Пізнаємо природу. 5 клас. Біда

§ 2. Як стати винахідником

Важко уявити наше життя без швидкісного транспорту, електрики, інтернету. На дорогах з’являються нові автомобілі без водіїв, а в повітрі - безпілотні літальні апарати. Важку та небезпечну роботу виконують роботи та комп’ютери.

1. Що таке винахід. Щоб вижити, людина здавна придумувала, майструвала і винаходила знаряддя праці, засоби пересування, житло, одяг, іграшки. Невідомо, хто винайшов колесо (мал. 5). Але важко знайти техніку чи механізм, у якому не було б цієї важливої деталі.

Мал. 5. Гончарний круг (1), моноколесо (2), оглядове колесо (3)

Запитання

Де ще використовують колеса і коліщатка?

Винахід - це, передусім, щось нове. Якщо винахідник створює певний пристрій, він повинен бути впевнений, що ніхто такого не пропонував раніше. Винахід має бути корисним і таким, щоб його можна було виготовити (реалізувати ідею винаходу). Лише в такому разі новий пристрій є винаходом, а сама людина - винахідником.

Це цікаво

Право на винахід набуває сили лише тоді, коли відповідна державна установа видасть творцю документ - патент, або авторське свідоцтво на винахід. Щоб отримати патент, винахід треба описати, оприлюднити і подати заявку на патент.

Перші зубні щітки - палички з розжованим кінцем (мал. 6, 1) - використовували ще до нашої ери. Згодом з’явилися зубні «мітли» (палички з пучком щетини). Однак уперше патент на зубну щітку видали лише у 1850 році. У 1959 році з’явилися електричні зубні щітки (мал. 6, 2).

Мал. 6. 1 - перші зубні щітки; 2 - електричні зубні щітки

Працюємо разом

У січні 2003 року американці назвали зубну щітку винаходом номер один, без якого вони не змогли б прожити. Щітка випередила автомобіль, персональний комп’ютер, мобільний телефон і мікрохвильову піч. А які винаходи найцінніші для вас?

2. Які бувають винаходи. Щороку з’являються винаходи для нашої безпеки і здоров’я, для навчання, новий транспорт, зв’язок, їжа, матеріали для одягу та будівництва, нові розваги. Але є винаходи, які кардинально змінили наш світ, зробили його розумнішим, цікавішим, безпечнішим та веселішим. Це вогонь і двигун, друкарський верстат та інтернет, електрична лампа, комп’ютер, телефон, телебачення, всесвітнє павутиння, 3D-друк тощо. Великі винаходи в медицині - анестезія, пеніцилін, вакцина, штучні органи і частини тіла (мал. 7) рятують багатьом життя. Зазвичай відкриття та винаходи - це результат довгої і невтомної праці винахідників, інколи - всього їхнього життя.

Мал. 7. 1 - 3D-грудна клітка; 2 - штучне серце; 3 - екзоскелет; 4 - біонічний протез

Запитання

Щорічно в третю суботу вересня в Україні відзначають День винахідника та раціоналізатора1. Як гадаєш, люди яких професій святкують його?

1 Раціоналізатор - той, хто поліпшує, вдосконалює щось.

У майбутніх винахідників багато проблем для вирішення: збереження чистої води і повітря, які скоро стануть найдорожчим ресурсом на Землі, продовольча проблема, пошуки надійних вакцин, освоєння Сонячної системи, створення технології перероблення сміття тощо.

3. Що ми запозичили у природи. Саме природі людина завдячує більшістю відкриттів (мал. 8). Плід маку підказав конструкцію сільнички, а плід реп’яха - застібку-липучку, кровосисний апарат комара - поршневий шприц, очі кота - рефлектор-відбивач, паперові оси - технологію виготовлення паперу, гекон - рукавички для скелелазіння.

Мал. 8. «Патенти» природи: 1 - щупальця кальмара і технічні присоски; 2 - пір’їна і блискавка; 3 - павутина та арамідні нитки; 4 - очі жаби і перископ

Запитання

Який винахід наслідує форму, а який - властивості природних об’єктів?

Найпростіше наслідувати форми природних об’єктів (мал. 9): придивитися до живого об’єкта, пометикувати і придумати, як це використати. Птах рибалочка пірнає у воду з повітря без плескоту. Тож форму носа надшвидкісного пасажирського експреса, який безшумно виїжджає з тунелю, винахідникам підказав дзьоб цього птаха.

Мал. 9. Наслідування форми: 1 - носа рибалочки; 2 - мушлі

Складніше розгледіти приховані властивості (мал. 10) живої природи і створити аналоги природних механізмів, зовні не схожих на оригінал, але з такими ж властивостями. Прикладом цього є гекон. Він не має на лапках ані присосок, ані липучої рідини, але легко повзає по скляній стелі. У 2010 році лауреат Нобелівської премії з фізики Андрій Гейм створив перший у світі «геко-скотч» - липку стрічку без клею, аналогічну лапці гекона.

Мал. 10. Гекон (1), лапка гекона (2) та «геко-скотч» (3)

Добре відомо, що великі птахи літають клином. Науковці зацікавилися цим процесом. Виявилося, що у такий спосіб зграя береже сили у довгих перельотах. Військові пілоти добре знають, що політ клином економить паливо. А науковці вже розробляють проєкти групових польотів для пасажирських літаків.

Найскладніше скопіювати природну систему. Але і з цим завданням людина впоралася, перетворивши пустелю на оазис.

Архітектори і дизайнери беруть від природи неймовірної краси рельєфи, кольори і форми.

Це цікаво

Запозичувати ідеї у природі тобі допоможе ресурс asknature.org.

4. Які винаходи зробили діти. Не лише дорослі здатні на відкриття. У три роки Луї Брайль втратив зір, а в 15 років створив рельєфно-точковий шрифт для людей з порушенням зору (мал. 11). А львівський школяр Дмитро Лопушанський створив для них пристрій, що розпізнає перешкоди і кольори. Шестирічний американець Спенсер Уейл винайшов іграшкову машину для лікарень KidCare, на якій діти їздили навіть з крапельницями. Валентин Фречка придумав і реалізував технологію виготовлення паперу з опалого листя, коли навчався у Сокирницькій школі на Закарпатті.

Ці приклади доводять: діти можуть робити відкриття.

Мал. 11. Винаходи, які зробили діти: 1 - шрифт Брайля; 2 - пристрій для незрячих Дмитра Лопушанського; 3 - виготовлення паперу з опалого листя за технологією Валентина Фречки

КОРОТКО ПРО ГОЛОВНЕ

• Винахід - це новий, корисний у господарській діяльності пристрій (речовина, технологія), який можна використати на практиці.

• Патент - це виключне право на винахід. Щоб отримати патент, винахід треба описати, оприлюднити і подати заявку на патент.

• Щоб зробити відкриття, уважно вивчай природу. Природа є джерелом натхнення та ідей для винаходів у різноманітних галузях. Наслідуючи природу, ми можемо зробити кращою нашу планету і наше життя.

ЗАПИТАННЯ ЗАВДАННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ

1. Які винаходи допомогли давнім людям вижити?

2. Чому винахідник повинен уважно спостерігати за природою? Як ти гадаєш, чи може він створити щось досконаліше, ніж природа?

3. Наведи приклади винаходів, які останнім часом вплинули на освіту, музику, читання, медицину, знайомства, спілкування, побут.

4. Обери об’єкт природи, який тобі до вподоби: листок, мушлю, апельсин, метелика, квітку, краплю води. Створи макет (малюнок, схему, опис) будинку, елемента інтер’єру, машини, предмета побуту ін. Презентуй свій винахід однокласникам/однокласницям.

НАУКОВІ ЗАБАВИ

Фантазуйте і винаходьте. По черзі називайте незвичний спосіб використання звичних речей. Наприклад, олівцем можна зробити заглиблення, щоб посадити насіння; натискати на кнопки; підв’язати невелику рослину; розмішати фарбу; заколоти довге волосся; вертіти в руках під час публічного виступу; пробити отвір в аркуші паперу, якщо немає під руками діроколу.