Для чего нужна симметрия в жизни
Симметрия вокруг нас
«Стоя перед чёрной доской и рисуя на ней мелом разные фигуры, я вдруг был поражён мыслью: почему симметрия приятна глазу? Это врожденное чувство, отвечал я сам себе».
Многие люди даже не задумываются, проходя мимо обычных, на первый взгляд, вещей о том, какой удивительной формой эти объекты обладают и с какой точностью они созданы природой или человеком. Симметрия окружает нас, находя своё проявление, как в живой, так и в неживой природе.
Термин «симметрия» в переводе с греческого означает соразмерность, пропорциональность, гармония. Как предполагают, ввел в обиход данный термин Пифагор (VI в. до н. э.), обозначив им пространственную закономерность в расположении одинаковых фигур или их частей. Он же определил отклонение от симметрии как асимметрию.
Для симметричной организации композиции характерна уравновешенность её частей по массам, по тону, цвету и даже по форме. В таких случаях одна часть почти зеркально похожа на вторую. В симметричных композициях чаще всего имеется ярко выраженный центр. Как правило, он совпадает с геометрическим центром картинной плоскости.
Симметрия пронизывает наш мир гораздо глубже, нежели это можно увидеть глазами. Осмысливание этого факта происходило в течение многих веков. В результате само понятие симметрии претерпело существенную эволюцию. От тех времен до наших дней понятие «симметрия» прошло длинный путь развития. Из чисто геометрического понятия оно превратилось в фундаментальное понятие, лежащее в основе законов природы. Мы знаем теперь, что симметрия – это не только то, что можно видеть глазами. Симметрия не просто вокруг нас, она сама в основе всего. С самой общей точки зрения, понятие симметрии связано с инвариантностью по отношению к каким-либо преобразованиям. Инвариантность может быть чисто геометрической (сохранение геометрической формы), но может и не иметь отношения к геометрии, например сохранение энергии или биологических свойств. Точно так же преобразования могут иметь геометрический характер (повороты, переносы, перестановки), а могут и не иметь его (замена частиц античастицами, переход от одного поколения к другому).
Чтобы иметь более точное представление о том, что же такое симметрия, нужно рассмотреть её три основных вида: зеркальная симметрия; центральная симметрия; переносная симметрия.
Рассмотрим поподробнее каждый вид. Начнём с зеркальной симметрии. Иногда данный вид ещё называют плоскостная симметрия. Одна половинка симметричного объекта является зеркальным отражением другой половинки. Если поставить зеркальце вдоль прочерченной ровно посередине рисунка прямой, то отражённая в зеркале половинка фигуры дополнит её до целой. Поэтому такая симметрия и называется зеркальной, а прямая, вдоль которой поставлено зеркало, называется осью симметрии. В простейшем случае, если плоскую фигуру имеющую ось симметрии загнуть вдоль оси, то обе её части совпадут.
Следующий вид, который мы рассмотрим – центральная симметрия. Её ещё называют – поворотная симметрия. Данный вид симметрии характеризуется наличием центра симметрии – неподвижной точки (назовём эту точку «О»). Эта точка обладает определённым свойством, заключающемся в том, что при повороте на 180 градусов центрально симметричная фигура переходит сама в себя. Яркими примерами центрально симметричных фигур могут быть снежинки.
Последний вид симметрии – переносная или по-другому трансляционная. Это параллельный перенос вдоль прямой. Данный вид симметрии характерен для архитектуры или искусства. В природе же такая симметрия встречается редко и чаще всего не обладает 100% точностью.
Симметрия в природе – это мир вокруг нас. Наука, изучающая её, называется биосимметрией. Симметрией обладают объекты и явления живой природы. Она позволяет живым организмам лучше приспособиться к среде обитания, защитить себя от недоброжелателей и просто выжить.
Для начала давайте рассмотрим, какие виды симметрии встречаются в растительном мире. Например, для листьев характерна зеркальная симметрия. Многие листья деревьев и лепестки цветов симметричны относительно среднего стебля.
Центральную симметрию можно наблюдать у следующих цветов: лук, цветок одуванчика, цветок кувшинки, цветок мать и мачехи. Цветок ромашки обладает центральной симметрией, только в случае четного количества лепестков. Её сердцевина представляет собой окружность, и поэтому центрально симметрична, так как мы знаем, что окружность имеет центр симметрии. Нередки случаи и переносной симметрии в растительном мире, например: веточки акации, рябины и многие другие.
Симметрия – базовое свойство большинства живых существ. Быть симметричным очень удобно. Подумайте сами: если у вас совсех сторон есть глаза, уши, носы, рты и конечности, то вы успеете вовремя почувствовать что-то подозрительное, с какой бы стороны оно ни подкрадывалось, и, в зависимости от того, какое оно, это подозрительное, — съесть его или, наоборот, от него удрать. Симметрия в животном мире определяется в соответствие размеров, форм и очертаний, а также относительное расположение частей тела, находящихся на противоположных сторонах разделяющей линии. Ярким примерами симметрии у животных можно считать бабочку, жука плавунца, морскую звезду, лягушку.
Можно сказать, что каждое животное (насекомое, рыба, птица) состоит из двух энантиоморфов – правой и левой половин. Энантиоморфами являются также парные детали, одна из которых попадает в правую, а другая в левую половину тела животного. Так, энантиоморфами являются правое и левое ухо, правый и левый глаз Примером могут являться оленьи рога. Симметрия в животном мире диктуется условиями жизни. Это хорошо видно на примере рыбы камбалы. У камбалы, как и у других рыб, имеется вертикальная плоскость симметрии. Взрослая камбала лежит на дне. Ее глаза, рот, плавники переползают на одну сторону, и ее плоскость симметрии поворачивается на 90º. Камбала приобретает симметрию тела вращения, т.е. поворотную центральную симметрию.Примером симметрии можно считать и паутину. Пауки создают совершенные круговые сети. Сеть паутины состоит из равно отдаленных радиальных уровней, которые распространяются из центра по спирали, переплетаясь друг с другом с максимальной прочностью. Также симметрию в животном мире можно встретить, глядя на лебедя, плывущего по воде. На воде появляется его зеркальное отражение, что придаёт чувство покоя и уравновешенности.
С симметрией мы часто встречаемся в искусстве, архитектуре, технике, быту. Так фасады многих зданий обладают осевой симметрией. В большинстве случаев симметричны относительно оси или центра узоры на коврах, тканях, комнатных обоях. Теперь более подробно о симметрии в архитектуре. Архитектурные сооружения, созданные человеком, в большей своей части симметричны. Они приятны для глаза, их люди считают красивыми. С чем это связано? Здесь можно высказать только предположения.
Во-первых, все мы с вами живем в симметричном мире, который обусловлен условиями жизни на планете Земля, прежде всего существующей здесь гравитацией. И, скорее всего, подсознательно человек понимает, что симметрия это форма устойчивости, а значит существования на нашей планете. Поэтому в рукотворных вещах он интуитивно стремится к симметрии. Золотым веком симметрии в скульптуре и архитектуре была античность. Греко-римская любовь к пропорциям, как высшим ценностям вознесли симметрию на самую высшую точку в скульптуре того времени. Великолепные храмы того времени были переполнены симметрии, но спустя несколько веков, она всё чаще и чаще стала исчезать из архитектуры. Строители храмов, упраздняя симметрию, боролись даже с замыслом архитекторов, заменяя положенные шесть колон – пятью, четыре – тремя. Здания симметричной формы характеризуют собой строгость, вызывает чувство организованности и скованности. Яркими примерами в архитектуре являются: Казанский собор в Санкт-Петербурге (выполнен в стиле классицизма); Кафедральный собор Дуомо в Милане (выполнен в стиле готики), обладает зеркальной-осевой симметрией; Собор Святого Петра в Риме; дворец Лувр; ну и, конечно же, Нотр-Дам-Де-Пари и Эйфелева Башня.
Таким образом, нам удалось познакомиться с понятием симметрии. Объяснение законов симметрии важно для понимания красоты, гармонии, жизни.Принципы симметрии играют важную роль в физике и математике, химии и биологии, технике и архитектуре, живописи и скульптуре, поэзии и музыке. Законы природы, управляющие неисчерпаемой в своем многообразии картиной явлений, в свою очередь также подчиняются принципам симметрии.
Список используемой литературы
Для чего нужна симметрия в жизни
Исследовательские работы и проекты
Проектно-исследовательская работа «Симметрия в жизни»
В данном исследовательском проекте по математике на тему «Симметрия в жизни» учащийся проводит наблюдения, выполняет поиск литературы, систематизирует и анализирует материал, в следствии чего выясняет, как проявляется симметрия в жизни.
В представленной исследовательской работе по математике на тему «Симметрия в жизни» автор дает общее понятие симметрии, рассматривает виды и применение симметрии в русском языке, в одежде, быту, живой природе, архитектуре и в предметах декоративно-прикладного искусства.
В предложенном проекте по математике «Симметрия в жизни» продемонстрировано, как будет выглядеть одежда, если она не будет симметрична относительно левой и правой части.
«Математика выявляет порядок, симметрию и определенность, а это – важнейшие виды прекрасного.«
Оглавление
Введение
1. Определение симметрии.
2. Виды симметрии.
3. Применения симметрии.
4. Русский язык и симметрия.
5. Симметрия в одежде.
6. Симметрия в быту.
7. Симметрия в живой природе.
8. Симметрия в архитектуре.
9. Симметрия в предметах декоративно-прикладного искусства.
Заключение
Список использованных источников.
Введение
Объект исследования – симметрия.
Предмет исследования – симметрия в жизни.
Цель работы: выяснить, как проявляется симметрия в жизни.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи :
Методы исследования:
Этапы работы:
Актуальность темы.
Тема проекта по математике «Симметрия в жизни» очень актуальна и интересна. В наше время, наверное, трудно найти человека, который не имел бы какого-либо представления о симметрии. Мир, в котором мы живем, наполнен симметрией домов и улиц, гор и полей, творениями природы и человека.
С симметрией мы встречаемся буквально на каждом шагу: в природе, технике, искусстве, науке. Понятие симметрии проходит через всю многовековую историю человеческого творчества. Оно встречается уже у истоков человеческого развития. Издавна человек использовал симметрию в архитектуре. Древним храмам, башням средневековых замков, современным зданиям она придает гармоничность, законченность.
1. Определение симметрии
Под симметрией понимают всякую правильность во внутреннем строении тела или фигуры.
2. Виды симметрии
| Вид симметрии | Определение | Пример |
|---|---|---|
| Лучевая | Расположение частей тела, позволяющее разделить его на 2 равные, зеркально отражающие друг друга половины в нескольких плоскостях. |  |
| Билатеральная (осевая) | Расположение частей тела, позволяющее разделить его на две равные, зеркально отражающие друг друга половины лишь одной плоскостью. Эта плоскость носит название оси симметрии. |  |
| Центральная | Симметрия относительно точки. Предполагает, что по обе стороны от точки, на одинаковых расстояниях находится какой либо предмет. |  |
| Зеркальная | Зеркальная симметрия в архитектуре и природе. Отражение прибрежных зданий. Оптическое отражение в реке прибрежных деревьев.Отражение свечи в зеркале. |  |
3. Применения симметрии
| Область использования симметрии | Пример |
|---|---|
| Архитектура |  |
| Техника |  |
| Искусство |  |
Изучив теоретический материал и понаблюдав за окружающим нас миром, мы пришли к выводу, что симметрия буквально пронизывает все, что нас окружает.
Но, в то же время, мы заметили, что в формах природы постоянно встречаются отступления: одна клешня краба или рака заметно больше другой.
Рисунок полос зебры не повторяется на двух половинах ее тела и т.д. Асимметрия и симметрия постоянно взаимодействуют.
4. Русский язык и симметрия
Буквы русского языка тоже можно рассмотреть с точки зрения симметрии.
Вертикальная ось симметрии: А; Д; Л; М; П; Т; Ф; Ш.
Горизонтальная ось симметрии: В; Е; З; К; С; Э; Ю.
И вертикальные, и горизонтальные оси симметрии: Ж; Н; О; Х.
Ни вертикальные, ни горизонтальные оси: Б; Г; И; Й; Р; У; Ц; Ч; Щ; Я.
В русском языке есть симметричные слова – палиндромы, которые можно читать одинаково в двух направлениях:
Шалаш, казак, радар, Алла, Анна, кок, поп.
Могут быть палиндромическими и предложения. Написаны тысячи таких предложений.
«А роза упала на лапу Азора».
«А луна канула».
5. Симметрия в одежде
6. Симметрия в быту
7. Симметрия в живой природе
Можно сказать, что каждое животное состоит из правой и левой половин. Например, правое и левое ухо, правый и левый глаз, правый и левый рог и т.д.
Отметим, наконец, зеркальную симметрию человеческого тела (речь идёт о внешнем облике и строении скелета).
Эта симметрия всегда являлась и является основным источником нашего эстетического восхищения хорошо сложенным человеческим телом.
8. Симметрия в архитектуре
9. Симметрия в предметах декоративно-прикладного искусства
Также, симметрия присутствует в различных предметах декоративно-прикладного искусства.
Это могут быть предметы, изготовленные на гончарном круге, вышивка, узоры, орнаменты на ткани, предметы вырезанные из дерева или камня и т. д.
Заключение
Вывод: “Симметрия устанавливает забавное и удивительное родство между предметами, явлениями и теориями, внешне, казалось бы, ничем не связанными.”
Дж. Ньюмен
Вместе мы пришли к выводу, что абсолютно симметричной одежды не существует, и некоторые проявления асимметрии делают человека более симпатичным.
Список использованных источников и литературы
1. Вейль Г. Симметрия.
3. Кошелев А.И. Проявление симметрии в различных формах материи.
4. Тарасов Л.В. Этот удивительно симметричный мир. – М.: Просвещение, 1982г.
5. Ресурсы сети Internet.
Симметрия вокруг нас
Муниципальное образовательное учреждение
«Восходская основная общеобразовательная школа»
Алатырского района Чувашской Республики
Научно – практическая конференция
«Первый шаг в науку»
Симметрия вокруг нас
ученица 7 класса МОУ «Восходская ООШ»
учитель математики МОУ «Восходская ООШ»
2.2. Симметрия в природе 5
2.4. Симметрия в технике 7
2.5. Симметрия в архитектуре, изобразительном искусстве и в
2.6. Использование элементов симметрии в чувашских
4. Список используемой литературы0
Целью моей работы является исследование симметрии и области её применения.
1. Через понятие «симметрия» раскрыть важнейшие связи явлений симметрии с живой природой, искусством, техникой.
2. Показать прямую зависимость симметрии с окружающим миром.
3. Раскрытие основных законов природной симметрии.
4. Выявить, во всём ли в жизни должна быть симметрия.
Знания о симметрии можно применять в своей деятельности: в строительстве, в создании предметов быта, в украшении одежды, в оформлении интерьера жилища.
2.1. Что такое симметрия?
«. Быть прекрасным значит, быть
симметричным и соразмерным».
В своих размышлениях над картиной мироздания человек с давних времен активно использовал идею симметрии. Пифагор, считая сферу наиболее симметричной и совершенной формой, делал вывод о сферичности Земли. Древние греки полагали, что Вселенная симметрична просто потому, что симметрия прекрасна.
У в «Отрочестве» есть признание: «. Стоя перед черной доской и рисуя на ней мелом разные фигуры, я вдруг был поражен мыслью: почему симметрия приятна для глаз? Это врожденное чувство, отвечал я сам себе. На чем же оно основано? Разве во всем в жизни симметрия?»
Видный математик Г. Вейль ( г. г.) отмечал, что симметрия «является той идеей, посредством которой человек на протяжении веков пытался постичь и создать порядок, красоту и совершенство».
В переводе с греческого термин «симметрия»- соразмерность (однородность, пропорциональность, гармония). Часто проводят параллели: симметрия и уравновешенность, симметрия и совершенство. Своим развитием учение о симметрии обязано в первую очередь естествоиспытателям, углубленно изучавшим кристаллические образования. Кеплер, Н. Стенон, П. Кюри, Лодэаве, Федоров и др.
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). Преобразование фигур (симметрия) вошло в математику в результате наблюдения человека за окружающим миром. Оно встречается часто и повсеместно. Поэтому даже неискушенный человек обычно легко усматривает симметрию в относительно простых ее проявлениях.
Симметрии посвящены такие строчки:
О, симметрия! Гимн тебе пою!
Тебя повсюду в мире узнаю.
Ты в Эйфелевой башне, в малой мошке,
Ты в елочке, что у лесной дорожки.
С тобою в дружбе и тюльпан, и роза,
И снежный рой – творение мороза!
2.2. Симметрия в живой природе.
Природа – удивительный творец и мастер. Все 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 бы летать. Свойство симметричности, присущее живой природе, человек использовал в своих достижениях: изобрел самолет, создал уникальные здания архитектуры. Да и сам человек является фигурой симметричной. Симметрию можно увидеть среди цветов. Осевой симметрией обладают цветки семейства розоцветных, а центральной симметрией – семейство крестоцветных. Симметрию можно увидеть и на листьях деревьев.
2.3. Зачем надо знать о симметрии, изучая физику.
В своей работе «Новогодний подарок», или о шестиугольных снежинках» он размышлял о новогоднем подарке советнику императора, покровителю наук и философу. Этот господин сильно любил. Ничто не по причине его незначительной ценности, а скорее как прелестную забаву шаловливо щебечущего соловья. Мучительно перебирая, какой же предмет может быть Ничто, Кеплер вдруг заметил снежинки, тихо падающие на его одежду, все как одна шестиугольные, с пушистыми лучами. Ничто найдено! Кеплер подарит советнику в Новый год снежинки.
2.4. Симметрия в технике.
Симметрию можно наблюдать и в технике. Зачем используют симметрию в технике?
2.5. Симметрия в архитектуре, изобразительном искусстве и в литературе
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. Издревле люди стремились украсить орнаментом все, что окружало их в быту. В построение орнамента часто используются принципы симметрии, приемы ритмичных повторов.
В литературных произведениях существует целый ряд забавных словесных конструкций, основанных на свойствах зеркальной симметрии. Например, слова «топот «, «казак», «шалаш», тип слов называют палиндромами. Палиндромическими могут быть фразы, стихотворения, рассказы. Например. «Я иду с мечом судия» (Т. Державин), «А роза упала на лапу Азора» (А. Фет); «Аргентина манит негра» (Булгаков).
Поэзию отличает от прозы симметричность слогов, строк, ударных и
безударных звуков. Отрывок из стихотворения А. Фета:
Какая грусть! Конец аллеи А
Опять с утра исчез в пыли, В
Опять серебряные змеи А
Через сугробы поползли. В
Симметрична композиция картины А. Рублева «Троица». Симметричное расположение трех ангелов повышает выразительность произведения искусства. Художник в картине «Троица» хотел показать уравновешенность и покой, которые несут эти три ангела
2.6. Использование элементов симметрии в чувашских вышивках.
С древних времён у чувашей распространены резьба по дереву и вышивка. То и другое отличается богатством узоров, которые создаются с помощью симметрии. Вышивка производилась в четырёх направлениях: по горизонтали, по вертикали и по двум диагоналям. Большое значение в вышивках играл цвет. В узорах использовали пять цветов: чёрный, красный, жёлтый, синий и зелёный. Для выполнения контура обычно использовали чёрный цвет – цвет земли и плодородия. Это была самая ответственная часть работы, требовавшая от мастерицы большой точности, ведь если она ошибалась на одну лишь нитку, симметрия рисунка нарушалась. Чаще всего встречался красный цвет – цвет крови, цвет жизни. А самым красивым чуваши считали жёлтый – цвет солнца
Проведя исследование различных источников информации о симметрии, я пришла к выводу, что природа устроена в соответствии с законами симметрии. Все живое в природе обладает свойством симметрии. Симметрию можно увидеть среди цветов и на листьях деревьев. Свойство симметричности, присущее живой природе, человек использовал в своих достижениях: изобрел самолет, создал уникальные здания архитектуры. Да и сам человек является фигурой симметричной. Следовательно, симметрия возникла не случайно – возможно, симметричные объекты легче воспринимать живым существам.
Но мир не может быть абсолютно симметричным. Строители современных мостов, высотных зданий, башен знают, что конструкция не должна быть безупречно симметричной из-за опасности возникновения резонансных колебаний, которые могут привести к ее разрушению. Поэтому симметрию конструкций сознательно нарушают, вводя в нее отдельные асимметричные элементы. Некоторые отклонения от симметрии имеются и в живой природе. Об этом говорил известный художник О. Ренуар: «Два глаза, даже на самом красивом лице, всегда чуть-чуть различны, нос никогда не находится в точности над серединой рта; долька апельсина, листья на деревьях, лепестки цветка никогда не бывают в точности одинаковыми».
А зачем человеку надо знать о симметрии? Знания о симметрии можно применять в своей деятельности: в строительстве, в создании предметов быта, в украшении одежды, в оформлении интерьера жилища.
4. Список используемой литературы
1. В. Литцман. Весёлое и занимательное о фигурах и числах. Государственное издательство физико – математической литературы. Москва, 1963.
3. Энциклопедия для детей. Т.11. Математика. М: Аванта +, 1999.
4. ёв. Золотое сечение в живописи. К.: Высшая школа, 1989.
6. Журнал. Математика в школе № 8 2001.
Интернет ресурсы http:// *****
Рецензия на исследовательскую работу
Работа Душевой Елены «Симметрия вокруг нас» отличается оригинальностью темы. В работе раскрыты важнейшие связи явлений симметрии с живой природой, искусством, техникой и отражено практическое её применение: в строительстве, в создании предметов быта, в украшении одежды, в оформлении интерьера жилища. Работу отличает логическая последовательность в изложении материала и соответствует всем предъявляемым требованиям. Требования к оформлению исследовательской работы соблюдены.