Содержание
Изобретения Леонардо да Винчи в области физики
Главная страница » Италия » Принципы физики Леонардо да Винчи (часть 4)
Первые тридцать листов сборника Леонардо да Винчи написаны весной 1508 года, и посвящены преимущественно физике и механике. Он изучал свойство воды, воздуха и света. На листах Леонардо множество чертежей. Он оперирует такими понятиями, как сила тяжести, импульс, перкуссия. На ранних рисунках изображены гигрометры для измерения влажности воздуха и гидравлические устройства для подъёма воды. Для начала Леонардо использует только естественные энергии. В гидравлических устройствах и архимедовом винте он использует принцип спирали. Вихревое движение воды использует в гражданской инженерии. Талантливый изобретатель тщательно прорабатывает свои идеи. Визуальный язык Леонардо полностью объясняет природу механических процессов и структур.
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ НЕПРЕРЫВНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ
Пример преобразования вращательного движения в переменное, применяемое в текстильном станке.
Рисунок показывает, как с помощью вращательного движения рукоятки можно равномерно наматывать нить на катушку. Такой результат получается благодаря движению шатуна, который толкает вал взад и вперед, наружу и внутрь.
ИЗМЕРИТЕЛЬ ВЕЛИЧИНЫ НАКЛОНА
Этот инструмент позволяет контролировать состояние полёта летательных аппаратов, придуманных Леонардо. Для поддержания горизонтального положения, необходимого в некоторых условиях полета, помещенный внутрь стеклянного колпака шарик должен был находится в центре инструмента. Колпак был необходим для исключения влияния ветра на шарик.
ШАРИКОВЫЕ ПОДШИПНИКИ
Данный механизм является прародителем шарикового подшипника, применяемого в современной промышленности для уменьшения трения. Система состоит из восьми шариков, разделенных восемью катушками. В то время как шарики свободно могут вращаться в любом направлении, каждая катушка может вращаться только вокруг своей оси.
ШНЕК ИЛИ АРХИМЕДОВ ВИНТ
Этот механизм используется для подъема воды и может использоваться для обеспечения водой населенных пунктов, для осушения болот, для фонтанов и водных аттракционов.
Шнековый механизм состоит из трубы, намотанной на цилиндр, приводимой в движение рукояткой, которая заставляет крутиться цилиндр вокруг свой оси. Леонардо совершенствует механизм, изучая соотношение между наклоном вращательной оси и количеством спиралей, пытаясь таким образом увеличить потенциал его автоматизации.
ГИГРОМЕТР
Этот инструмент был придуман Леонардо для измерения погодных условий. Принцип его работы похож на работу весов. На чашах весов с одной стороны находится материал, способный впитывать влагу (губка, вата), а с другой — воск, который не впитывает влагу. В сырую погоду вата, впитывая влагу, тяжелеет и смещает чашу весов.
ШАРИКОВЫЙ ПОДШИПНИК ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСИ
Этот подшипник служит для уменьшения трения вертикально расположенной силы, например трансмиссионного… вала, и поэтому может применяться в разных механических инструментах. Леонардо уточняет, что шариков должно быть три. Если бы их было четыре, они бы тёрлись между собой и располагались бы далеко от вала.
МЕХАНИЗМ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕСА
Речь идет о системе из веревок и блоков, механизм работы которых анализирует Леонардо, наблюдая, как серия из 33 «блоков или роликов» удерживает тяжелый брусок весом в 33 фунта. Для стабилизации бруска достаточно одного противовеса, весом в один фунт.
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ БЛОКИРОВКИ
Зубчатое колесо является элементом, применяемым в большинстве машин, и зачастую требует наличия предохранительного устройства. Данное устройство должно препятствовать вращению в направлении, противоположном рабочему направлению. Стопорному зубцу, призванному блокировать движение колеса в обратном направлении, Леонардо дал имя «слуга». Позицию и наклон этого служебного элемента можно варьировать, равно как и профиль зубцов, на которые он воздействует. Служебный элемент закреплен болтами на краю, чтобы не допускать движения в противоположном направлении.
ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВЕТРА (АНЕМОМЕТР)
Этот инструмент использовался для определения скорости ветра и воды.
Он состоял из двух конических отверстий, расположенных перед колесом с лопастями на оси, на которое наматывается веревка с весом, указывающим силу ветра. Двойное отверстие служит для контроля эффективности измерения: соотношение между двумя весами должно быть одинаковым соотношению площадей базы.
МАХОВИК (ВОЛАН)
В своих рисунках Леонардо называет волан «увеличивающимся колесом», подчеркивая при этом основную характеристику этого механизма, который, при значительном начальном усилий, в момент достижения вращательного режима позволяет снизить степень усилия на ось, обеспечив при этом большую стабилизацию движения. Четыре сферических шара поднимутся вверх благодаря центробежной силе, в конечном итоге цепи натянутся и примут горизонтальное положение. Когда будет достигнута максимальная скорость вращения, шары и рукоять будут вращаться с постоянной скоростью. Маховик должен был поддерживать скорость вращения и сокращать усилия для её сохранения.
ОРНИТОПТЕР
В этом летательном аппарате крылья распределены парами и работают посредством переменного движения.
Аппарат предусматривает вертикальное положение пилота, находящегося в центре сложного трансмиссионного механизма, созданного для максимального использования мускульной силы пилота. С помощью данного механизма машина использует не только силу движения.
ЗЕРКАЛЬНАЯ КОМНАТА
Это изобретение входит в длинный ряд исследований, которые проводил Леонардо в области оптики. Он действительно проводит много экспериментов со светом и тенями, Изучает взаимодействие света и объектов, анализирует визуальный процесс, анатомию глаза и оптические иллюзии. Посредством этого механизма Леонардо углубленно изучает секреты многостороннего отражения: в центре камеры с 8 зеркальными стенами можно наблюдать находящийся посреди нее предмет со всех его сторон, при этом оставаясь на одном месте.
ЦЕПЬ (ТРАНСМИССИОННАЯ ПЕРЕДАЧА)
Система позволяет соединить между собой две зубчатых колеса, расположенных отдельно на одной линии. Это достаточно гибкая система обеспечивает большую степень сопротивления и эффективности и в силу своей простоты применяется до сегодняшнего времени без каких-либо существенных изменений.
ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРСПЕКТИВЫ
Устройство для репродукции объектов и людей (в этом случае кованая сфера, представляющая собой вселенную согласно системе Птолемея). Этот новый инструмент позволяет фиксировать положение глаза, рисовать прямо на стекле, после чего переносить рисунок на бумагу, а потом уже, посредством техники «спольверо», прямо на поверхность, предназначенной для рисования.
Леонардо да Винчи: человек, опередивший время
«Гений – это трудолюбие». Это знаменитое высказывание да Винчи как нельзя лучше характеризует его самого. Леонардо не расставался со своими записными книжками — в них были результаты его наблюдений, внезапные догадки, итоги долгих размышлений и регулярные пометки самому себе — «проследи», «напиши», «поучись». Неутолимое любопытство и лихорадочно изобретательное воображение были неотъемлемыми чертами Леонардо, самого выдающегося представителя эпохи Возрождения.
Леонардо да Винчи — ярчайший пример «универсального человека» (лат.
homo universalis). Он был художником, учёным, изобретателем, мыслителем, писателем, музыкантом, поэтом и практически в каждой сфере науки и искусства, которыми он занимался, он совершил немало открытий. Самый подходящее определение, которое применимо к имени да Винчи, — «первый».
«Дама с горностаем», Леонардо да Винчи, 1490 год
УСТРОЙСТВО МИРА
Леонардо да Винчи первым объяснил, почему небо синее. Он писал об этом в книге «О живописи»: «Синева неба происходит благодаря толще освещенных частиц воздуха, которая расположена между Землей и находящейся наверху чернотой». Наблюдая за фазами Луны, он установил, что солнечный свет отражается от Земли и возвращается к Луне в виде вторичной подсветки.
Именно да Винчи впервые обнаружил, что Земля состоит из слоев (в 1482 году ему поручили спланировать систему подключения озера Комо к Милану с помощью каналов), и пришел к выводу, что наша планета намного старше, чем написано в Библии.
Наблюдение ученого вошло в геологию под его именем в качестве теоретического принципа распознавания времени образования земных слоев.
Да Винчи первым стал рисовать карты такими, какими мы привыкли их видеть: низины он изображал зеленым цветом, возвышенности и горы — коричневым, меняя оттенок в зависимости от высоты.
Фридрих Даннеман в своей «Истории естествознания» упоминает, что именно да Винчи первым заговорил о сходстве глаза с камерой обскура и отметил, что жидкости в узких трубках поднимаются (сегодня это называется «капиллярным эффектом»). Исследователи записок Леонардо утверждают также, что он предугадал принцип инерции и предвосхитил третий закон Ньютона о равенстве действия и противодействия. Более того, да Винчи установил, что воздух имеет вес и даже пытался измерять атмосферное давление.
«Витрувианский человек», Леонардо да Винчи, 1492 год
АНАТОМИЯ
Наряду с миром окружающим Леонардо да Винчи невероятно интересовался миром внутренним (в буквальном смысле этого слова).
Анатомией мастер занимался половину жизни – его первая рукопись на эту тему относится к 1484 году, а последняя — к 1515 году.
Да Винчи производил вскрытие тел, чтобы понять, как устроены и расположены мышцы. Ведь как художник он прежде всего был портретистом и всегда утверждал, что искусство должно верно отражать жизнь. Значит, нужно было многое понять. Леонардо первым определил точное число позвонков и предположил, что мышцы шеи удерживают шейный отдел позвоночника. Он зарисовывал суставы так детально, что его рисунки сравнимы с данными современных МРТ-исследований. Более того, именно этот великий художник был первым человеком, который изобразил правильную структуру зубов, подробно описав их количество.
Никто до Леонардо да Винчи не описывал сердце как мышцу. И тут Леонардо вновь стал первым — он почти пришел к заключению, что сердце качает кровь в человеческом теле, и даже предпринял попытку создать протез клапана аорты. Да Винчи был первым, кто предложил использовать стеклянные модели органов и сосудов, чтобы наблюдать, как по ним течет кровь.
За свою жизнь Леонардо препарировал большое количество тел, что было совсем небезопасно в те времена — хотя бы с точки зрения повальной антисанитарии и отсутствия антисептиков и антибиотиков. Кроме того, это могло навлечь репрессии инквизиции, мастера «спасали» только его могущественные покровители. Всем этим он занимался на свой страх и риск. Определенно, это был не просто интерес художника, но интерес ученого. Да Винчи мечтал написать большой, в несколько томов, иллюстрированный труд о строении человеческого тела. Этому не суждено было случиться, но великий исследователь оставил после себя почти 800 анатомических эскизов с подробными объяснениями.
«Благовещение», Леонардо да Винчи, 1472—1475
ЖИВОПИСЬ
Живописных полотен да Винчи оставил меньше, но известен он в первую очередь благодаря им, а не научным открытиям. Но и здесь Леонардо во многом был первым. Создание каждой новой картины художник рассматривал как эксперимент — и это могло касаться как трактовки сюжета, так и применения новых материалов и техник.
Работая над эскизами, Леонардо да Винчи использовал придуманный им метод «мозгового штурма». Он изменил форму создания истории на картине — да Винчи закрывал глаза, полностью расслаблялся и рисовал произвольные линии и каракули, а потом искал в них образы, предметы и явления. Микеланджело и Рафаэль (а позже и другие «коллеги по цеху») были крайне впечатлены таким методом.
Однако самым грандиозным открытием Леонардо-художника является придуманная и разработанная им техника рисования сфумато, которую он совершенствовал всю жизнь. В переводе с итальянского «sfumato» означает «затушёванный», в буквальном значении слова — «исчезающий, словно дым». Чтобы добиться эффекта дымки, да Винчи лишал изображаемый объект четких контуров и границ. Так на картинах великого живописца появились дополнительный объем, мягкий баланс между темными и светлыми участками, менее заметный тональный переход. На полотнах Леонардо все, как в жизни, — размыто, проникает одно в другое, дышит, живет.
Чтобы потренироваться в этой технике и лучше понять её суть, живописец советовал разглядывать возникающие от сырости пятна на стенах, пепел, облака и грязь.
Эскиз гигантского арбалета, Леонардо да Винчи, 1482 год
ИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО
Будучи талантливым художником (в 20 лет его уже приняли в гильдию живописцев Флоренции), Леонардо также с юного возраста питал страсть к изучению точных наук. Интерес к геометрии позволил ему впервые создать научную теорию перспективы. «Перспектива есть руль живописи», — заявил да Винчи и оказался прав.
Всю жизнь великий homo universalis генерировал идеи. Леонардо обладал выдающимся инженерным умом — современники были не в силах оценить всю его мощь, да и большинство изобретений не могли быть воплощены в жизнь, этого попросту не позволяли инструменты и материалы того времени. Технические идеи гения остались только на бумаге — в рисунках, чертежах и подробных описаниях.
Леонардо да Винчи придумал водолазный костюм. В нем венецианцы могли бы отражать морские военные атаки, повреждая днища вражеских кораблей под водой. Костюм предполагалось шить из кожи, в шлеме была стеклянная линза, а на ботинках предусматривались утяжелители. Дышать водолаз мог благодаря колоколу с воздухом, к которому от шлема была проведена трубка.
Как и все мечтатели того времени, Леонардо грезил о том, чтобы поднять человека в воздух. Он изучал птиц и летучих мышей, чтобы использовать их модели для создания летательного аппарата. Да Винчи придумал прототип современного дельтаплана, изобрел воздушный винт (практически вертолет) и разработал первый в истории человечества парашют.
Задолго до изобретения современного велосипеда Леонардо да Винчи придумал двухколесный передвижной механизм из дерева. Его изображения были найдены в записках ученого. Правда, у велосипеда великого итальянца не было сиденья. Но это был XV век, сделаем скидку.
Самодвижущуюся тележку Леонардо можно считать первым в мире автомобилем. Она не нуждалась в водителе и была максимально экологичным видом транспорта, так как двигалась при помощи пружинного механизма, по типу заводной игрушки.
Кстати, робота тоже придумал да Винчи. И это одна из немногих идей, которая была реализована при его жизни. Человек-машина, построенный Леонардо, служил игрушкой для богатого миланского герцога Сфорцо. Ради своих влиятельных меценатов да Винчи также изобрел прожектор. Это случилось вследствие сценических потребностей, прожектор был необходим для главного развлечения влиятельных людей того времени — театра.
Да Винчи принадлежат прототипы пулемета и танка. «Титан эпохи Возрождения» ненавидел войну, он называл ее bestialissima pazzia (в переводе с итал. «животное сумасшествие»), но это не мешало ему разрабатывать идеи боевой техники. Великий ум невозможно было остановить. Леонардо да Винчи предвосхитил технический прогресс.
Если бы все его идеи были реализованы, всемирная история могла бы развернуться совсем по иному сценарию.
Автопортрет Леонардо да Винчи в «Кодексе о полете птиц», 1505 год
ФИНАЛ ЖИЗНИ
Леонардо да Винчи умер во Франции. За три года до кончины (художник уже тогда был частично парализован и довольно немощен) он принял приглашение короля Франциска I поселиться в его замке Кло-Люсе в официальном звании первого королевского художника, архитектора и инженера. В родной Италии да Винчи никогда не имел этого звания. Да и к его художественным шедеврам современники относились, в общем, не слишком трепетно — «Джоконда» в то время висела в королевской бане среди эротических фресок и прочих картин с игривыми сюжетами, так любимых Франциском I.
В своих записях да Винчи неоднократно задавался вопросом: «Скажи мне, сделано ли тобою что-нибудь хоть когда-нибудь? Сделано ли что-нибудь? Сделано ли?» Сегодня сложно представить, что такой вопрос вообще мог возникнуть.
Но как для многих гениев, для гения Леонардо да Винчи просто нужно было время. Время, которое он опередил.
Для справки
С 6 июля по 22 августа в Екатеринбурге будет проходить выставка «Леонардо да Винчи. Универсальный человек». Этот проект стал частью культурной программы международной промышленной выставки ИННОПРОМ-2021, где Италия выступила в качестве страны-партнера. Выставка организована под патронатом Посольства Италии в Москве, при участии Королевских музеев Турина и организационной поддержке MondoMostre. Генеральным спонсором экспозиции «Леонардо да Винчи. Универсальный человек» стал банк ВТБ. Выставка пройдет на площадке Ельцин Центра.
Биография | Леонардо да Винчи
Биография
Незаконнорожденный сын 25-летнего нотариуса Сера Пьеро и крестьянки Катерины. Леонардо родился 15 апреля 1452 года в Винчи, Италия, недалеко от Флоренции. Его отец взял его под опеку вскоре после его рождения.
Выросший в доме своего отца Винчи, Леонардо имел доступ к научным текстам, принадлежавшим семье и друзьям. Он также познакомился с давними традициями живописи Винчи, и когда ему было около 15 лет, отец отдал его в ученики в известную мастерскую Андреа дель Веррокио во Флоренции. Еще будучи учеником, Леонардо продемонстрировал свой большой талант. В самом деле, его гениальность, по-видимому, проявляется во многих произведениях, созданных мастерской Верроккьо в период с 1470 по 1475 год. Например, одним из первых больших прорывов Леонардо было изображение ангела в «Крещении Христа» Верроккьо, и Леонардо был настолько гораздо лучше, чем у своего хозяина, который Веррокьо якобы решил больше никогда не писать. Леонардо оставался в мастерской Верроккьо до 1477 г.
В поисках заработка и новых испытаний он поступил на службу к герцогу Миланскому в 1482 году, отказавшись от своего первого поручения во Флоренции «Поклонение волхвов». Он провел 17 лет в Милане, уехав только после падения герцога Людовико Сфорца в 1499 году.
Именно в эти годы Леонардо достиг новых высот научных и художественных достижений.
Герцог заставлял Леонардо рисовать, лепить и проектировать сложные придворные празднества, но он также поручал Леонардо разрабатывать оружие, здания и механизмы. С 1485 по 149 гг.0, Леонардо производил исследования по многим предметам, включая природу, летательные аппараты, геометрию, механику, городское строительство, каналы и архитектуру (проектирование всего, от церквей до крепостей). Его исследования этого периода содержат проекты перспективного оружия, в том числе танка и других боевых машин, различных боевых устройств и даже подводных лодок. Также в этот период Леонардо произвел свои первые анатомические исследования. Его миланская мастерская гудела от подмастерьев и студентов.
К сожалению, интересы Леонардо были настолько широки, и он так часто увлекался новыми темами, что обычно оставлял проекты незавершенными. В результате за эти 17 лет он завершил всего около шести работ, в том числе «Тайную вечерю» и «Богородицу на скалах», оставив незавершенными или нереализованными десятки картин и проектов (см.
«Большая лошадь» на врезке). Он проводил большую часть своего времени, изучая науку, либо выезжая на природу и наблюдая за вещами, либо запираясь в своей мастерской, разрезая тела или размышляя над универсальными истинами.
Между 1490 и 1495 годами у него появилась привычка записывать свои исследования в тщательно иллюстрированные тетради. Его творчество охватывало четыре основные темы: живопись, архитектуру, элементы механики и анатомию человека. Эти исследования и наброски были собраны в различные кодексы и рукописи, которые теперь собираются музеями и частными лицами (Билл Гейтс когда-то заплатил 30 миллионов долларов за Кодекс Лестера!).
Вернувшись в Милан — после падения Людовико Сфорца в 1499 году — Леонардо искал нового покровителя. В течение следующих 16 лет Леонардо работал и путешествовал по Италии у ряда работодателей, в том числе у печально известного Чезаре Борджиа. В течение года он путешествовал с армией Борджиа в качестве военного инженера и даже познакомился с Никколо Макиавелли, автором «Принца».
Леонардо спроектировал мост через «Золотой Рог» в Константинополе в этот период и получил заказ с помощью Макиавелли написать «Битву при Ангиари».
Сообщается, что около 1503 года Леонардо начал работу над «Моной Лизой». С 1513 по 1516 год он работал в Риме, содержал мастерскую и выполнял различные проекты для Папы. Он продолжал изучать анатомию и физиологию человека, но Папа Римский запретил ему препарировать трупы, что ограничило его прогресс.
После смерти его покровителя Джулиано Медичи в марте 1516 года Франциск I предложил ему звание главного художника, инженера и архитектора короля Франции. Его последний и, возможно, самый щедрый покровитель, Франциск I, предоставил Леонардо стипендию и поместье рядом с королевским замком в Амбуазе.
Несмотря на паралич правой руки, Леонардо (который писал левой рукой) все еще мог рисовать и учить. Он выполнил этюды Девы Марии из «Богородицы с младенцем и святой Анной», этюды кошек, лошадей, драконов, святого Георгия, анатомические этюды, этюды о природе воды, рисунки Всемирного потопа и различных машин.
.
Леонардо умер 2 мая 1519 года в Клу, Франция. Легенда гласит, что король Франциск был рядом с ним, когда он умер, держа голову Леонардо в своих руках.
Художник | Леонардо да Винчи
Настоящий мастер своего дела
Леонардо известен своими драматическими и выразительными произведениями искусства, а также такими шедеврами, как
Мона Лиза, Тайная вечеря, и Благовещение .
Его глазами
Картины эпохи Возрождения
Леонардо да Винчи обучался живописи в эпоху Возрождения и стал настоящим мастером своего дела.
В эпоху Возрождения европейские художники стали более внимательно изучать природу с целью создания реалистичных образов мира. Эти художники научились создавать реалистичных людей и животных и научились создавать иллюзию глубины и расстояния на плоских стенах и холстах, используя технику линейной перспективы.
Наблюдательность и мастерство да Винчи как иллюстратора позволили ему замечать и воссоздавать эффекты, которые он видел в природе, добавляя особую живость своим портретам.
Подпитываемый любопытством, Леонардо постоянно пытался объяснить увиденное. Поскольку он записывал и зарисовывал так много своих наблюдений в своих блокнотах, мы знаем, что он был одним из первых, кто применил научный подход к пониманию того, как устроен наш мир и как мы его видим.
Просмотрите его картины >
Текстовый блок:
Перспектива да Винчи
Реализм через наблюдение
Леонардо понял, что один из способов реалистичного рисования сцен — это тщательное наблюдение за тем, как на самом деле выглядят животные, люди и пейзажи. Он также старался замечать различия в том, как выглядит объект, когда он находится близко или далеко, и когда он виден при ярком или тусклом свете. Он делал подробные заметки о своих наблюдениях и делал наброски увиденного в блокнотах на протяжении всей жизни.
Перспектива открытого окна
«Перспектива — это не что иное, как видение места или объектов за плоскостью стекла, совершенно прозрачного, на поверхности которого должны быть нарисованы объекты за стеклом.
» — Леонардо да Винчи
» — Леонардо да ВинчиВ эпоху Возрождения в Италии архитекторы и художники исследовали вопрос о том, как рисовать трехмерные объекты на плоских поверхностях. Они стали думать о картине как об «открытом окне», через которое зритель видит нарисованный мир. Они также разработали систему математических правил, известную как линейная перспектива, чтобы помочь художникам достичь своей цели реализма. Леонардо изучил правила перспективы и практиковался в использовании окна как устройства для правильного рисования перспективы, когда он был учеником в студии Андреа дель Верроккьо.
Золотое сечение
Да Винчи создал иллюстрации к «De Divina Proportione» («О божественной пропорции»), книге о математике, написанной Лукой Пачоли около 1498 года и впервые опубликованной в 1509 году. Книга была о математических пропорциях, такие как золотое сечение, в честь которого оно названо, и их применение в искусстве и архитектуре. Использование да Винчи золотого сечения очевидно в некоторых его собственных работах, даже до его сотрудничества с Пачоли.