Скачать презентацию симметрия в природе и архитектуре. Симметрия в природе

Слайд 1

Симметрия вокруг нас
Выполнил: ученик 11 «А» класса МБОУСОШ №54 г. Липецка Боровских Дмитрий Андреевич Руководитель: учитель по математике Цветкова Светлана Васильевна

Слайд 2

Слайд 3

Выдающийся математик Герман Вейль высоко оценил роль симметрии в современной науке.
"Симметрия, как бы широко или узко мы не понимали это слово, есть идея, с помощью которой человек пытался объяснить и создать порядок, красоту и совершенство". «Симметрия, обнаруживаемая и в жизни, и в искусстве, и в архитектуре, и в природе является одним из принципов гармоничного построения мира».
Толстой Л.Н. «Отрочество»
«Стоя перед черной доской и рисуя на ней мелом разные фигуры, я вдруг был поражен мыслью: почему симметрия приятна для глаз? Что такое симметрия? Это врожденное чувство, отвечал я сам себе.
Определение симметрии

Слайд 4

В геометрии: Симметрия (означает «соразмерность») - свойство геометрической фигуры, расположенной в пространстве или на плоскости, заключающееся в закономерном повторении равных ее частей.
Определение симметрии
В биологии: Симметрия в биологии - это закономерное расположение подобных (одинаковых) частей тела или форм живого организма, совокупности живых организмов относительно центра или оси симметрии.

Слайд 5

Виды симметрии. Центральная симметрия (симметрия относительно точки)
Геометрическая фигура (или тело) называется симметричной относительно центра, если для каждой точки B этой фигуры может быть найдена точка B’ этой же фигуры, так что отрезок BB’ проходит через центр C и делится в этой точке пополам (BO = OB’). Точка O называется центром симметрии и считается семетричной самой себе.

Слайд 6

Центральную симметрию имеют многие геометрические тела. К ним следует отнести все правильные многогранники (за исключением тетраэдра), все правильные призмы с четным числом боковых граней, некоторые тела вращения (эллипсоид, цилиндр, гиперболоид, тор, шар). Центр симметрии многогранников указывает на наличие двух равных и взаимно параллельных граней. Например, у параллелепипеда (рис.5.6) грань АА1"В1"В равна и параллельна грани В1В1А1А1. Рассмотрим симметричность вершин. Точке А симметричны две точки А1. Одна - относительно центра симметрии многогранника, другая - относительно центра симметрии грани. В свою очередь, точкам А1 симетрична точка А1" и т.д. Как видно из чертежа, грани параллелепипеда и прямо, и обратно параллельны. В случае октаэдра (рис.5.7) имеется только обратная параллельность граней, например, АВС и А1В1С1.

Слайд 7

Осевая симметрия (симметрия относительно прямой)
Примером может служить лист тетради, который согнут пополам, если по линии сгиба провести прямую линию (ось симметрии). Каждая точка одной половины листа будет иметь симметричную точку на второй половине листа, если они расположены на одинаковом расстоянии от линии сгиба на перпендикуляре к оси.
Две точки A и A1 называются симметричными друг другу относительно прямой a, если эта прямая перпендикулярна отрезку AA1 и проходит через его середину. Прямую a называют осью симметрии. Каждая точка прямой a считается симметричной самой себе.

Слайд 8

Прямоугольник ABCD имеет две оси симметрии: прямые m и l. Если чертеж перегнуть по прямой m или по прямой l, то обе части чертежа совпадут.
Квадрат ABCD имеет четыре оси симметрии: прямые m, l, k и s. Если квадрат перегнуть по какой-либо из прямых: m, l, k или s, то обе части квадрата совпадут.
Окружность с центром в точке О и радиусом ОА имеет бесчисленное количество осей симметрии. Это прямые: m, m1, m2, m3 ...

Слайд 9

Зеркальная симметрия (симметрия относительно плоскости)
Геометрическая фигура называется симметричной относительно плоскости S (рис.104), если для каждой точки E этой фигуры может быть найдена точка E’ этой же фигуры, так что отрезок EE’ перпендикулярен плоскости S и делится этой плоскостью пополам (EA = AE’). Плоскость S называется плоскостью симметрии. Симметричные фигуры, предметы и тела не равны друг другу в узком смысле слова (например, левая перчатка не подходит для правой руки и наоборот). Они называются зеркально равными.

Слайд 10

Предметы могут иметь одну, две, три и т.д. плоскостей симметрии. Например, прямая пирамида (рис.5.2а и 5.За), основанием которой является равнобедренный треугольник, симметрична относительно одной плоскости Р. Призма с таким же основанием (рис.5.2б и 5.3б) имеет две плоскости симметрии. У правильной шестиугольной призмы (рис.5.2в и 5.Зв) их семь. На рисунке не изображены те из них, которые подобно плоскостям Р и О, проходят через остальные диагонали и апофемы оснований. Тела вращения: шар, тор, цилиндр, конус и т.д. имеют бесконечное количество плоскостей симметрии.

Слайд 11

Тело (фигура) обладает симметрией вращения, если при повороте на угол 360°/n (здесь n – целое число) вокруг некоторой прямой AB (оси симметрии) оно полностью совпадает со своим начальным положением. При n = 2 мы имеем осевую симметрию..
Симметрия вращения

Слайд 12

Симметрия вокруг нас. Симметрия человеческого тела
Билатера́льная симме́трия (двусторонняя симметрия) - симметрия зеркального отражения, при которой объект имеет одну плоскость симметрии, относительно которой две его половины зеркально симметричны. Этот тип симметрии характерен для большинства животных, включая человека. У билатерально-симметричного существа отличаются верхняя и нижняя, передняя и задняя части, и только правая и левая идентичны и являются зеркальным отображением друг друга.
Витрувианский человек Леонардо да Винчи, изображающий симметрию человека. Рисунок часто используется как неявный символ внутренней симметрии человеческого тела, и далее, Вселенной в целом.

Слайд 13

В природе
На явление симметрии в живой природе обратили внимание еще пифагорейцы в связи с развитием ими учения о гармонии. Установлено, что в природе наиболее распространены два вида симметрии - "зеркальная" и "лучевая" ("радиальная”) (форма симметрии, при которой тело совпадает само с собой при вращении объекта вокруг определённой точки или прямой) симметрии.
"Зеркальной" симметрией обладает бабочка, листок или жук и часто такой вид симметрии называется "симметрией листка" или "билатеральной симметрией".
К формам с лучевой симметрией относятся гриб, ромашка, сосновое дерево и часто такой вид симметрии называется "ромашко-грибной" симметрией.

Слайд 14

Еще в 19-м веке исследования в этой области привели к заключению, что симметрия природных форм в значительной степени зависит от влияния сил земного тяготения, которое в каждой точке имеет симметрию конуса. В результате был найден следующий закон, которому подчиняются формы природных тел: "Все то, что растет или движется по вертикали, то есть вверх или вниз относительно земной поверхности, подчиняется радиально-лучевой ("ромашко-грибной") симметрии. Все то, что растет и движется горизонтально или наклонно по отношению к земной поверхности, подчиняется билатеральной симметрии - "симметрии листка" (одна плоскость симметрии)".

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Лёд - это уникальное вещество, способное образовывать более десяти различных кристаллических структур. снежинок.
Разгадка загадочной симметрии снежинок кроется в кристаллической решетке льда.
Практически весь лёд на планете кристаллизуется в гексагональной сингонии - его молекулы образуют правильные призмы с шестиугольным основанием. Именно шестиугольная форма решётки в конечном счёте обусловливает шестилучевую симметрию

Слайд 18

В архитектуре
Прекрасные образцы симметрии демонстрируют произведения архитектуры. Большинство зданий зеркально симметричны. Общие планы построек, фасады, орнаменты, карнизы, колонны обнаруживают соразмерность, гармонию.
Композиция здания очень важна. От нее в первую очередь зависит впечатление, которое производит архитектурное сооружение. Сочетание различных объемов - высоких и низких, прямолинейных и криволинейных, чередование пространств - открытых и закрытых - вот основные приемы, которыми пользуется зодчий, создавая архитектурные композиции.
Наиболее ясны и уравновешенны здания с симметричной композицией. Такие здания были характерны для архитектуры эпохи классицизма.

Слайд 19

Слайд 20

Слайд 21

Но природа не терпит точных симметрий! Природа почти симметрична, но не абсолютно симметрична! Так, планетные орбиты, которые ещё Пифагором мыслились в виде совершенных окружностей, на самом деле оказались почти окружностями, но всё-таки не окружностями, а эллипсами. Нарушение симметрии обнаружено во многих явлениях ядерной физики. Помимо симметрии существует также понятие ассиметрии: Симметрия лежит в основе вещей и явлений, выражая нечто общее, свойственное разным объектам, тогда как асимметрия связана с индивидуальным воплощением этого общего в конкретном объекте. Примером удивительного сочетания симметрии и асимметрии является Покровский собор (храм Василия Блаженного) на Красной площади в Москве.

Слайд 22

Эта причудливая композиция из десяти храмов, каждый из которых обладает центральной симметрией, в целом не имеет ни зеркальной, ни поворотной симметрии. Симметричные архитектурные детали собора кружатся в своем асимметричном, беспорядочном танце вокруг его центрального шатра: они то поднимаются, то опускаются, то как бы набегают друг на друга, то отстают, создавая впечатление радости и праздника. Без своей удивительной асимметрии храм Василия Блаженного просто немыслим!

Слайд 23

В быту
Орнамент - узор, основанный на повторе и чередовании составляющих его элементов. Предназначается для украшения различных предметов, архитектурных сооружений, произведений пластических искусств.

Слайд 24

Бордюр - это узкая полоса обоев, предназначенная для декоративного оформления помещения.

Слайд 25

В теоретической физике, поведение физической системы описывается некоторыми уравнениями. Если эти уравнения обладают какими-либо симметриями, то часто удаётся упростить их решение путём нахождения сохраняющихся величин (интегралов движения).
В физике
Так, уже в классической механике формулируется теорема Нётер, которая каждому типу непрерывной симметрии сопоставляет сохраняющуюся величину. Из неё, например, следует, что инвариантность уравнений движения тела с течением времени приводит к закону сохранения энергии; инвариантность относительно сдвигов в пространстве - к закону сохранения импульса; инвариантность относительно вращений - к закону сохранения момента импульса.

Слайд 26

В химии
Симметрия в химии проявляется в геометрической конфигурации молекул, что сказывается на специфике физических и химических свойств молекул в изолированном состоянии, во внешнем поле и при взаимодействии с другими атомами и молекулами. Большинство простых молекул обладает элементами пространственной симметрии равновесной конфигурации: осями симметрии, плоскостями симметрии

Слайд 27

В литературе
Палиндромами называют слова, предложения, стихи или иные произведения, которые читаются одинаково как с начала, так и с конца (имеют симметричный порядок букв)
ПРИМЕРЫ: А муза рада музе без ума да разума. A роза упала на лапу Азора. Вот сила типа капиталистов. Ешь немытого ты меньше! Кит на море романтик. Коту скоро сорок суток. Леша на полке клопа нашел. Мак чужд жучкам. Меня истина манит сияньем. Морда казака за кадром. Oколо Миши молоко. Он в аду давно. Ранил укусом осу кулинар. Тени нет. Я с леди все же свиделся.

Слайд 28

Заключение

Симметрия - это не только математическое понятие. Его заимствовали из природы. А так как человек - это часть природы, то человеческое творчество во всех его проявлениях тяготеет к симметрии. Когда мы видим проявление симметрии в живой и неживой природе, то невольно испытываем чувство удовлетворения тем всеобщим, как нам кажется, порядком, который царит в природе. И даже при всем многообразии живых организмов, принцип симметрии действует всегда, и этот факт еще раз подчеркивает гармоничность нашего мира.

СИММЕТРИЯ В ПРИРОДЕ

 Симметрия- закономерное расположение подобных (одинаковых) частей тела или форм живого организма, совокупности живых организмов относительно центра или оси симметрии. При этом подразумевается, что соразмерность – часть гармонии, правильного сочетания частей целого.

Существует очень сложная многоуровневая классификация типов симметрий

В быту мы чаще всего сталкиваемся с так называемой зеркальной симметрией. Это такое строение объектов, когда их можно разделить на правую и левую или верхнюю и нижнюю половины воображаемой осью, называемой осью зеркальной симметрии. При этом половины, находящиеся по разные стороны оси – идентичны друг другу.

Поворотная симметрия. Внешний вид узора не изменится, если его повернуть на некоторый угол вокруг оси. Симметрия, возникающая при этом, называется поворотной симметрией. Листья и цветы многих растений обнаруживают радиальную симметрию. Это такая симметрия, при которой лист или цветок, поворачиваясь вокруг оси симметрии, переходит в себя. На поперечных сечениях тканей, образующих корень или стебель растения, отчетливо бывает видна радиальная симметрия. Соцветия многих цветков также обладают радиальной симметрией.

можно отметить, что на не сорванных цветах и грибах, растущих деревьях плоскости симметрии ориентированы всегда вертикально. Определяя пространственную организацию живых организмов, прямой угол организует жизнь силами гравитации. Биосфера (пласт бытия живых существ) ортогональна вертикальной линии земного тяготения. Вертикальные стебли растений, стволы деревьев, горизонтальные поверхности водных пространств и в целом земная кора составляют прямой угол. Прямой угол, лежащий в основе треугольника, правит пространством симметрии подобий, а подобие, как уже говорилось, – есть цель жизни. И сама природа, и первородная часть человека находятся во власти геометрии, подчинены симметрии и как сущности, и как символы. Как бы ни были выстроены объекты природы, каждый имеет свой основной признак, который отображен формой, будь то яблоко, зерно ржи или человек

Осевая симметрия это результат поворота абсолютно одинаковых элементов вокруг общего центра. При этом они могут располагаться под любым углом и с различной частотой. Главное, чтобы элементы вращались вокруг единого центра. В природе, примеры осевой симметрии чаще всего можно найти среди растений и животных, которые растут или перемещаются перпендикулярно к поверхности Земли.

Симметрия – основополагающий принцип устройства мира. Симметрия – распространенное явление, ее всеобщность служит эффективным методом познания природы. Симметрия в природе нужна, чтобы сохранять устойчивость. Внутри внешней симметрии лежит внутренняя симметрия построения, гарантирующая равновесие. Симметрия – проявление стремления материи к надежности и прочности. Симметричные формы обеспечивают повторяемость удачных форм, поэтому более устойчивы к различным воздействиям. Симметрия многообразна.

• В переводе с греческого термин "симметрия"- соразмерность (однородность, пропорциональность, гармония).
• Что такое симметрия? Обычно под этим словом понимают либо зеркальную симметрию, когда левая половина предмета зеркально симметрична правой, либо центральную, как, например, у пропеллера.

• Зеркальная симметрия преобладает в животном и растительном мире, что заставляет ученых думать, что это не простое совпадение. Симметрия наблюдалась в строении живых организмов уже 500 млн. лет назад. Следовательно, симметрия возникла не случайно - возможно, симметричные объекты легче воспринимать живым существам.

С симметрии в живой природе

• С симметрией мы повсюду встречаемся и в живой природе. Так, бабочка симметрична по отношению к отражению в воображаемом зеркале, разделяющем бабочку пополам вдоль ее туловища. Симметричны формы жука, червяка, гриба, листа, цветка и др.
• Обратимся к растениям. Переходя от одного поколения данного растения к другому, будем наблюдать сохранение определенных свойств. Так из семечка вырастает новый подсолнух (подсолнечник) с таким же огромным соцветием-корзинкой, также исправно поворачивающимся к Солнцу. Это тоже есть симметрия, ее обычно называют наследственностью
• Каждая снежинка- это маленький кристаллик замерзшей воды. Форма снежинок может быть очень разнообразной, но все они имеют форму шестиугольника.

• Зачем надо знать о симметрии, изучая технические науки? А ведь благодаря симметричности кристаллов симметрия проникла в мир физических законов и стала там полновластной хозяйкой.
• Вспомните технические объекты - самолеты, мосты, автомашины, ракеты, молотки, гайки - практически все они от мала до велика обладают той или иной симметрией. Случайно ли это? В технике красота, соразмерность механизмов часто бывает связана с их надежностью, устойчивостью в работе. Симметричная форма дирижабля, самолета, подводной лодки, автомобиля и т.д. обеспечивает хорошую обтекаемость воздухом или водой, а значит, и минимальное сопротивление движению. В технике существует своего рода постулат: наиболее целесообразные и функционально совершенные изделия являются наиболее красивыми.

• Прекрасные образцы симметрии демонстрируют произведения архитектуры. Большинство зданий зеркально симметричны. Общие планы построек, фасады, орнаменты, карнизы, колонны обнаруживают соразмерность, гармонию. Много примеров использования симметрии дает старая русская архитектура: колокольни, сторожевые башни, внутренние опорные столбы.
• Симметрия широко встречается в прикладном искусстве. Орнаменты, фризы имеют в своей основе периодически повторяющийся узор.

• Итак, на вопрос: Зачем человеку надо знать о симметрии? "мы ответили - чтобы применять ее в своей жизнедеятельности.
• Во всем ли в жизни должна быть симметрия?
• Если симметрия связана с сохранением, общим, необходимым, то асимметрия связана с изменением, частным, различным, случайным. Мир не мог бы быть абсолютно симметричным (ничто бы не изменялось, не было бы никаких различий, в таком мире ничего бы не наблюдалось - никаких явлений, объектов). Не мог бы существовать абсолютно асимметричный мир. Это был бы мир без каких - либо законов, где ничто не сохраняется, где нет каких - либо причинных связей. Реальный мир - это мир, основывающийся симметрии и асимметрии.

«Примеры симметрии в природе» - Симметрия является фундаментальным свойством природы. Симметрия в природе. Дискретная симметрия. Симметрия в географии. Виды симметрии. Симметрия в геологии. Симметрия в биологии. Симметрия в физике. Природные объекты. Человек, многие животные и растения обладают двусторонней симметрией. Что такое симметрия.

«Зеркальная симметрия» - Построение изображения с помощью зеркальной симметрии сходно с отражением в зеркале. Плоскость симметрии. Очень известные, но иногда загадочные. Самые симметричные фигуры. Зеркальная симметрия – симметрия относительно плоскости. Зеркальная симметрия.

«8 класс симметрия» - Какие прямые называются параллельными? Какое преобразование называется центральной симметрией? Сколько и какие оси симметрии имеет квадрат? прямоугольник? окружность? Проверка домашнего задания: Каково взаимное расположение прямых на плоскости? Изучение нового материала. Какие прямые называются перпендикулярными?

«Понятие осевой симметрии» - Координаты точек. Полученные формулы. Осевая симметрия. Ось симметрии. Симметричная прямая. Отображение пространства на себя. Отображение пространства. Определение и теорема. Треугольник. Прямая, параллельная оси симметрии.

«Симметрия фигур» - Общее представление о преобразовании фигур. Точка Р симметрична сама себе относительно прямой с. Существует множество различных видов симметрии. Построить угол симметричный углу относительно точки О. Точки М и М1 симметричны относительно прямой с. Вершина угла. Опустим из точки A на прямую l перпендикуляр.

«Зеркальная симметрия в геометрии» - Сколько плоскостей симметрии имеют данные объекты? Зеркальная симметрия. Александринский театр. Верно ли высказывание: правильная четырехугольная пирамида имеет четыре плоскости симметрии. Сколько плоскостей симметрии имеет куб? Фигуры, симметричные относительно плоскости. Исаакиевский собор. Зеркальная симметрия в архитектуре г. Санкт- Петербурга.

Трудно найти человека, который не имел бы какого-то представления о симметрии. «Симметрия»-слово греческого происхождения. Оно, как и слово «гармония», означает соразмерность, наличие определенного порядка, закономерности в расположении частей. В математике рассматриваются различные виды симметрии. Каждый из них имеет свое название: осевая симметрия (симметрия относительно прямой), центральная симметрия (симметрия относительно точки) и зеркальная симметрия (симметрия относительно плоскости).

Природа удивительный творец и мастер. Всё живое в природе обладает свойством симметрии. Если сверху посмотреть на любое насекомое и мысленно провести посередине прямую (плоскость), то левые и правые половинки насекомых будут одинаковыми и по расположению, и по размерам, и по окраске.

Ведь мы ни разу не видели, чтобы у жука или стрекозы, у любого другого насекомого лапы слева были бы ближе к голове, чем справа, а правое крыло бабочки или божьей коровки было бы больше чем левое. Такого в природе не бывает, иначе бы насекомые не смогли летать.

Если преобразование симметрии относительно плоскости переводит фигуру (тело) в себя, то фигура называется симметричной относительно плоскости, а данная плоскость – плоскостью симметрии этой фигуры. В некоторых источниках такую симметрию называют зеркальной. А зеркало не просто копирует объект, но и меняет местами (переставляет) передние и задние по отношению к зеркалу части объекта. Примерами фигур – зеркальных отражений одна другой – могут служить правая и левая рука человека, правый и левый винты, части архитектурных форм, некоторые природные кристаллы и орнаменты. В некоторых источниках такую симметрию называют зеркальной. А зеркало не просто копирует объект, но и меняет местами (переставляет) передние и задние по отношению к зеркалу части объекта. Примерами фигур – зеркальных отражений одна другой – могут служить правая и левая рука человека, правый и левый винты, части архитектурных форм, некоторые природные кристаллы и орнаменты.

Однако симметрия существует и там где её не видно на первый взгляд. Физик сказал, что всякое твердое тело – кристалл. Знаменитый кристаллограф Евграф Степанович Фёдоров сказал: «Кристаллы блещут симметрией». Химик скажет, что все тела состоят из атомов. А многие атомы располагаются в пространстве по принципу симметрии.

Человеческое творчество во всех своих проявлениях тяготеет к симметрии. Известный французский архитектор Ле Корбюзье сказал: «Человеку необходим порядок: без него все его действия теряют согласованность, логическую взаимосвязь. Чем совершеннее порядок, тем спокойнее и увереннее чувствует себя человек.» Нагляднее всего видна симметрия в архитектуре. Особенно блистательно использовали симметрию в архитектурных сооружениях древние зодчие. Акрополь. Древняя Греция Симметрия в искусстве, архитектуре, музыке, литературе. Наиболее ярко симметрия проявляется в античных сооружениях Древней Греции, предметах роскоши и орнаментов, украшавших их. С тех пор и до наших дней симметрия в сознании человека стала объективным признаком красоты.

Соблюдение симметрии является первым правилом архитектора при проектировании любого сооружения. Стоит только посмотреть на великолепное произведение А.Н.Воронихина Казанский собор в Санкт - Петербурге, чтобы убедиться в этом. Если мы мысленно проведем вертикальную линию через шпиль на куполе и вершину фронтона, то увидит, что с двух сторон от нее абсолютно одинаковые части сооружения (колоннады и здания собора.

Симметрия противостоит хаосу, беспорядку. Она присутствует в нашей жизни буквально во всём, но мы настолько к ней привыкли, что не замечаем этого. Некоторым она кажется скучной, некоторые любят её за спокойствие, которое она вносит в нашу жизнь, некоторые пытаются противостоять ей. Но как бы мы к ней не относились, она есть в нашей жизни буквально во всём, добавляя в неё мир, спокойствие и состояние чего-то нечуждого глазу. Вывод: