть не підозрюючи, наскільки скоро його пророцтво збудеться.
Електрофор
Найважливішим для Вольти подією 1775 виявилося створення електрофор. Положення молодого регента було нестійким, до зарізу треба було прославитися чимось речовим, на паперових прожектах довго не протримаєшся.
Що ж таке електрофор? Залізне блюдечко, на ньому "Соляна платівка, зверху другий корж із заліза з дерев'яною ручкою і на додачу маленька лейденська баночка - бульбашка, обкладений фольгою, і з дротиком, що стирчить через пробку. Про що ж писав Вольта, що тягнувся до знаменитостей, як метелик до світла? Він із захопленням виявив аналогію між пічними двигунами, механічним і електричним. Треба всього лише похлестать котячої шкіркою смоляний диск (це раз), потім накласти на негативно наелектризовану смолу металевий диск (це два). Металевий диск наелектризується але впливу - "плюс" у смоли, "мінус" з іншого боку, тепер торкаємося пальцем і відводимо мінус у землю (це три), а потім піднімаємо залізний гурток за ізоляційну ручку і знімаємо з нього електричний залишок, то є плюси (це чотири). Отримані заряди можна використовувати у своїх цілях: витягти іскру в темряві, переправити до лейденську банку.
До цих пір з тієї ж чотириланкової технології працюють багато електростатичні машини - від шкільних приладів до індустріальних гігантів. Вольта чудово розумів фундаментальність зробленого, вже він-то чітко усвідомлював, наскільки простий, а тому життєві запропонований ним метод електризації. Повторюючи ту ж процедуру незліченну кількість разів, можна було живити електрикою будь-якого охочого.
Як вимірювали електрику до тих пір? Спочатку по струсу тіла, за світінням витягуваної іскри, по її довжині. Потім Ріхман придумав покажчик, щоб "розпізнавати, більше або менше градусів в тій чи іншій електричної масі". Лляну нитку підвішували на стовпчику, що стояв сторчма, заряджали і судили про ступінь зарядки за відхиленням.
Ось в цю сферу занять метеором увірвався самовпевнений Вольта.
Мікроелектрометр з конденсатором
Спочатку Вольта доробив прилад Генлі, поліпшивши шкалу: ділення ущільнювалися в міру віддалення нитки від вертикалі. Адже при малих відхиленнях вони росли разом із зарядом, а більше 20-30 градусів збільшувалися набагато повільніше, так що прилад занижував свідчення. А потім Вольта запропонував замінити кульки тонкими соломинками: майже невагомі, вони легко розліталися навіть при малих зарядах. І відтворюваність показань різних конструкцій виявилася відмінною, так що в різних лабораторіях одні й ті ж досліди нарешті почали давати однакові результати. Соломинки Вольти продовжували ідею, народжену ниточкою Рихмана!
Вольта побудував лампу на цьому пальному газі, який полягав у спеціальному судини, а до лампи ще евдіометр для визначення якості газу, тобто його складу. До речі, вчений на 167 років випередив промисловість: тільки в 1947 році флорентійська фірма побудувала в Пьетрамале маленьку установку для видобутку метану, повісивши для туристів меморіальну дошку про відкриття цього родовища знаменитим Вольтою.
А в листопаді де Тінан зі Страсбурга довго і схвильовано ділиться спостереженнями, які були зроблені за допомогою приладу Вольти. Пляшка начебто вже повністю розряджена (мова йде про лейденської банку), але якщо до неї доторкнутися монетою, яку тримати рукою в шкіряній рукавичці, то вдається ще 15-20 разів відсмоктувати електрику з начебто порожнього судини!
Ось воно, спостереження конденсаторного ефекту! Трохи пізніше Вольта повторить досвід де Тіна, розбереться у фізиці процесу, а потім запропонує світу чудовий мікроелектрометр з конденсатором. Що ж зробив Барб'є де Тінан? Він стосувався зарядженої банки монетою, на неї перетікала частина заряду, з землі через ноги в руку натікало заряд іншого знака, який по індукції через рукавичку підсмоктується з банки на монету ще більше електрики, і ємність такої композиції істотно виростала. Потім заряджена монета єднувалася і віддавала заряд столу, стіні, наприклад. І знову цикл розрядки можна повторювати.
А що зробив Вольта по роздумі? Він замінив монету головкою електрометра, а потім стосувався головки ізольованою рукою. З банки на голівку приладу натікало підвищений заряд, і соломинки широко розсувалися! Але замість руки можна наближати до голівки приладу будь заземлене провідне тіло, наприклад мідну платівку, обмазану шелаком або клеєм. Так народився прилад з конденсатором, який має рекордну чутливість.
У 1775 році він став професором університету в своєму рідному місті, але вже через три роки був запрошений в університет міста Па-вії, що вважався одним з кращих в Італії. Там він пропрацював до 1799 і навіть став ректором університету.
Однак, змушений піти у відставку з політичних причин. Вольта покинув Павію і переїхав до Парижа, де продовжував викладати і займатися науковими дослідженнями. Тільки після того, як Північна Італія стала частиною Франції, Вольта повернувся в Павії і знову став ректором університету. У 1815 році він остаточно вийшов у відставку і переїхав в Комо.
"Вольтів стовп"
Основна сфера його наукових інтересів - всебічне вивчення електричних явищ. Прочитавши книгу італійського вченого-фізіолога Луїджі Гальвані, в якій доводилося існування "тваринної електрики", Вольта зайнявся перевіркою та уточненням його експериментів.
Незабаром він прийшов до висновку, що ніякого "тваринної електрики", про який писав Гальвані, не існує. Струм з'являється лише при зіткненні двох різнорідних металів, розділених вологою прокладкою, а жаба є лише чутливим індикатором струму, на зразок надчутливого електроскопа.
Але Гальвані не погодився з цим і показав, що скорочення м'язів може відбуватися й тоді, коли стикаються дві м'язи або м'яз і нерв. Ці досліди підтвердили наявність у м'язах електричних імпульсів.
Вольта виконав безліч дослідів, пропускаючи струм через найрізноманітніші тканини і органи. І всюди він бачив одне і те ж - живий організм так чи інакше відповідає на подразнення струмом. У результаті вчений прийшов до висновку, що "електрика може бути отримано і без участі живої матерії".
Так у пошуках заперечень Гальвані Вольта прийшов до свого чудовому відкриття - сконструював "вольтів стовп" - перший в історії хімічне джерело постійного струму. "Цей стовп, складений з мідного, цинкового та вологого суконного гуртків, становить снаряд, чудніше якого ніколи не винаходив людина". Так писав про це відкриття французький вчений Араго, який написав першу біографію Вольти.
Але винахід італійського вченого зовсім не було науковим курйозом. Воно дало в руки дослідників надійне джерело постійного струму з досить довгим часом дії.
Працюючи з електричною батареєю, Вольта виявив, що електричний струм розкладає воду на газоподібні водень і кисень. Пізніше це явище отримало назву електролізу до поклало початок ще одній науці - електрохімії. Незабаром роботи Вольти призвели до нових відкриттів. Повторюючи його шлях, англійський хімік і фізик Гемфрі Деві отримав металеві натрій і калій.
Про значення цих відкриттів свідчить хоча б той факт, що всі сучасні елементи живлення - лише результат удосконалення того, першого, який свого часу створив Вольта. Цікаво, що на знак поваги до вченого - його суперникові цей елемент пізніше був названий гальванічним.
Вольта вже давно хотів реалізувати контактна електрику в ефектному приборчике. Але от біда, скільки не набирай різних дисків в стопку або проводів в ланцюг, залишиться тільки різниця потенціалів крайньої пари. Схоже, що всі пари треба ізолювати, щоб не замикалися один на одного, але в той же час їх треба було б електрично з'єднати, щоб підсумувати напори. Стало бути, потрібні прокладки з сукна, змочені водою або кислотою: проводять і ізолюють одночасно! Тільки і всього! У грудні 1799 стовп заробив.
Власне, все було готове. Вже давно: у дев'яносто третьому заробила одна пара, через п'ять років дублікатор Нікольсона допоміг виключити тваринні тканини, і ось стовп, тобто мною пар, з'єднаних послідовно.
У березні 1800 з Комо пішла стаття до Бенксі, майже 30 сторінок добре викладеного тексту. Назва - "Про електриці, які порушуються простим зіткненням простих провідних речовин". Прилад називався "штучним електричним органом" за аналогією з органом природним у риби ската.
У 1801 році Вольта повторив свої досліди з побудованим їм "стовпом" у Французькому інституті (Академії наук), за що отримав графський титул і звання сенатора Італії. Через два роки російський фізик В.В. Петров виготовив "стовп", що складався з 4200 пар гуртків. Експерименти на цій установці пізніше привели його до відкриття електричної дуги.
Але суперечка Гальвані і Вольти на цьому не закінчився. Гальвані продовжував відстоювати свою точку зору, згідно з якою всі живі організми самі є джерелом струму. Вольта також отримував все нові докази своєї правоти. Час розсудив цей науковий спір і примирило обох великих вчених. Виявилося, що вони обидва були праві. Але Гальвані був фізіологом, а Вольта - фізиком, і кожен з них досліджував це багатогранне явище зі свого боку.
Дійсно, вчені незабаром прийшли до висновку, що всі процеси, що протікають в живих організмах, пов'язані з електричними явищами. Їх дослідження стали основою нової науки - електрофізіології.