Concursul de creativitate in fizica si tehnologii "Stefan Procopiu"

Argumente pedagogice
Dictionar metodic
A. Olar, Bionica
Mecatronica si integronica
Monografiile concursului
Galeriile concursului
Initiatori
Elevi participanti
Galerie foto
Īntrebari si raspunsuri - convorbiri metodice, puncte de vedere
Chestionar
Coordonatori metodici ai sectiunilor
Forum
Contact
Accesari : 468927
Vineri, 24 Noiembrie, 2017
Actualizare: 22 octombrie 2017

 


BIONICA

Prof. ing. Aspazia Olar, Colegiul Tehnic "Latcu Voda" Siret

      Prin biologie se înţelege ştiinţa vieţii (gr. bios - viaţă, logos - ştiinţă). Stabilirea şi elucidarea unor analogii între sistemele tehnice şi cele biologice a fost şi rămâne o inepuizabilă sursă de inspiraţie în stimularea şi dezvoltarea creativităţii tehnice. Una din cele mai tinere ştiinţe care s-au delimitat în ultimele decenii, este bionica. Noţiunea a fost introdusă de americanul J.E.Steele în 1960 (provine din cuplarea noţiunilor de biologie şi electronică), pentru a desemna cercetările de cibernetică orientate în special spre studiul simulării mecanice a unor funcţii caracteristice organismelor. Bionica a fost definită ca ştiinţa care studiază funcţiile organismelor vii şi simularea prin mijloace tehnice a acestor funcţii. Printre obiectivele cercetării bionice actuale, o atenţie specială este acordată:
     - studiului sistemului nervos conceput ca reţea hipercomplexă de senzori;
     - studiului organelor senzoriale;
     - studiului organelor efectoare.
     Studiul organelor efectoare şi al proceselor de transmitere a comenzilor către organele
efectoare reprezintă o parte esenţială a bionicii.
     Soluţiile existente în natura vie în acest domeniu sunt extrem de diverse şi ingenioase. Studiul şi imitarea lor este de o inestimabilă utilitate în circumstanţe nenumărate. Ca exemple tipice pot fi citate cele ale construcţiei manipulatoarelor automate şi ale pedipulatoarelor automate. Arii de interes:
     - realizarea biosenzorilor pentru aplicatiile viului;
     - realizarea calculatoarelor pe baza de proteine (Electronica moleculara se ocupa cu constructia unor arhitecturi supramoleculare avand la baza molecule biologice - ca de exemplu proteina sau alti polimeri ai viului – pentru realizarea unor ultramicrocircuite logice - semiconductori moleculari - cu functii de intrare, transmisie, tratare si iesire a informatiei. ).
      - ramură a ciberneticii care se ocupă cu aplicarea principiilor de funcţionare a sistemelor vii în electronică.


Conexiuni intre stiintele fundamentale si tehnologie

 

     MODELE DIN NATURĂ FOLOSITE ÎN TEHNICĂ

     Bionica se defineste ca o stiinta a utilizarii rezultatelor evolutiei biologice. Nu intotdeauna dar des rezultatele evolutiei biologice sunt si solutiile optime pentru inginerie. Se vor prezenta 9 solutii date de evolutia biologica pentru a demonstra ca evolutia naste trucuri incredibile.
     Paianjenul arunca o panza lipicioasa pentru a prinde in final o insecta. Asta e binecunoscuta tehnica a cowboy-ului.


Paianjenul ce asteapta o prada

     Pestele de apa adanca prinde pestii mai mici folosind o lumina drept momeala. Astfel, aceasta momeala nu a fost inventata de pescari.


Pestele de apa adanca

     Gandacul bombardier are ceva asemanator cu un aruncator de flacari.Jetul de gaz degajat este foarte fierbinte.


Gandacul bombardier

     Pestele arcas doboara o musca cu un jet de apa.

Pestele arcas

     Gandacul bomabardier si pestele arcas demonstreaza ca aceste arme  nu sunt inventii umane. Similar:a tese o panza de pescuit sau a sapa o groapa (capcana) sunt tehnici capcane inventate de natura insasi.

     Roata nu a fost inventata de natura,ci datorita lipsei drumurilor. Totusi,daca miscarea de rotatie economiseste energie, aceasta tehnica este preluata si de natura. Paianjenul se rostogoleste pe duna,insa scrabul cu aceasta tehnica economiseste energie.

     In traditia religioasa,omul poate merge pe apa.Astazi o soparla chiar o poate face.

     Cu milioane de ani in urma ,natura a inventat zborul ca tehnica.Inginerii ultimului secol spun ca penajul pasarii ascunde misterul zborului.Este dificil a imita penajul.Liliacul poate fi  imitat mai usor.
Asadar, Leonardo da Vinci si-a proiectat masina de zbor folosind model liliacul.


     Clement Ader, pionier al zborului francez, a mimat liliacul cu mare precizie. Dar avionul lui facea mici salturi.

     Igo Etrich a folosit samanta unei liane tropicale ca model pentru carma aeroplanului


     O coada a fost atasata  mai tarziu.In sfarsit, Otto Lilienthal, pioneer al zborului german a folosit ca model o pasare, pentru a proiecta planorul sau. El a mimat deja aripile deschise ale unei pasari.

     Acum,gasesc incredibil ca dupa 100 de ani de dezvoltare avioanele moderne arata tot ca o pasare:un corp alungit,aripile situate in fata,si un elevator in spate.Aceata este solutia evolutiei biologice si este inca conceptul de baza al unui aparat de zbor modern.Avionul este piese de rezistenta a bionicii.Si aeroplanul este inca,obiectul cercetarilor moderne in domeniul bionicii.
Solutii ale evolutiei biologice

 

 ALTE SURSE DE INSPIRAŢIE
Mana bionica

     Robotul cu creier de şobolan învaţă cu ajutorul repetiţiei

Robotul cu creier de sobolan

      Roboţii, mai buni decât profesorii umani

     Experţii sunt de acord că tehnologia este cheia către progresul educaţiei şi sunt convinşi că roboţii vor avea un rol tot mai important în procesul de învăţare. Daniel David foloseşte şi în prezent, la Cluj, roboţii inteligenţi ori realitatea virtuală pentru a trata tulburări psihice severe, precum deficitul de atenţie la copii (ADHD) sau autism. Cu ajutorul roboterapiei şi a realităţii virtuale, specialiştii de la catedra de Psihologie Clinică şi Psihoterapie din Universitatea "Babeş-Bolyai" (UBB) din Cluj-Napoca vor să îşi ajute pacienţii, în special pe cei mici, să depăşească diverse afecţiuni psihice. Ei utilizează, în prezent, roboţei în formă de dinozauri, ca să îi înveţe pe copii cum să interacţioneze şi cum să se adapteze mai bine.

      Roboti de cercetare

Robot Doua Brate

 Viespea bionica

Viespea bionica", un robot zburator de talia insectei de la care si-a luat numele, va fi realizata de Israel prin utilizarea progreselor din domeniul tehnologiilor miniaturizate, urmand a fi una din numeroasele arme dezvoltate de cercetatorii israelieni in domeniul militar pentru a combate teroristii islamisti

Analiza mişcării de salt a broaştei-de-lac

Pentru identificarea funcţiilor cinematice ale biomecanismului aferent locomoţiei prin salt la broască a fost necesară filmarea în condiţii de laborator a subiectului viu.

 Camuflajul

Cameleonul şi caracatiţa sunt bine cunoscute pentru capacitatea lor de a-si schimba culoarea corpului. Caracatiţa ia forma şi textura mediului inconjurator, si elibereaza cerneală pentru a-si masca locaţia şi activitatile. Uniformele militare moderne şi armele sunt toate colorate într-un mod care le face puţin vizibile prin asortarea culorilor cu acelea ale zonei in care opereaza personalul. Mai mult, precum caracatita foloseste cerneala, soldatii din armata şi de pe navele militare de pe mare utilizeaza o perdea de fum, atunci când nu vor ca acestea să fie văzute.

 Organismul Armură

     Cochilia/ carapacea este un alt mijloc de protecţie pe care unele creaturi il au, atât pe pământ şi sub apă, şi într-o anumită măsura si unele insecte zburătoare. Creaturile cu armura  includ broasca testoasa, melcul, şi alte creaturi marine cu carapace (de exemplu, midia, etc.) Există mai multe forme de carapace variind de la aceea cu functie de adăpost care este dusa in spate (de exemplu, melci) la cele care acopera complet corpul.

     Astfel s-au dezvoltat vehicule blindate, cum ar fi tancurile care oferă protectie mobila si armament, avand in acelasi timp capacitati de aparare si de atac .

Organizare si desfasurare
Parteneriate & Programe comune
Etapa judeteana, Iasi 2018
Etapa interjudeteana, 26-27-28 mai 2018:
Statiune Durau - Fizica si Electronica;
Iasi - Electrotehnica si Mecanica - Univ. Tehnica "Gh. Asachi" Iasi, Facultatea de Inginerie Electrica, Energetica si Informatica Aplicata; Facultatea de Mecanica
Tabara de creativitate stiintifica a Concursului "Stefan Procopiu"
Site-uri recomandate
Link

Site coordonat de :
Editor : prof. Iulian Leahu (Iasi)            Administrator : prof. Ion Cazacu-Davidescu (Iasi)
2006-2017 Concursul de creativitate "Stefan Procopiu"