Введение
Все живое нуждается в воздухе, воде, продовольствии, защите от климатических воздействий, безопасности.
Посмотри на растения – количество их
больше, они крупнее на хороших почвах при отсутствии тени и вредителей.
Животные предпочитают селиться там, где есть пища и вода, а также
растительность, в которой можно спрятаться от хищников. Для отдыха и выращивания потомства они роют норы в
земле, делают дупла в стволах деревьев, строят гнезда.
Более развитые животные
предпочитают селиться группами, организовывая достаточно сложные сообщества с
жесткой социальной структурой.
monc
Это позволяет им
эффективно защищаться от хищников, удачно охотиться, выращивать потомство. Все
сказанное в значительной степени относится к нашим отдаленным предкам и к нам с
вами.
higina
Обычно, наблюдая
поведение живых существ, мы говорим, что оно (поведение) вызвано какими-либо
нуждами. Растение вянет, потому что нуждается в воде. Собака беспокойна,
агрессивна, потому что нуждается в пище.
Из клипов офиса
Бабушка раздражительна,
неразговорчива, потому что у нее что-то болит, она нуждается в
отсутствии боли. Приятель на улице не хочет играть с тобой, а собрался идти
домой, потому что замерз – он нуждается в укрытии от климатических
воздействий. С подобными ситуациями ты сталкиваешься постоянно.
Мы видим с тобой, что
причиной того или иного поведения является нужда - осознанная нехватка
чего-либо. Для растений, правда, "осознанная" не очень подходит.
Задание 1
Назови по 2-3 сходные ситуации у растений, животных, людей.
Психологи давно
занимаются этой проблемой, пытаясь установить, что предшествует тому или иному
действию человека, то есть выяснить мотивы его поведения.
В настоящее время
наиболее используемой является теория мотивации Маслоу, американского
психолога, более известного как специалист по рекламе и маркетингу. Основные ее
положения были им сформулированы в 50-е годы двадцатого века.
Маслоу разделил нужды -
причину поведения, его мотивы - на две группы: жизненно-необходимые и
социальные.
Жизненно-необходимые нужды:
- нужда в воздухе, воде,
продовольствии;
- нужда в безопасности
(свободе от угрозы), защите от климатических воздействий, отсутствии боли.
Социальные нужды:
- нужда в принадлежности к
группе;
- нужда в признании и любви,
уважении окружающих;
- нужда в самоутверждении.
Им также было установлено
и научно обосновано, что только после удовлетворения в определенной степени
предыдущей нужды возникает необходимость в удовлетворении нужды последующей.
Однако наблюдать нужды в
чистом виде мы не можем - это абстрактное понятие. Проявляются нужды только в
виде потребностей, своем конкретном воплощении.
Задание 2
1. Что такое, по твоему мнению, жилище?
2. Какие нужды может удовлетворять жилище?
Жилище –
технологическая система
Говоря о жилище, мы не
должны забывать о его месте в общей классификации систем. Оно относится к
классу технологических систем, называемых строительными.
Классификация систем
|
|
|
|
Системы |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
Естественные (природные) системы |
|
Искусственные системы |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
Минеральные системы |
|
Биохимические системы |
|
Социальные (общественные) системы |
|
Технические (технологические) системы |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
Строительные системы |
|
Механические системы |
|
Электротехнические системы |
|
Электронные системы |
|
Химические системы |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
Задание 3
1. Чем строительные системы отличаются от всех прочих технологических
систем?
2. Только ли жилище относится к строительным системам?
Строительными называют такие технологические системы, которые при
функционировании не имеют подвижных элементов.
Задание 4
Дом, несомненно, относится к строительным системам, но в любом современном
человеческом жилье имеются окна и двери. Понятно, что они должны открываться и
закрываться.
Как это соотносится с предложенным определением?
Свойства строительных
систем
Попробуйте ответить на
вопрос: - Какой бывает дом?
В своих ответах вы прямо
или косвенно назовете основные свойства строительных систем. Попытаемся
упорядочить этот список.
Дом установлен на
какой-то поверхности. Чем лучше связь с этой поверхностью, тем устойчивей
будет сооружение. Оно не опрокинется под порывами урагана, землетрясением.
Думаю, что никого из
жильцов не устроит, если отдельные детали дома по тем или иным причинам будут
перемещаться друг относительно друга: просыпаешься утром, а потолок навис над
кроватью… Детали (пол, потолок, стены и так далее) должны быть жестко
связаны друг с другом.
И уж тем более не
понравится жильцам, когда сами детали конструкции из-за недостаточной прочности
начнут разваливаться, ломаться.
Таким образом, мы с вами
можем перечисли основные свойства строительных систем.
Устойчивость – способность строительной системы сохранять свое
положение относительно окружения.
Жесткость – способность элементов строительной системы
сохранять свое положение относительно других ее элементов.
Прочность – способность частиц элемента строительной
системы сохранять свое положение относительно других частиц этого элемента.
Задание 5
1.
В чем, по твоему
мнению, суть этих определений, как ты их понимаешь?
2.
Как в этих
определениях проявляются понятия надсистема, система, подсистема?
Устойчивость
Как говорили мы с тобой
раньше:
Устойчивость – это способность строительной системы сохранять
свое положение относительно окружения.
Или, другими словами,
способность здания сопротивляться любому перемещению. Давай договоримся, что
под "способностью сопротивляться любому перемещению" будем понимать
силу, которую необходимо приложить для осуществления этого "любого
перемещения".
Попробуем разобраться, какие факторы влияют на устойчивость.
Задание 6
Сравнение устойчивости схематических
моделей одно и двухэтажного домиков.
1. Как изменится
устойчивость домика после добавления к нему второго этажа, почему?
2. Как изменится устойчивость двухэтажного домика
после увеличения площади основания, почему?
Проверь свои рассуждения
опытным путем.
Экспериментальная
работа 1 (7)
Влияние высоты сооружения и площади его основания на устойчивость.
Для этого соберем
схематическую конструкцию дома и к верхнему соединителю на коньке крыши
приложим силу.
|
Устой_01
|
Будем увеличивать эту
силу до тех пор, пока наш домик не стронется с места или не оторвется от
поверхности стола какой-либо своей частью.
Повторим опыт, только
домик соберем повыше - в два этажа.
Устой_02
|
Изменим конструкцию
основания, увеличив его площадь.
|
Устой_03
|
Экспериментальная
работа 2 (8)
Зависимость устойчивости от высоты центра тяжести
Изменим условия опыта:
возьмем за основу схему двухэтажного домика с боковой опрокидывающей силой.
Будем последовательно
устанавливать на каждом из ярусов груз, и определять величину устойчивости.
Результаты запишем в таблицу.
|
|
Устой_021
|
|
Устой_022
|
Устой_023
|
|
№ опыта |
Схема |
Устойчивость, Н |
|
1. |
Груз на 1-м ярусе |
|
|
2. |
Груз на 2-м ярусе |
|
|
3. |
Груз на 3-м ярусе |
|
Задание 7
1.
Как влияет высота
установки груза на устойчивость строительной системы?
2.
Какие факторы влияют
на устойчивость строительных систем?
3.
Как можно увеличить
или уменьшить устойчивость строительной системы?
Выводы
1.
Устойчивость – это способность строительной системы сохранять
свое положение относительно окружения.
2.
Устойчивость может
быть повышена путем увеличения опорной площади строительной конструкции и/или
уменьшением расстояния от ее центра тяжести до основания. Также можно чисто
физически усилить связь с опорной поверхностью.
Жесткость
Мы уже упоминали:
Жесткость – способность элементов строительной системы
сохранять свое положение относительно других ее элементов.
Или, другими словами,
способность сопротивляться любому перемещению элементов друг относительно
друга. Давай договоримся, что под "способностью сопротивляться" этому
перемещению будем понимать силу, которую необходимо приложить для осуществления
этого перемещения.
Попробуем разобраться,
как можно повысить жесткость.
Начнем с простейшей
конструкции, которая в том или ином виде присутствует практически в любой
строительной системе. Речь идет о прямоугольнике.
Собери прямоугольник,
стороны старайся сделать одинаковыми – это будет удобнее для дальнейшей работы.
|
Жест_00
|
Задание 8
Начерти в тетради таблицу и заполни ее, отвечая на вопросы.
1.
Перечисли части
здания, в которых присутствует прямоугольник.
2.
Какого его
назначение, зачем он?
3.
Как обеспечивается
его жесткость?
|
№№
п/п |
Элемент |
Назначение |
Обеспечение
жесткости |
|
1 |
Дверная коробка |
Удерживать дверь |
Крепление к дверному проему стены |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Экспериментальная
работа 3 (9)
Способы увеличения жесткости прямоугольной конструкции
Положи прямоугольник на
стол, совместив его с системой линеек или треугольником.
Прижми одну из сторон
прямоугольника к столу.
Возьми динамометр сжатия
и плавно прижми его к грани узлового соединителя вдоль оси другой грани,
увеличивая усилие до тех пор, пока эта сторона не сместиться примерно на 5 мм.
|
Жест_01
|
Запиши показания
динамометра.
Соедини стержнем
расположенные по диагонали узловые соединители.
|
Жест_02
|
Повтори опыт, приложив к
одному из них такую же силу, что и в предыдущем опыте. Определи перемещение
грани. Сравни с предыдущим опытом.
saray
Каркас двухскатной крыши
сарая.
Итак, мы с тобой
убедились, что жесткость строительной системы можно увеличить, создавая внутри
ее треугольные структуры.
Посмотри внимательно на
схему
|
Дом
|
Перечерти ее в тетрадь и
на этой основе нарисуй домик.
Задание 9
Назови элементы конструкции, для увеличения жесткости которых используются треугольные структуры.
Можно ли увеличить
жесткость строительной конструкции другими способами?
kr_01
Конструкция стропил
(каркас крыши) сельского дома.
Нарисуй в тетради схему
каркаса крыши и укажи элементы, повышающие жесткость конструкции.
Растяжка
Подготовь модель для
исследования.
1.
Собери
прямоугольник, применив узловые соединители со вставками.
Раст_01
2.
Установи в узловых
соединителях элементы для крепления шпагата.
Раст_02
3.
Подготовь четыре
отрезка шпагата.
4.
Закрепи отрезки на
прямоугольнике, как это показано на рисунке.
Раст_03
Раст_04
5.
Повтори опыт,
приложив к одному из узловых соединителей такую же силу, что и в предыдущих
опытах. Определи перемещение грани.
Жест_04
Сравни величину перемещения с результатами предыдущих опытов.
Задание 10
1.
Зачем на каждой
диагонали растяжки установлены попарно и закреплены крест-накрест.
2.
Назови
технологические системы, не только строительные, в которых увеличивают
жесткость с помощью растяжек
Самостоятельные работы
1.
Корабельная мачта.
2.
Останкинская телебашня,
Москва.
3.
Дом 3-го
тысячелетия, Лондон.
Накладка
Возьми прямоугольник с растяжками и аккуратно сними с него шпагаты. Вырежи
из бумаги, картона или ткани лист, перекрывающий контур прямоугольника.
Проделай в листе отверстия, соответствующие гайкам в узловых соединителях.
Закрепи лист штырями или винтами.
Накл_01
Накл_02
Повтори опыт, приложив к одному из узловых соединителей такую же силу, что
и в предыдущих опытах. Определи перемещение грани.
Жест_05
Задание 11
1.
Назови
технологические системы, в том числе и строительные, в которых увеличивают
жесткость с помощью накладок
2.
В каких случаях тот
или иной способ увеличения жесткости конструкций предпочтительней? Ответ
объясни.
Монолит
Одним из путей повышения жесткости строительных конструкций является
заполнение пространства между стойками каким-либо материалом.
Наверняка ты не раз видел стройку. Рабочие создают каркас из стальных или
железобетонных балок, а затем заполняют его кирпичной кладкой или вставляют в
проемы железобетонные плиты.
Иногда такой монолит создается сразу из кирпича или пенобетонных блоков,
скрепленных между собой цементным раствором.
В древние времена, все было еще прозаичней: из твердого материала вырубали
блоки и очень точно подгоняли их при сборке. Сооружения из брусков прессованного
снега и льда у северных народов. Египетские пирамиды, большинство храмовых
сооружений античности.
Очень жесткие конструкции получают цельнобетонным литьем.
Для этого устанавливают стальную арматуру (каркас из сваренных друг с
другом стальных прутьев). Вокруг нее размещают опалубку (емкость, внутренняя
полость которой имеет форму стен сооружения), в которую заливают бетонный
раствор. После застывания бетона получают монолитное железобетонное строение.
Задание 12
1.
Назови строения с
элементами-монолитами или полностью монолитные.
2.
Какие методы
обеспечения жесткости из описанных выше лучше применять в тех или иных
строениях? Ответ поясни.
Задание 13
Строение народов севера, выполнено из брусков спрессованного снега.
Попробуй представить себе:
1. Как это жилище обустроено внутри?
2. Где кончается стена и начинается крыша?
3. В доме тепло, а почему он не тает?
Выводы
1.
Жесткость – способность элементов строительной системы
сохранять свое положение относительно других ее элементов.
2.
Жесткость можно
увеличить созданием треугольных структур, накладками, растяжками и монолитом.