III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ФИЗИКА В МИРЕ ИСКУССТВА И ПОЭЗИИ
Маликова М.А.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

Актуальность проекта:

В 50-60 годы прошлого века нередко можно было встретить статьи, в которых шёл спор о том, что важнее: физика (точные науки) или лирика (гуманитарные науки). В споре победителей не оказалось: стало ясно, что и физика, и лирика одинаково нужны человеку. Физика способствует научно-техническому прогрессу, раскрывает тайны природы, а лирика и искусство облагораживает человека, «лечит душу». Об этом свидетельствует и история науки. В былые времена редко можно было встретить ученого, который бы не интересовался искусством, музыкой, литературой. Поэты, писатели, художники, музыканты подмечали физические явления и процессы в природе, образно и точно описывали их.

Проблема проекта: есть ли точки соприкосновения в физике, искусстве и литературе при изучении тепловых явлений?

Цель проекта: интеграция науки и искусства с целью формирования целостного восприятия мира.

Задачи проекта:

  1. Выяснить, кто из ученых физиков увлекался живописью, литературой, музыкой.

  2. Рассмотреть свет с точки зрения физики и показать его роль в создании художественных образов.

  3. Показать через картины тепловые явления, изученные в курсе физики.

  4. Составить лирический сборник задач по теме «Тепловые явления».

Гипотеза: можно ли тепловые явления можно выразить с помощью кисти и литературного слова?

Сроки разработки и реализации проекта (этапы).

Подготовительный этап: формулировка темы проекта, постановка цели, гипотезы, задач, определение информационных источников, необходимых для проведения проекта.

Этапы исследований: исследование информационных источников, обобщение, формулировка выводов, оформление творческих заданий.

Заключительный этап: защита проекта

По окончании проекта:

  1. Авторская выставка картин в школе

  2. Выпуск лирического сборника задач

  3. Размещение проекта на сайте школы

Ресурсы проекта: учебник физики 8 класс, литература по данной теме, интернет, мастерская для написания картин

Предполагаемая методика и техника выполнения проекта: изучение литературы по данной теме; исследование творчества ученых-физиков, художников и поэтов, создание собственных художественных образов при изучении тепловых явлений.

  1. Основная часть

  1. Физика и искусство в творчестве художников и ученых-физиков

Казалось бы, что общего между искусством и наукой? Такими, на первый взгляд разными областями человеческого интеллекта. Но обращаясь к истории, мы не раз видим странные закономерности. Почему учёные проявляют огромный интерес к музыке, литературе, искусству, а художников в свою очередь волнуют тайны мироздания?

В доказательство этим связям, можно привести несколько примеров. Вспомним, что Леонардо да Винчи, А Дюрер, М. В. Ломоносов, И. Гете внесли большой вклад в развитии как науки, так и искусства. Такие учёные, как Д. Максвелл и С. И. Вавилов увлекались поэзией; М. Планк, А. Эйнштейн, В. Гейзенберг – музыкой; известны романы польского физика Л. Инфельда и основателя кибернетики Н. Винера, живописные работы Николая Коперника.

Это лишь некоторые примеры того, что творчество в науке вполне совместимо с занятиями искусством.

  1.  
    1. Леонардо да Винчи

Леонардо да сер Пьеро да Винчи - итальянский художник и учёный, изобретатель, писатель, музыкант, один из крупнейших представителей искусства Высокого Возрождения.

Известно множество машин и механизмов, изобретённых Леонардо. Мы поражаемся их совершенству. Некоторые были воспроизведены в наше время и работали. Изобрести такое было невозможно без знания физики, механики, гидравлики, оптики.

Леонардо стал подлинным основоположником стиля Высокого Возрождения. Искусство для него было средством познания тайн природы и законов красоты. Вся его художественная деятельность неразрывно связана с научными изысканиями.

Одно из самых прославленных произведений Леонардо – портрет Моне Лизы. Необычайная глубина и значительность образа, его одухотворенность сделали этот портрет своеобразным символом эпохи Возрождения.

  1.  
    1. Михаил Васильевич Ломоносов

Первый русский учёный-естествоиспытатель, химик и физик, основоположник физической химии, астроном, приборостроитель, географ, металлург, геолог, поэт, заложивший основы современного русского литературного языка, художник, историк, поборник развития отечественного просвещения, науки и экономики, основоположник молекулярно-кинетической теории, науки о стекле. Разработал проект Московского государственного университета, впоследствии названного в его честь. Открыл наличие атмосферы у планеты Венера. Главные научные открытия Михаила Васильевича Ломоносова, великого русского учёного, относятся к химии, физике и астрономии.

Михаил Васильевич Ломоносов положил начало художественной тонической поэзии. На протяжении 40-х – 60-х годов 18 века из литературных произведений он пишет оды, стихотворения и трагедии.

  1.  
    1.  
      1. Альберт Эйнштейн

Физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики, лауреат Нобелевской премии по физике 1921 года, общественный деятель-гуманист. Альберт Эйнштейн создатель теории относительности - теории, описывающей движение, законы механики и пространственно-временные отношения при произвольных скоростях движения, меньших скорости света в вакууме, в том числе близких к скорости света.

«Я не физик. Я знаменитый скрипач» - известное выражение Эйнштейна. Он не просто любил музыку, музыка была важной частью его жизни. Великий физик, вообще, был убеждён, что между музыкой и физикой есть много общего. «Физика раскрывает неизвестное в природе, - говорил он, - а музыка - в человеческой душе. Это два метода познания мира».

На примере этих ученых я убедилась, что физики находили в искусстве вдохновение для своих научных открытий, а художники с успехом создавали не только картины, но и различные механизмы.

Мне тоже захотелось найти грани соприкосновения физики и искусства. Большим моим увлечением является рисование. При изучении темы «Тепловые явления» мне показалось сложным представить явление поглощения и выделения тепла в различных процессах, и я попробовала с помощью света и красок передать в своих картинах эти закономерности. А что же такое свет с точки зрения физики?

2. Свет в физике и искусстве 2.1 Опыты Ньютона

В 60-х гг. XVII в. И. Ньютон произвел ряд опытов и доказал сложность белого цвета; затем он решил обратную задачу: взяв собирающие линзы, сконцентрировал на экране в общий фокус цветные лучи, выходящие из призм, и получил белое пятно. Среди цветов спектра существуют дополнительные цвета. К ним относятся: красный и зеленый, оранжевый и голубой, желтый и синий и т. д. Замечено, что, оказавшись рядом, дополнительные цвета делают друг друга ярче.

2.2 Роль света в художественных образах

Талантливые же художники, взяв на вооружение световые закономерности, добиваются поразительных эффектов. В этом можно убедиться, посмотрев репродукцию замечательной картины художника Куинджи "Ночь на Днепре". Используя игру света и интенсивные цвета, сведенные к нескольким главным тонам, художник добился почти полной иллюзии освещения, и это дало ему возможность передать поэтическое состояние природы.

Если художник умело сочетает яркий свет и глубокие тени, а так же полутона там, где свет постепенно переходит в тень, то он может передать объемность людей и предметов. В живописи это называется светотенью. Светотень усиливает наглядность и эмоциональное воздействие картины. (например, картина Рембрандта "Святое семейство" и Караваджо "Лютнист")

А можно ли светом передать тепловые ощущения? Почувствует ли человек, рассматривающий мои картины, легкое дуновение ветра, свежесть прохладного утра, живительную влагу над цветущей поляной или же чувство испепеляющей жары?

  1.  
    1. Тепловые явления в создании художественных образов

Тепловые процессы идут с выделением или поглощением энергии. Так, чтобы лед при температуре 0°С начал таять, ему необходим приток тепла извне. Чтобы увидеть это, я изобразила тающие сосульки на фоне зимнего солнца, которое дает им свою энергию. Как только солнце уйдет за горизонт и сосульки перестанут получать тепло, капли воды кристаллизуются, увеличивая размер сосульки.

Процесс конденсации, наоборот, идет с выделением тепла. Утро, туман, прохлада…. Кажется все иначе. Но вспомните августовское ясное утро и туманное утро. Заморозки невозможны, если в воздухе туман. Чтобы показать, что этот процесс идет с выделением тепла, я добавила теплых красок в картину.

Капельки росы на траве - это тоже результат конденсации. Пригретые лучами ясного летнего дня, они играют всеми красками, радуя нас, но совсем скоро они исчезнут, превратившись в пар, чтобы появиться снова на следующее утро.

Исчезнет и лужа в жаркий летний день, забирая тепло на процесс испарения. Вот-вот солнечные лучи слегка коснутся зеркальной поверхности, и воздух наполнится живительной влагой. Голубые краски дают ощущение прохлады в воздухе, которая образуется при испарении, а теплые желтые и зеленые тона той энергии, которая необходима для испарения.

Водяные массы, испаряясь, образуют водяной пар в атмосфере. И от количества этого водяного пара зависит влажность воздуха. Жара, зной, отсутствие водоемов делает воздух над пустыней сухим. Растрескавшаяся почва, палящее солнце над горизонтом, отсутствие разнообразия красок передают ощущение суровых условий пустыни.

Солнце - источник тепла, которое передаются в окружающее пространство с помощью излучения, которое возможно в безвоздушном пространстве. Холодный пустой космос пронизан лучами, которые несут свет и тепло на Землю.

Кто был на море, убеждался, что днем ветер дует с моря на сушу, а ночью с суши на море. Объясняется это образование конвективных потоков воздуха над прогретой поверхностью. Это явление я показала видимыми потоками воздуха, поднимающимися вверх над небольшой частью суши, и волнами, которые ветер гонит на морской берег.

Горение – соединение двух атомов углерода с одним атомом кислорода, в результате чего образуется молекула углекислого газа и выделяется тепло. При сгорании выделяется огромное количество теплоты. Присутствие на картине в основном тонов красного и желтого цвета создают ощущение, что от картины идет жар, сама картина выделяет тепло.

Итак, я постаралась передать с помощью света физические закономерности в своих картинах. Смогли увидеть мои одноклассники эти закономерности? Мы провели анкетирование, в котором ребятам надо было ответить на вопросы теста.

Результаты вы можете посмотреть в Приложении 1

Как видим, по результатам тестирования наша гипотеза о том, что можно выразить тепловые явления с помощью кисти, подтвердилась. Я предлагаю вам посетить мою выставку картин, чтобы убедиться в справедливости нашей гипотезы. Приложение 2

Наука и искусство – это две точки зрения на один и тот же предмет. И только в совокупности можно увидеть этот мир объемным. Человек, идущий по стезе науки и искусства, изучая этот мир, сам становится существом гармоничным.

2.4 Лирический сборник задач

Тепловые явления можно выразить не только красками и светом. В стихотворениях многих поэтов я нашла описание тепловых явлений, которые мы изучали. На уроках физики мы решали задачи по теме «Фазовые переходы». И многие стихи – это своеобразный сборник задач по физике. Я предлагаю к своим картинам небольшой лирический сборник задач по этой теме и надеюсь, что такие задачи помогут взглянуть на физические явления с другой стороны и разобраться в сложности физических процессов. (Приложение 3 )

Заключение

Мы попытались доказать, что физика и искусство связаны между собой. Представители искусства, его разных областей и направлений должны знать физические закономерности, которые успешно служат, как мы только что видели, не только научно-техническому прогрессу, но и миру вдохновения, миру чувств.

Произведения литературы, искусства помогают во многих случаях вскрыть все связи физических явлений, делая восприятие тоньше и шире, позволяют глубже понять их, они учат нас быть внимательными, учат наблюдать, замечать и видеть проявление физики в окружающем мире.

Моя работа принесла мне огромное удовольствие. Я старалась при создании своих картин создать ощущение тепла или холода. Я хотела, чтобы мои картины помогли ребятам разобраться в сложности некоторых физических явлений. А интересные задачи из моего сборника станут более понятными, если их найти в картинах.

Литература
  1. Андреева М., Антонова А., Дмитриева Д. Рассказы о трех искусствах. Л.: Детская литература ,1966.

  2. Блудов М.И. «Беседы по физике», Москва, Просвещение, 1992г.

  3. Лыков В.Я. Эстетическое воспитание при обучении физике. - М.: Просвещение, 1986.

  4. Тихомирова С.А. «Физика в пословицах, стихах, сказках», Москва, Новая школа, 2002

  5. Википедия. Свободная энциклопедия. Эйнштейн, Альберт. [13.10 24 июля 2004 г.], URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Эйнштейн,_Альберт (дата обращения: 21.01.2017)

Приложения Приложение 1 Анкетирование школьников по теме «Физика в художественных образах» Приложение 2 Мои картины

«Космос»

«Дневной бриз»

«Туман в горах»

«Трава в серебре»

«Засуха»

«Зимняя река»

«Снежинки»

«Пожар в лесу»

«После дождика»

«Уходят морозы»

«Весенняя река»

Приложение 3 Иллюстрированный сборник задач по теме «Тепловые явления»

Физика и лирика

от Марии Маликовой

Иллюстрированный сборник задач

по теме «Тепловые явления»

«ЭВРИКА»

В сборнике «Физика и лирика от Марии Маликовой» использованы стихотворения разных авторов и представлены задачи по всем разделам курса «Тепловые явления». Сборник задач предназначен для обучающихся средних общеобразовательных школ и для учителей физики.

Издательство «Эврика», 2017

С.Бахрушина

Плачет сосулька,

Уходят морозы,

Льются ручьями

Весенние слёзы.

  1. Меняется ли внутренняя энергия сосульки при ее таянии?

Сергей Вострокнутов

Бриз

Над морем несётся, играя,По курсу волнующий бриз.И море в себе отражаетНебесную синюю высь.Нас лодка надежды качает,Встаёт изумрудный рассвет,Знакомые возгласы чаекНам дарят курортный привет.Мы снова встречаем с тобоюИюнь над равниной морской,И гладишь ты пряди прибояСвоей загорелой рукой.

  1. Почему на берегу моря тихо только рано утром или вечером?

  2. От чего ветер, который дует с моря днем, холоднее вечернего?

Надежда Дряева

Пожар

Волк с лисицей спозаранку

Вышли летом на простор.

Выбрали в лесу полянку

И зажгли большой костёр.

Но, беда подкралась вдруг.

Запылало всё вокруг!

Ярко красные массивы

Устремились в небеса.

Волк бежал что было силы,

И исчезла вмиг лиса.

Дым поднялся до небес,

Зарыдал волшебный лес!....

  1. При горении 200 г вещества выделилось 2,8 МДж энергии. Что это за вещество?

  2. Сколько выделится тепла при полном сгорании 50 кг сухих берёзовых дров?

Боровков Н.

Солнышко ласково нас обнимает,Теплым лучом беспокойно шалит,Солнышко чувствует, солнышко знает,Как его лучик утрами бодрит...Как его зайчик, ну тот, что на стенке,Радость приносит с собой иногда,В солнечном свете любые оттенкиСмотрятся ярче и лучше всегда!Что же тогда, если солнышко скрылось?Как без тепла его? Как без лучей?Нужно лишь, чтобы оно отразилосьВ каждой открытой душе у людей!

  1. С помощью какого вида теплопередачи осуществляется перенос энергии от Солнца к Земле?

Маргарита Шушкова

Туман в горах

В отрогах гор скопление тумана.Опять на землю опустились тучи.Видением из рыцарских романов -Угрюмый замок, скорбный и могучий.Как будто в старом чёрно-белом фотоНедопроявленностью согрешил фотограф.Мурашки пробегают отчего-то.Но ветер налетел... туман разорван...Вот очертанья проступают елеСквозь пелену белеющих остатков -Могучие огромнейшие елиИ никакого рыцарского замка!

  1. Отличаются ли молекулы водяного пара от молекул воды?

  2. Вода массой 250 кг при 0 оС превратилась в лёд. Какое количество теплоты при этом выделилось?

Ольга Ухалина

Лужи

Носится ветер галопом по улице -

Морщится-морщится личико лужицы.

Хмурится милая от сквозняка,

Ей нелегко отражать облака.

  1. Воду испарили. Как при этом изменились скорость движения молекул, расстояние между ними, внутренняя энергия воды?

  2. Почему неглубокая лужа высохнет быстрее, чем глубокая?

  3. Как зависит скорость испарения жидкости от площади её поверхности?

  4. Почему при выходе из воды мы ощущаем холод?

  5. Почему у пустынных животных, вроде тушканчика, большие уши?

К.Бальмонт

Снежинка

Светло-пушистаяснежинка белая,Какая чистая,какая смелая!Дорогой буйноюлегко проносится,Не в высь лазурную -на небо просится.Под ветром веющийдрожит, взметается,На нем, лелеющем,светло качается.

  1. Как называется процесс, происходящий с образованием кристаллов?

Николай Нилович Денисов

А на реке идет весенний ледоход,Лед вспучился вдоль берега, по краю,И льдины двинулись в последний свой походОгромной ледяною белой стаей.Они блестят на солнце, при луне,Как россыпи прекраснейших алмазов,То с грохотом плывут, то в тишине,Гиганты важные и стайки льдинок малых.

  1. Почему лёд не зразу тает в комнате, если его занесли с мороза?

  2. Какое количество теплоты необходимо, чтобы расплавить 200 г льда, имеющего температуру 0 оС?

  3. 20 кг льда взяли при -30 оС и превратили в воду с температурой 0 оС. Какое количество теплоты при этом поглотилось?

В.Кудрявцева

РосаЯ видел впервыеТакую красу:На листьях зеленыхЦветную росу.Она вся сияла,Сверкала, искриласьИ огоньками цветнымиСветилась.И я удивился,Задумался сразу:А вдруг из росыПроисходят алмазы?

  1. Почему роса выпадает ранним утром?

  2. Изменяется ли температура жидкости при конденсации?

  3. Сколько энергии выделилось при конденсации пара и последующем образовании 400 г воды с температурой 10°С?

  4. Почему на оконном стекле конденсируется пар?

СамуилМаршак

Куда ни кинешь взгляд – песок,И прямо, и наискосок.Не знают здесь, что значит тень,Ведь солнце жарит целый день.Но если дождик вдруг польёт,Пустыня мигом оживёт.Да только в том загвоздка вот,Что дождик льёт всего раз в год.Но те, кто проживает тут,Другой погоды и не ждут.

  1. Влажный термометр психрометра показывает температуру 30°С, а сухой - 35°С. Чему равна влажность воздуха?

  2. Сухой и влажный термометры психрометра показывают одинаковую температуру. Чему равна влажность воздуха?