Определение

Наиболее емкое определение золотого сечения гласит, что меньшая часть относится к большей, как большая ко всему целому. Приблизительная его величина – 1,6180339887. В округленном процентном значении пропорции частей целого будут соотноситься как 62% на 38%. Это соотношение действует в формах пространства и времени.

История

Представление о золотых пропорциях имели древние египтяне, знали о них и на Руси, но впервые научно золотое сечение объяснил монах Лука Пачоли в книге «Божественная пропорция» (1509), иллюстрации к которой предположительно сделал Леонардо да Винчи. Пачоли усматривал в золотом сечении божественное триединство: малый отрезок олицетворял Сына, большой – Отца, а целое – Святой дух. Непосредственным образом с правилом золотого сечения связано имя итальянского математика Леонардо Фибоначчи. В результате решения одной из задач ученый вышел на последовательность чисел, известную сейчас как ряд Фибоначчи: 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55 и т.д. На отношение этой последовательности к золотой пропорции обратил внимание Кеплер: «Устроена она так, что два младших члена этой нескончаемой пропорции в сумме дают третий член, а любые два последних члена, если их сложить, дают следующий член, причем та же пропорция сохраняется до бесконечности». Сейчас ряд Фибоначчи это арифметическая основа для расчетов пропорций золотого сечения во всех его проявлениях. Леонардо да Винчи также много времени посвятил изучению особенностей золотого сечения, скорее всего именно ему принадлежит и сам термин. Его рисунки стереометрического тела, образованного правильными пятиугольниками, доказывают, что каждый из полученных при сечении прямоугольников дает соотношения сторон в золотом делении. Со временем правило золотого сечения превратилось в академическую рутину, и только философ Адольф Цейзинг в 1855 году вернул ему вторую жизнь. Он довел до абсолюта пропорции золотого сечения, сделав их универсальными для всех явлений окружающего мира. Впрочем, его «математическое эстетство» вызывало много критики.

Природа

Даже не вдаваясь в расчеты, золотое сечение можно без труда обнаружить в природе. Так, под него попадают соотношение хвоста и тела ящерицы, расстояния между листьями на ветке, есть золотое сечение и в форме яйца, если условную линию провести через его наиболее широкую часть. Белорусский ученый Эдуард Сороко, который изучал формы золотых делений в природе, отмечал, что все растущее и стремящееся занять свое место в пространстве, наделено пропорциями золотого сечения. По его мнению, одна из самых интересных форм это закручивание по спирали. Еще Архимед, уделяя внимание спирали, вывел на основе ее формы уравнение, которое и сейчас применяется в технике. Позднее Гете отмечал тяготение природы к спиральным формам, называя спираль «кривой жизни». Современными учеными было установлено, что такие проявления спиральных форм в природе как раковина улитки, расположение семян подсолнечника, узоры паутины, движение урагана, строение ДНК и даже структура галактик заключают в себе ряд Фибоначчи.

Человек

Модельеры и дизайнеры одежды все расчеты делают, исходя из пропорций золотого сечения. Человек – это универсальная форма для проверки законов золотого сечения. Конечно, от природы далеко не у всех людей пропорции идеальны, что создает определенные сложности с подбором одежды. В дневнике Леонардо да Винчи есть рисунок вписанного в окружность обнаженного человека, находящегося в двух наложенных друг на друга позициях. Опираясь на исследования римского архитектора Витрувия, Леонардо подобным образом пытался установить пропорции человеческого тела. Позднее французский архитектор Ле Корбюзье, используя «Витрувианского человека» Леонардо, создал собственную шкалу «гармонических пропорций», повлиявшую на эстетику архитектуры XX века. Адольф Цейзинг, исследуя пропорциональность человека, проделал колоссальную работу. Он измерил порядка двух тысяч человеческих тел, а также множество античных статуй и вывел, что золотое сечение выражает среднестатистический закон. В человеке ему подчинены практически все части тела, но главный показатель золотого сечения это деление тела точкой пупа. В результате измерений исследователь установил, что пропорции мужского тела 13:8 ближе к золотому сечению, чем пропорции женского тела – 8:5.

Есть такие живые существа - водомерки, которые очень ловко передвигаются по воде, будто скользят по ней.

Если присмотреться, то можно увидеть, как ее тонкие лапки, надавливая на поверхность воды, оставляют небольшие выемки, но сама гладь не нарушается. То есть вода будто покрыта какой-то плёнкой, по которой водомерка скользит и не тонет. Вот как раз здесь мы и видим силу поверхностного натяжения воды. Когда поверхность прогибается под очень малым весом насекомого, то вода отвечает давлением, которое обращено изнутри наружу. Таким образом она стремится быстро восстановить свою гладь. Водомерка передвигается и не тонет.

Дома вы можете устроить такой же эксперимент: для этого достаточно налить воды в миску и положить на водную гладь обычные скрепки и, вуаля, сила поверхностного натяжения в действии.

Такой физический процесс, как реактивное движение, мы можем наблюдать в живой природе среди обитателей морских глубин. Ярким примером является кальмар, для которого такой способ движения основной.

Как он двигается? Да просто засасывает в себя определенное количество воды и с силой выталкивает ее наружу, тем самым получая определенное движение. Это и есть реактивное движение. По данному принципу летают ракеты.

Кстати, возьмите воздушный шарик, надуйте и отпустите... Он выпишет ряд пируэтов с невообразимой скоростью. Это тоже яркая иллюстрация реактивного движения.

Долгое время наука не могла объяснить, почему такие ящерицы могут бегать по воде. За эту способность Василисков прозвали ящерицей Иисуса Христа.

Дело в том, что на лапках у нее есть перепонки, которые в спокойном состоянии спрятаны. В случае опасности, ящерица подбегает к водоему и начинает быстро работать лапками, перепонки раскрываются, а при ударе на воде появляются небольшие ямки, в которые, благодаря перепонкам, попадает воздух, образуя воздушную подушку. Василиск бежит и не тонет. Здесь так же присутствует сила поверхностного натяжения воды, которая стремится восстановить гладь, но еще и выталкивающая сила, стремящаяся поднять зашедший в водные ямки воздух на поверхность.

Силы трения и сопротивления встречаются нам повсюду. А вот в мире птиц и рыб их можно продемонстрировать на наглядном примере. Многие перелетные птицы во время длительных путешествий выстраиваются в клин или косяк. Зачем они это делают? Чтобы уменьшить силу трения о воздух и силу сопротивления. Более сильная птица летит впереди. Ее тело рассекает воздух, как киль корабля. Остальные выстраиваются по обе стороны от нее, инстинктивно сохраняя острый угол, потому что в таком положении сила сопротивления минимальна, и птицы могут лететь легко и быстро.

Помните, как ловко муха ползает по стеклу. Все дело в маленьких присосках на ее лапках. В них создается разрежение (как бы вакуум), а атмосферное давление удерживает их от падения.

Все вы так же хорошо помните, что есть рыбы-прилипалы, например, акульи реморы. У них верхний плавник образует присоску с эдакими карманами, которой они прикрепляются к крупной рыбе. Но если начать отдирать прилипалу от акулы, то карманы становятся глубже, давление в них падает и отодрать присоску становится практически невозможно.

У всех водоплавающих птиц большое количество перьев, которые вбирают в себя крошечные частички воздуха. Таким образом по всему их телу находится воздушная прослойка, которая задает очень малую плотность, что не дает птице утонуть.

Вес рыб практически полностью уравновешен архимедовой силой. А их воздушный пузырь способен заметно сужаться, меняя объем тела рыбы и среднюю плотность, благодаря чему она спокойно может подниматься и опускаться в воде.

Извечной проблемой самолетов было постоянное вредное колебание крыльев, которые довольно часто ломались из-за этого, что приводило к катастрофам. Такое явление получило название флаттер. Причиной флаттера, как выяснилось позже, являлось несовпадение центра жёсткости с центром давления и недостаточная жёсткость конструкции крыла.

А вот живая природа предусмотрела решение для этой проблемы. Посмотрите на крылья стрекозы - на них есть темные утолщения, которые устраняют вредные колебания при полете, эдакий флаттерный груз. Авиаконструкторы переняли эту идею и проблема решилась сама собой.

Эхо играет очень важную роль в жизни летучих мышей. У них есть специальный эхолокационный аппарат, благодаря которому они ориентируются в полете. Летучая мышь издает ультразвук, а потом ловит эхо, которое отскакивает от препятствий.

У дельфинов-афалин есть гидролокационный аппарат. С помощью него они общаются и даже могут установить породу рыбы, выбранной в качестве объекта пищи на расстоянии до 3 км.

Ствол дерева и главный корень, продолжающий его под землей - это типичный рычаг. Огромный корень на ветру оказывает большое сопротивление, что не дает опрокинуть дерево. Поэтому сосны и дубы почти никогда не вырывает с корнем. А вот ели, у которых корневая система поверхностная, падают довольно часто.

Электрический скат, угорь, сом и щука способны вырабатывать электричество. У них есть специальный орган, к которому идут толстые нервные стволы от спинного мозга. Первым, кто сравнил электрический удар ската с ударом построенной им батареи, был Алессандро Вольт.

Так же встречаются некоторые виды электрических медуз, так что лишний раз не трогайте их в море:)

Помните, как черепахи совершают загребающие движения во время плавания - здесь вам на лицо третий закон Ньютона. Черепаха плывет за счет того, что отстраняет воду рывком назад, что продвигает ее вперед.

Мухи - виртуозы полета, которые так же пользуются этим законом для своих воздушных маневров. Чтобы повернуть направо, муха машет только левыми крылышками и легко поворачивает.

Рыба меч очень быстрый пловец. Она может пробить своим острым "носом" деревянную лодку, но сама же от этого не пострадает. Дело в том, что в основании меча имеется специальная полость, заполненная жиром, что служит для рыбы гидравлическим амортизатором. Между позвонками рыбы есть очень толстые хрящевые прокладки, которые смягчают удар. Помните, как между вагонами в поезде аналогичные амортизаторы?

Почему птиц не ударяет током, когда они садятся на провода? Да, потому что птицы вообще отлично знают физику:) По проводнику(металлу провода) ток течет очень легко, а по птице намного труднее, так как у них все-таки сухая кожа лапок, которая не так хорошо проводит его. Ток же течет так как ему проще. Сопротивление тела птицы огромно по сравнению с сопротивлением небольшой длины проводника, поэтому величина тока в теле птицы ничтожна и безвредна.