Wspaniay wiat z odrobin bioniki Zuzanna Bakua uczennica

„Wspaniały świat z odrobiną bioniki” Zuzanna Bakuła uczennica kl. IIIa PG w Wachu

Wybór tematu, określenie celów. Wrzesień i październik były miesiącami, kiedy zastanawiałam się nad wyborem tematu, który najbardziej by mi odpowiadał. Również w tym czasie zajmowałam się określaniem tego co zamierzam przygotować i w jaki sposób to przedstawić.

Gromadzenie informacji dotyczących pojęcia bioniki. W listopadzie i grudniu poznawałam pojęcie bioniki. Poszerzałam swoją wiedzę w tej dziedzinie. Poznawałam sposoby jakie stosuje się w bionice. Był to także czas, kiedy wyszukiwałam i analizowałam budowę roślin i zwierząt, aby wiedzieć, w jaki sposób ich cechy zostały przetransformowane na rozwiązania techniczne.

Przygotowanie fotoprezentacji i fotogazetki na temat wykorzystania cech roślin i zwierząt w bionice. Styczeń i luty – był to czas, w którym zebrane wcześniej informacje i materiały wykorzystywałam do stworzenia prezentacji w formie elektronicznej, a także gazetki, którą w późniejszym czasie zawiesiłam w sali biologicznej. Informacje wcześniej zebrane posłużyły do stworzenia, według mnie, bardzo ciekawej relacji w dziedzinie bioniki.

Uogólnienie wiadomości. Przedstawienie fotoprezentacji. Marzec i kwiecień – wtedy segregowałam zebrane informacje oraz uszczegółowiałam je, wprowadzałam korekty i inne poprawki. W tym również czasie zaprezentowałam fotoprezentację i fotogazetkę, które wcześniej wykonałam.

Prezentacja „Zwierzęta oraz rośliny i ich związek z bioniką”

Bionika - interdyscyplinarna nauka badająca budowę i zasady działania organizmów oraz ich adaptowanie w technice (zwłaszcza w automatyce) i budowie urządzeń technicznych na wzór organizmu. Stara się poznawać i wykorzystać procesy sterujące działaniem organizmów w różnych działach techniki, głównie w automatyce, elektronice i mechanice.

Biomimetyka – potrzeby człowieka Badania biomimetyki nie ograniczają się tylko do obserwacji biologicznej struktury, ale raczej wdrożenie jej rozwiązań dla potrzeb człowieka. Najpierw naukowców intryguje, jak zwierzę może wykonać taką czy inną funkcję. Jak to się dzieje? Później jak wykorzystać to w praktyce. Natura traktowana jest jak źródło osiągniętych już rozwiązań zoptymalizowanych w czasie ewolucji.

Sposoby badań w bionice Można wyróżnić trzy sposoby badań biologicznych prowadzących do nowej technologii: naśladowanie naturalnych metod wytwarzania związków chemicznych, by utworzyć nowe, imitowanie mechanizmów znalezionych w naturze (rzepy z ich haczykami i pętelkami zaprojektowano na wzór koszyczków kwiatowych łopianu), studiowanie zasad organizacyjnych społecznego zachowania organizmów, takich jak stadne zachowanie ptaków, pszczół lub mrówek.

Humbak Pomimo obecności olbrzymich płetw piersiowych, humbaki są w stanie wykonywać pod wodą skomplikowane akrobacje i błyskawicznie zmieniać kierunek poruszania się.

Wzorowany na humbaku helikopter Rotor śmigłowca odpowiada za zapewnienie siły ciągu, kontrolę kierunku oraz prędkości. Gdy wirnik się obraca, jego łopata, która porusza się w tym samym kierunku, co śmigłowiec, szybciej przesuwa się do przodu niż łopata poruszająca się w kierunku przeciwnym. Ta różnica w prędkości powoduje powstawanie turbulencji, wibracji oraz jest przyczyną niestabilności. Te niekorzystne zjawiska nabierają na sile przy szybkim locie i zmianach kierunku. Cechą jaką wykorzystano jest szybka możliwość zmiany kierunku poruszania się humbaków i wykonywanie akrobacji.

Dziób zimorodka Ptak ten nurkuje w wodzie niemal bez plusku. Aby schwytać smaczny kąsek, zimorodek potrafi zanurkować, prawie nie rozpryskując wody. Zastanawiał się, co sprawia, że zimorodek z taką łatwością adaptuje się do zmiany środowiska — najpierw pruje powietrze, które stawia niezbyt duży opór, a zaraz potem wodę, której opór jest wielokrotnie większy.

Wzorowany na dziobie zimorodka przód lokomotywy Pociągi z lokomotywami przypominającymi dziób zimorodka wyjeżdżają z tuneli bezgłośnie. Później inżynierowie projektując inne lokomotywy, jeżdżące z dużą prędkością, wzorowali się na lokomotywach Shinkansen, a więc na dziobie zimorodka. Konstruktorzy postanowili zmienić przód pociągu i nadać mu kształt dziobu zimorodka. Teraz superekspres porusza się o 10 procent szybciej i zużywa o 15 procent mniej prądu. Ponadto udało się o 30 procent zmniejszyć współczynnik oporu powietrza, dzięki czemu podczas przejazdu przez tunel nie słychać już potężnego dudnienia. Wykorzystano tutaj budowę dziobu zimorodka i to, że przy zmianie środowiska z jednego do drugiego robi to bezgłośnie.

Motyle coraz częściej okazują się być źródłem inspiracji dla technologii. Nieregularne warstwy ich skrzydeł mają szerokie zastosowanie w tworzeniu ekranów czy wyświetlaczy gdzie zauważono ich przydatność.

Wzorowane na motylach ekrany i wyświetlacze Niemieccy naukowcy z Karlsruhe Institute of Technology odkryli, że nieregularne, nanoskopowe struktury skrzydeł motyla eliminują większość refleksów świetlnych pod każdym kątem, co może być zbawienne dla wszelkich przenośnych wyświetlaczy, gdzie oślepienie przez odbijające się promienie słoneczne jest nagminne. Wykorzystano tu właśnie cechę nieregularnej budowy skrzydeł motyli.

Chrząszcze Pancerz jednego z gatunków brazylijskich chrząszczy składa się z idealnych fotonicznych kryształów. Dzięki swojej specyficznej budowie pancerz chrząszcza mieni się w słońcu wieloma odcieniami zieleni.

Wzorowany na chrząszczach komputer Dzięki pracom zespołu z University of Utah oraz dzięki chrząszczom, możliwa stanie się produkcja idealnych kryształów fotonicznych, która pozwolą na manipulowanie światłem i zbudowanie bardzo wydajnego fotonicznego komputera. Fotoniczne kryształy posłużą nie tylko do budowy optycznych komputerów. Przydadzą się również do stworzenia bardziej wydajnych ogniw słonecznych, posłużą jako katalizatory reakcji chemicznych, wejdą w skład miniaturowych laserów. Wykorzystano cechę tego, że pancerz tego owada mieni się w słońcu.

Pies To czworonożne zwierzę, które jest zwinne. Potrafi także zachować równowagę. Dzięki zauważeniu jego stabilności i szybkiemu powrotowi do równowagi zaczęto wykorzystywać jego zdolności przy tworzeniu robotów.

Wzorowany na psie robot Big Dog to czteronożny robot mobilny, który potrafi podnieść ciężar do 40 kg. Nogi zapewniają mu bardzo dobrą stabilność - robot nawet wytrącony z równowagi (np. podczas kopnięcia go), potrafi powrócić do optymalnego dla siebie położenia. Został zaprojektowany do celów militarnych. Przy jego tworzeniu wykorzystano budowę ciała psa i jego możliwość zachowania równowagi.

Gepard jest uznawany za najszybsze zwierzę lądowe na świecie, osiągające podczas sprintu prędkość 112– 120 km/h. Nazwa, jaką konstruktorzy z DARPA nadali jednemu ze swoich robotów, nie pozostawia wątpliwości co do jego najważniejszej cechy – czworonożna maszyna potrafi rozpędzić się do imponującej prędkości.

Wzorowany na gepardzie robot Cheetah Powstał na wzór zwierzęcia, które w krótkim czasie potrafi imponująco się rozpędzić. Cheetah ma osiągnąć prędkość 50 mil na godzinę (80, 5 km/h). Dla porównania, najszybszy człowiek Usain Bolt podczas 100 metrowego sprintu rozpędził się do 44, 7 km/h. Wykorzystano taką cechę jak: szybkość i zwinność zwierzęcia.

Ślimak Budowa kształtu ślimaka znalazła idealne zastosowanie w implancie ślimakowym. Jego budowa odpowiada temu urządzeniu i stworzono je właśnie na jego wzór.

Wzorowany na ślimaku implant ślimakowy Implanty ślimakowe są elektronicznymi protezami, które mają zastąpić nieczynne komórki zmysłowe w uchu wewnętrznym. Cały system składa się z części wszczepianej na stałe i mocowanej pod skórą w obrębie kości czaszki. Od tej części do ucha wewnętrznego – ślimaka, odchodzi wiązka miniaturowych elektrod, których zakończenia stymulują poszczególne grupy włókien nerwu słuchowego. Cechą jaką wykorzystano jest kształt i budowa ślimaka.

Szyszka Gdy jest ciepło szyszka otwiera się i wysypuje nasiona. Dzięki tej obserwacji stworzono odzież przystosowującą się do wahań temperatury poprzez zmianę kształtu.

Wzorowana na szyszce zmiana temperatury Eksperci z Uniwersytetu w Bath opracowali np. prototyp tkaniny, która reaguje na zmieniającą się temperaturę otoczenia. Za wzór posłużyła im sosnowa szyszka: otwiera się, gdy powietrze jest odpowiednio suche, a zamyka, gdy jest zimno i wilgotno. – Materiał składający się z mikroskopijnych łusek umożliwi swobodny przepływ powietrza. Uszyta z niego kurtka, w zależności od warunków atmosferycznych, będzie nas ogrzewać lub chłodzić. Wykorzystano cechę szyszki, która znalazła odpowiednie zastosowanie, gdy jest chłodno materiał się kurczy czyli zamyka, a gdy jest ciepło odpowiednio się rozkurcza pozwalając na przepływ powietrza czyli otwiera się.

Liście lotosu, dzięki swojej strukturze i właściwościom znalazły szerokie zastosowanie w pokryciach zewnętrznych zatrzymujących grzyb i glony. Badając ich budowę wykorzystano to do tworzenia różnego rodzaju farb czy impregnatów.

Wzorowane na liściach lotosu pokrycie stosowane do zewnętrznych ścian budynków Liście lotosu dzięki swoim właściwościom znalazły zastosowanie w pokryciach do ścian budynków dzięki czemu nie wchłaniają grzybów i glonów wewnątrz. Pokrycia te, tworzą nieprzemakalną powłokę, która wszystko zatrzymuje. Wykorzystano tu cechę liści lotosu które nie pochłaniają cieczy, grzybów, glonów itd. do wewnątrz.

Zachowania i ruchy zwierząt Zwierzęta są bardzo ruchliwe, zatem wykonują wiele ruchów i manewrów. Mają także charakterystyczne dla siebie zachowania. Często odczuwają i pokazują swoje emocje na dane zjawisko. Stosują odpowiednie ruchy w chwili, która wydaje im się odpowiednia.

Wzorowanie na zachowaniu i ruchach zwierząt i zastosowanie w animatronice Animatronika to pojęcie związane z tworzeniem efektów specjalnych, opierające się na sterowaniu obiektami (często są to kukły, lub inne modele), które do złudzenia przypominają obiekty rzeczywiste. Bardzo często obiekty sterowane za pomocą urządzeń elektromechanicznych. W rozwinięciu tego kierunku bardzo pomogło obserwowanie zwierząt. Cecha, którą tutaj wykorzystano to analizowanie zachowania i ruchów zwierząt.

Pelikany Ptaki te charakteryzują się następującymi cechami długi, prosty dziób, silnie grzbietobrzusznie spłaszczony, krótkie, grube nogi duże skrzydła doskonali lotnicy (zarówno w locie czynnym, jak i szybowcowym), często polują zespołowo. Mają budowę zbliżoną do budowy samolotu.

Wzorowany na pelikanach odrzutowiec Odrzutowiec to rodzaj samolotu, w którym ciąg wytwarzany jest bezpośrednio w silniku; zwykle stosuje się silniki turboodrzutowe, silniki rakietowe wykorzystywane są głównie w konstrukcjach eksperymentalnych lub jako napęd pomocniczy przy starcie. Do ich skonstruowania wykorzystano budowę pelikanów, ich kształt i objętość skrzydeł.

Gekon Naukowców z Kiel zainspirowały zwierzęta, które nawet mimo dość dużych rozmiarów potrafią poruszać się po pionowej ścianie czy nawet suficie, niezależnie od materiału jakim jest wyłożony i jego chropowatości. Muchom czy gekonom spacery bez obaw o przyciągnie ziemskie umożliwiają tysiące mikroskopijnych włosków pokrywających ich stopy i nogi, dzięki którym powstaje oddziaływanie elektrostatyczne.

Wzorowana na gekonie taśma O tym, że najdoskonalsze wzorce podsuwa nam natura przekonaliśmy się po raz kolejny dzięki naukowcom z Instytutu Zoologicznego z Kiel w Niemczech. Ich badania doprowadziły do stworzenia taśmy samoprzylepnej wielokrotnego użytku, mocniejszej od stosowanych obecnie, a wszystko dzięki inspiracji owadami i gadami. Korzystając z tego przykładu stworzona została z sylikonową imitacją włosków. W czasie prób okazało się, że jest ona dwa razy mocniejsza niż stosowane obecnie taśmy samoprzylepne. Po jej zerwaniu na powierzchni nie pozostają żadne lepkie ślady i co najlepsze, jeden kawałek taśmy może być użytkowany tysiące razy wciąż zachowując swoje właściwości. Cechę jaką wykorzystano są dobrze przylepne włoski na stopach i nogach gekonów, przez które występuje przyciąganie elektrostatyczne.

Szorstka skóra rekina Na pierwszy rzut oka skóra rekina wydaje się gładka. Ale gdyby można jej dotknąć — oczywiście bez narażania się — to przesuwając ręką w kierunku od ogona do głowy ryby, odkryłbyś, że jest szorstka. Niewielkie, pokryte żłobieniami łuski, które wywołują ten efekt, pomagają rekinowi na dwa sposoby. Po pierwsze, regulują przepływ wody, umożliwiając rybie poruszanie się w niej z minimalnym oporem. Po drugie, gdy rekin płynie, łuski falują, dzięki czemu na ich powierzchni nie mogą się zadomowić pasożyty.

Wzorowany na szorstkiej skórze rekina kostium pływacki Materiały o właściwościach rekiniej skóry mają wiele zastosowań. Na przykład naukowcom udało się już stworzyć strój pływacki, którego zewnętrzna strona imituje fakturę skóry rekina. Przyczynia się to do zwiększenia prędkości pływaka o kilka procent, a także by zmniejszyć opór powietrza lub wody.

Ryba To podwodne zwierzę, które bardzo dobrze radzi sobie w tych warunkach. Dzięki swojej budowie i płetwom bez trudu porusza się w wodzie, przemierzając duże odległości. Dzięki swojej budowie została zauważona i wykorzystana do budowy robota- Cyber. Ryby.

Wzorowana na budowie ryby Cyber. Ryba to prototyp podwodnego robota mobilnego. Wyglądem i sposobem pływania przypomina żywą rybę. Może poruszać się całkowicie autonomicznie, jak również być sterowany za pomocą komputera lub telefonu komórkowego. Wykorzystano tutaj cechę sposobu poruszania się żywej ryby.

Sowa Aktywni nocą myśliwi - sowy fruwają prawie bezszelestnie, aby zaskoczyć swoje ofiary. Odgłosy hałasu przepływu podczas lotu niwelowane są przez ząbkowane komorowo, przednie lotki i puszek na powierzchni.

Wzorowane na sowie wentylatory Adaptacja tych istotnych wyników do konstrukcji nowego profilu skrzydła, z sierpowatym, zębatym zakończeniem krawędzi, dziś zapewnia unikalny w skali światowej design skrzydła. Rewolucyjny wynalazek przekonuje niewiarygodnie wydajnym przepływem, znacznie większymi ilościami powietrza i wyraźnie mniejszym wytwarzaniem hałasu niż w przypadku porównywalnych wentylatorów. Wykorzystano tutaj cechę cichego sposobu poruszania się sowy.

Płetwa humbaka Humbak jest dużym zwierzęciem wodnym, które ma ogromne płetwy piersiowe, które pomagają mu w pokonywaniu oporów w wodzie. Dzięki temu może poruszać się szybciej. Jego budowę badacze zauważyli i wykorzystali w animatronice.

Wykorzystanie płetwy humbaka w budowie turbiny wiatrowej Frank E. Fish zauważył, że płetwy humbaka wyposażone są w guzy, które poprawiają jego zwinność w morzu. Kiedy woda opływa guzki, tworzy się na nich mnóstwo wirów. Zwiększa to siłę nośną humbaka. Przy dużych kątach natarcia guzki te zmniejszają również opór wody. Firma Whalepower (ang. „Moc wieloryba”) odtworzyła takie guzki na krawędzi natarcia wirnika w turbinie własnej konstrukcji. Rozwiązanie to znalazło również zastosowanie w sterach statków, turbinach wodnych czy łopatach wirnika helikoptera. Wykorzystano tutaj budowę płetwy humbaka, która poprawia jego zwinność.

Dziękuję za uwagę. Wykonała: Zuzanna Bakuła uczennica kl. IIIa PG w Wachy

Udział w zajęciach z języka angielskiego. Przez cały rok szkolny brałam udział w dodatkowych zajęciach z języka angielskiego. Kurs okazał się bardzo przydatny i pomocny. Wzbogaciłam swoją wiedzę o wiele przydatnych informacji. Nauczyłam się także lepszego stosowania czasów, czy chociażby nowego słownictwa.

Uszczegółowienie całości zgromadzonej wiedzy oraz zaprezentowanie na forum szkoły. Maj i czerwiec, czyli miesiące, kiedy to wprowadzałam ostatnie poprawki do swoich prezentacji. Uporządkowywałam wszystkie zebrane informacje i sprawdzałam, czy wszystko się zgadza. Pod koniec również gotową już i przedstawioną uczniom prezentację umieściłam na forum szkoły.

Dziękuję za obejrzenie mojej prezentacji, która przedstawiała całą moją pracę, którą wykonałam w roku szkolnym 2016/2017.