Cele

Uczeń:

• pozna mechanikę lotu ptaków i cechy przystosowawcze ptaków do lotu
• potrafi gromadzić i integrować wiedzę z różnych dziedzin niezbędnych do opisania zjawisk zachodzących w otaczającym nas świecie
• doskonali umiejętności korzystania z różnych źródeł informacji historycznej
• potrafi pracować w grupie i twórczo rozwiązywać problemy
• rozwija zainteresowania badawcze.

Czas trwania zajęć

trzy jednostki lekcyjne.

Metody

drama, praca z materiałami źródłowymi, gra dydaktyczna, elementy wykładu.

Środki dydaktyczne

• stroje epoki renesansu
• plansze zawierające wykresy, schematy: matematyczne, chemiczne, biologiczne itp.
• okazy naturalne: szkielet ptaka, żywy gołąb w klatce
• sztalugi, farby akwarelowe, pędzle
• brystol 100x70 cm,
• kredki i ołówki O glinka rzeźbiarska, miękki drut
• radiomagnetofon, utwory epoki renesansu z serii Muzyka mistrzów.

Liczba uczestników

50 uczniów. 3-4 nauczycieli różnych przedmiotów (np. biologii, fizyki, historii i języka polskiego).

Przygotowania wstępne

Drama przygotowana jest dla trzech klas, najlepszym miejscem więc będzie duża sala gimnastyczna odpowiednio przystrojona w duchu epoki, co zależy od inwencji uczestników. Punktem centralnym powinna być mównica, z której wygłaszane będą krótkie wykłady "w roli . Pozostała przestrzeń sali powinna być tak zorganizowana, aby symbolicznie znajdowały się miejsca dla poszczególnych pracowni: 1. Mechaniki lotu, 2. Mechaniki lotu. 3. Anatomii ptaków. 4. Konstruktorów. 5. Rysunku, rzeźby i malarstwa, 6. Sztuki poetyckiej. Nad przebiegiem pracy uczniów-żaków w pracowniach czuwać będą odpowiedni nauczyciele przedmiotów.

Podstawowe informacje

Renesans Termin ten stosowany do całokształtu zjawisk kultury określa wielką epokę rozpoczynającą dobę nowożytną. U źródeł przełomu renesansowego leżały przemiany społeczno-polityczne w chrześcijańskiej Europie:

• rozpad struktur feudalnych (cesarstwo, papiestwo)
• laicyzacja nauki i form życia
• antropocentryczne zainteresowanie światem ziemskim i naturą ludzką
• wiara w możliwości poznawcze i twórcze człowieka.

Zespół powyższych poglądów składa się na podstawowy nurt ideowy epoki czerpiący wzory z tradycji antyku - humanizm renesansowy. Głównym ośrodkiem włoskiego humanizmu i renesansowej sztuki była Florencja, rządzona wówczas przez ród Medyceuszy. Tu rozwinął się dominujący we włoskiej filozofii neoplatonizm, z koncepcją szału poetyckiego, który np. w późniejszym romantyzmie doprowadzał poetę do mistycznego lotu. Tutaj także zetknęli się za sobą najwybitniejsi artyści epoki: Rafael. Michał Anioł i Leonardo da Vinci. Mistrz Leonardo aż pięć lat swojego życia poświęcił analizie mechaniki lotu ptaków; widać to w jego notatkach i szkicach z lat 1500-1505. Ptaki dzięki budowie i technice lotu są dla człowieka niedoścignionym wzorem od początków lotnictwa, czyli od czasów mitycznych.
Przegląd sił w przyrodzie Wszystkie siły omawiane w szkole wynikają z dwóch podstawowych rodzajów oddziaływań: grawitacyjnych i elektromagnetycznych. Siła grawitacji jest znana z codziennego doświadczenia jako ciężar ciał. tzn. siła przyciągania działająca na nie ze strony Ziemi. Do oddziaływań elektromagnetycznych należy też zaliczyć siły oddziaływania międzycząsteczkowego. gdyż źródłem tych sił są oddziaływania między ładunkami elektrycznymi w materii, które leżą u podstaw większości sił znanych z życia codziennego, a mianowicie: sił spójności ciał stałych, sił sprężystości, sił tarcia, parcia i oporu. Te ostatnie dotyczą cieczy i gazów, które działają na poruszające się w nich ciała przeciwnie do ich ruchu. Specyficznymi siłami działającymi na ciało poruszające się w powietrzu są siły aerodynamiczne. Potocznie wydźwięk słowa aerodynamiczny wiąże się z przekonaniem, że zawsze pożądane jest, aby na poruszające się ciało w powietrzu działała jak najmniejsza siła. Zwrot kształt aerodynamiczny np. nasuwa skojarzenia z kształtem opływowym, zbliżonym do kropli wody. z ciałem natrafiającym w czasie ruchu na mały opór ze strony powietrza. Przykładem tego jest, oczywiście, ciało sokola wędrownego ze złożonymi skrzydłami podczas powietrznego ataku na upatrzoną zdobycz, najczęściej gołębia. Jednak w tzw. locie poziomym, w locie bez poruszania skrzydłami, pożądane jest, aby na skrzydło sokoła działała duża siła aerodynamiczna, ale odpowiednio, korzystnie skierowana. Korzystnie - to znaczy w kierunku jak najbardziej zbliżonym do prostopadłej do kierunku lotu. Doskonałość ptasiego lotu zależy od kształtu profilu skrzydła, obrysu skrzydła i ustawienia skrzydła względem kierunku lotu.
Drapieżnictwo Drapieżniki, niezależnie czy to są pierwotniaki, owady, ptaki, czy ssaki, wyróżniają się dużą ruchliwością, refleksem (dobrze rozwinięty system nerwowy) i wieloma organami służącymi do polowań: parzydełkami, gruczołami jadowymi, potężnymi szczękami, dziobami, szponami i pazurami. Już sama "drapieżna" nazwa zwierząt odżywiających się innymi zwierzętami sugeruje, że muszą one mieć różne przystosowania służące do chwytania, zabijania i rozrywania pokarmu. Sokoły odznaczają się najbardziej typowymi cechami ptaków drapieżnych: zwięzły tułów, duża głowa, krótka szyja, niewielki, lecz mocny dziób, na górnej krawędzi silnie zaokrąglony, wygięty haczykowato w dół, krótka żuchwa opatrzona ostrymi krawędziami, silne i duże szpony, muskularne podudzia, krótki skok. Lot szybki, zwinny i wytrwały. Przemierzają przestrzeń powietrzną z dużą prędkością i atakują ze znacznej wysokości często tak szybko (do 400 km/h!), że oko ludzkie nie jest w stanie uchwycić ich sylwetki. W czasie wędrówek i godów wzbijają się niezmiernie wysoko i unoszą długo w powietrzu, zataczając wspaniałe koła i wykonując niesamowite ewolucje.

Przebieg zajęć

I. Wprowadzenie 1. Ukierunkowana gra rozluźniająca. Jeden z prowadzących uprzedza, że za chwilę pojawi się wyjątkowy gość, który wygłosi specjalny wykład, jednak jeszcze nie przybył i trzeba na niego poczekać. Wszyscy stają w kręgu. Nauczyciele zadają pytania, początkowo luźne, potem zaś coraz bardziej ukierunkowane. Uczniowie, którzy identyfikują się z danym pytaniem, dobiegają do środka koła, dotykają znajdujący się tam rekwizyt (coś związanego z lotem, np. uskrzydlony posążek) i wracają na swoje miejsca. Przykładowe pytania:

• kto z was kieruje się w życiu odwagą?
• kto z was kieruje się w życiu wiedzą?
• kto ma co najmniej dwie pasje życiowe?
• kto lubi rozwiązywać problemy i poznawać tajemnice?
• kto lubi biologię? O kogo pasjonuje anatomia?
• kto lubi matematykę?
• kto z was kiedyś leciał np. szybowcem, samolotem?
• czy są wśród was konstruktorzy?
• czy są wśród was poeci?
• czy są wśród was malarze? ...

2. Wejście Mistrza (nauczyciela języka polskiego bądź historii) wraz z małym orszakiem. W tle muzyka z epoki. Ktoś z orszaku zabiera ze środka kręgu rekwizyt i podaje mistrzowi, który zajmuje miejsce na mównicy. Wszyscy siadają. Muzyka milknie i zaczyna się "wykład". Uczniowie nie wiedzą, kogo przedstawia Mistrz - profesor.
3. "Wykład w roli" - nie dłużej niż 30 minut. Wykład w 1. osobie liczby pojedynczej prowadzony przez Mistrza, podsumowujący wiedzę o epoce renesansu jako zjawisku kulturalnym, ze szczególnym podkreśleniem istoty humanizmu renesansowego oraz cech człowieka renesansu, człowieka o wszechstronnych zainteresowaniach, ciekawego świata, który dziedziczył stare wartości i zarazem był zdolny tworzyć wartości nowe. Przy nawiązywaniu do antyku warto powiedzieć o odwiecznej chęci opanowania techniki latania przez człowieka, wspominając o Dedalu i Ikarze. Osoba mówiąca przedstawia temat z punktu widzenia uczestnika zdarzeń - profesora, Mistrza, co jest podkreślone odpowiednim strojem, zachowując konwencję zabawy intelektualnej. Pod koniec wykład musi być tak prowadzony, aby zaprezentować wybiórczo dorobek Leonarda da Vinci, np. reprodukcję któregoś ze słynnych obrazów, ale przede wszystkim jego rozległe zainteresowania innymi dziedzinami wiedzy; pomocne tu mogą być wypożyczone na ten czas z innych pracowni i pełniące rolę scenografii rozmaite schematy i rysunki, które odpowiadałyby charakterowi zabawy. Dla przykładu anatomia może być reprezentowana przez schematy układu kostnego ptaka (można napomknąć o grzebieniu mostka), mechanika - przez maszyny latające (przekornie może być nawet współczesny samolot bojowy, zdjęcie lub model wykonany przez ucznia), architektura - schematy mostów, wieży Eiffla, rzeźba - uskrzydlone boginie, amorki itp. Generalnie wszystko powinno kojarzyć się z ukrytym motywem przewodnim całej lekcji: ptakami, skrzydłami, lotem, powietrzem, na zasadzie analogii będącej jedną z metod myślenia człowieka renesansowego. Dopiero pod koniec uczniowie powinni zorientować się, kim jest osoba mówiąca: (...) Moją postać i twórczość przesłania legenda. Przez współczesnych jestem uważany bardziej za wynalazcę niż artystę. Stworzyłem bowiem zaledwie kilka obrazów, Mona Lizę, Damę z łasiczkq, natomiast wykonałem tysiące rysunków, które ukazują -jak mówią - niezwykłe bogactwo moich zainteresowań i pasję badawczą. Moja badawcza ciekawość rzeczywiście obejmuje wiele dziedzin - malarstwo i rzeźbę, architekturę, inżynierię militarną i topografię, geologię, matematykę i geometrię, optykę, mechanikę stosowaną, teorię sił motorycznych, aerologię, anatomię, zoologię i botanikę. Sztuka jest dla mnie tylko jedną z wielu nauk o świecie, którego granice poznania wyznacza wyobraźnia i który jest rządzony przez konieczność i ruch. Moje liczne studia rysunkowe (ruchu) to intelektualna analiza faktów przyrodniczych. Spekulacji przeciwstawiam doświadczenie, empiryczny eksperyment, konkretne badanie najrozmaitszych i najgłębiej ukrytych aspektów przyrody. Pojęcie natury jest dla mnie pojęciem centralnym; rozumiem przez nie dynamiczny system zjawisk i sił, które człowiek może zgłębić. Podstaw empirycznego poznania rzeczywistości naturalnej upatruję w zdolności odkrywania analogii. Na przykład prawa nowej dzisiaj nauki - balistyki - mogą mieć swoje zastosowania do fizyki mechanicznej czy optyki. Stale noszę przy sobie notatnik. Robię w nim uwagi i szkice o wszystkim, co wzbudza moją ciekawość i zmusza do zastanowienia. Prowadzę też poświęcone poszczególnym tematom zeszyty z licznymi rysunkami. Zapisuję je specjalnym pismem, aby utrzymać ich treść w tajemnicy. Po co mają wszyscy wiedzieć?! Przez ostatnich pięć lat zajmowałem się m.in. szkicami lotu ptaków, jednak wiele rzeczy jest jeszcze niejasnych.
4. Mistrz Leonardo stawia przed swoimi uczniami zadanie: W chwili obecnej, Anno Domini 1505, zajmuję się z głębokim przejęciem zjawiskami lotu. Szczególnie pasjonuje mnie technika lotu ptaków. W przeciwieństwie do Was, młodzi i energiczni żakowie! jestem już u kresu swojego życia i potrzebna mi pomoc, wasze świeże spojrzenie i bystrość waszych umysłów. Dlatego więc przygotowałem dla was konkretne problemy, które wymagają jeszcze dogłębnego zbadania. Wykorzystajcie więc całą swoją wiedzę, aby rozwikłać skomplikowane zagadnienia. Zwykle pracuję sam. Temat jest jednak wyjątkowo ważny, albowiem opanowanie przez człowieka przestworzy zmieni dzieje ludzkości. Zostawiam was teraz z moimi pomocnikami i problemami do rozwiązania.
5. Wyjście Mistrza z sali, wraz z rekwizytem. W tle muzyka. Pozostali nauczyciele dokonują przydziału osób do pracowni, uwzględniając predyspozycje uczniów. Praca w grupach pod opieką nauczycieli ok. 45 minut. W tle cicha muzyka budująca przestrzeń i nastrój epoki. Każda pracownia otrzymuje swój arkusz pracy, gdzie znajdują się po trzy problemy postawione przed nimi przez Mistrza oraz po jednym oryginalnym rysunku Leonarda da Vinci.
II. Część właściwa, rozwiązywanie problemów Każda grupa ma swoją myśl przewodnią, sentencję w różnych językach, zapisaną pismem lustrzanym stosowanym przez Leonarda; jej tekst znajduje się na arkuszu pracy grupy. Uczniowie w trakcie zajęć powinni ją sobie bardzo dobrze przyswoić i umieć razem dobrze zanucić w wybranej przez siebie tonacji.

Rozwiązanie problemów każdej pracowni

PRACOWNIA 1. MECHANIKI LOTU PTAKÓW

PRACOWNIA 2. MECHANIKI LOTU PTAKÓW

W obydwu pracowniach mechaniki lotu uczniowie pracują nad zagadnieniami z aerodynamiki, czyli działu mechaniki, który zajmuje się przepływem gazów oraz siłami przy tym powstającymi. Przygotowują miniwykłady dotyczące istoty zjawiska lotu, tj. powstawania siły aerodynamicznej na skrzydle oraz rozkładu sił na ciele ptaka w locie. Pomocne tutaj mogą być następujące prawa i zasady:

• Pascala,
• Bemoulliego
• Newtona, zasady dynamiki,
• Galileusza,
• dodawania i odejmowania wektorów.

PROBLEM 1.14. MISTRZA LEONARDA DOTYCZY ISTOTY FENOMENU LOTU, A WIęC POWSTAWANIA SIŁY AERODYNAMICZNEJ NA SKRZYDLE PTAKÓW. ZROZUMIENIE TEGO ZJAWISKA KILKASET LAT PÓ¬NIEJ POZWOLIŁO LUDZIOM OPANOWAć PRZESTWORZA; ZREALIZOWAć ODWIECZNY ARCHETYP MISTYCZNEGO LOTU, ARCHETYP OBECNY WE WSZYSTKICH KULTURACH ŚWIATA.
Powstawanie siły aerodynamicznej Siła aerodynamiczna jest to siła, która powstaje na skrzydle na skutek zakłóconego przepływu powietrza. Na spodniej stronie skrzydła cząsteczki powietrza, nie mogąc przeniknąć przez jego pióra, grupują się, tworząc wyższe ciśnienie, na wierzchniej stronie skrzydła występuje brak cząsteczek powietrza, co przejawia się podciśnieniem. Strugi wiatru załamują się na krawędziach skrzydła tworząc wiry powstające wskutek wyrównywania się ciśnień po obu stronach skrzydła. Podciśnienie na wierzchniej stronie skrzydła i nadciśnienie na spodniej stanowią przyczynę powstawania siły skierowanej ze środka obszaru o wyższym ciśnieniu do obszaru o ciśnieniu niższym. W praktyce jest to siła nośna tworząca się na skutek ustawienia profilu skrzydła pod odpowiednim kątem natarcia, co w rezultacie sprawia odrzucenie strug powietrza ku dołowi. Odrzucenie to zaś powoduje reakcję unoszącą skrzydło do góry i umożliwiającą podnoszenie ciężarów.
Komentarz do rysunku z profilem skrzydła Struga wiatru, napotykając skrzydło, dzieli się na dwie części: nad skrzydłem i pod skrzydłem. Jednak przekrój strugi Sl jest mniejszy niż strugi S2. Prędkość cząsteczek powietrza na górnej stronie skrzydła musi być większa od przeciętnej szybkości wiatru (V), co spowoduje spadek ciśnienia i - jak to wynika z prawa Bernoulliego - ciśnienie to będzie mniejsze od ciśnienia atmosferycznego (P). Nastąpi tzw. zjawisko zasysania. Na dolnej stronie skrzydła prędkość cząsteczek powietrza będzie mniejsza od "V", a więc ciśnienie statyczne musi być większe od ciśnienia atmosferycznego (P). Po stronie spodniej skrzydła wystąpi więc nadciśnienie, po stronie wierzchniej - podciśnienie. Wskutek różnicy ciśnień powstaje więc siła wypadkowa, która jest siłą aerodynamiczną skrzydła. Uwaga! Jeśli uczniowie będą mieli kłopoty ze zrozumieniem tego zjawiska, można zademonstrować ćwiczenie pomocnicze. Wystarczy dmuchnąć mocno pomiędzy dwie trzymane równolegle w powietrzu kartki papieru, aby praktycznie pokazać podciśnienie występujące nad skrzydłem (zob. zwężka Venturiego).
PROBLEM 2. MISTRZA LEONARDA SOKÓŁ WęDROWNY LECI LOTEM SWOBODNYM BEZ PORUSZANIA SKRZYDŁAMI. CZY JEST TO LOT POZIOMY? NAZWIJ I NARYSUJ PODSTAWOWE SIŁY DZIAŁAJ¡CE NA JEGO CIAŁO.
Lot poziomy sokoła nie jest możliwy. Sokoły wędrowne nie są w stanie wytworzyć wystarczająco dużej siły nośnej ze względu na kształt wąskich skrzydeł i, co ważniejsze, ze względu na siłę przyciągania ziemskiego jest to lot jednostajnie opadający. Spadek wysokości nadrabiają więc częstymi uderzeniami skrzydeł, czyli lotem aktywnym. Prędkość opadania zależy od doskonałości aerodynamicznej, tj. stosunku współczynnika siły nośnej do współczynnika oporu. Na ciało sokoła działają następujące (podstawowe) siły: Q - siła ciężkości Pn - siła nośna (prostopadła do toru lotu) Px - siła oporu (równoległa do toru lotu) Pm - siła motoryczna (pochodzi z energii potencjalnej, którą wcześniej zdobył ptak).
PROBLEM 3. MISTRZA LEONARDA PARA SOKOŁÓW NA WYSOKO ŚCI 2000 m JEDNOCZE ŚNIE ROZPOCZęŁA LOT NURKUJ¡CY. SAMICA WAŻY 1200 g, SAMIEC 550 g. PONIEWAŻ ICH SYLWETKA PRZYPOMINA KROPLE WODY I MAJA DUŻA DOSKONAŁO Ść AERODYNAMICZNA, USTALAMY DLA OBU PTAKÓW WSPÓŁCZYNNIK OPORU POWIETRZA CX = 0,5. KTÓRY Z SOKOŁÓW PIERWSZY DOSIęGNIE GOŁęBIA LEC¡CEGO NA WYSOKO ŚCI 500 m?
Dwa sokoły, które jednocześnie przeszły do lotu nurkowego, najpierw spadają (nie lecą!) ruchem przyspieszonym dzięki sile grawitacji. W chwili gdy opór powietrza Px zrównoważy ich ciężar Q, ptaki spadają dalej już tylko ruchem jednostajnym, ze stałą prędkością. Do zrównoważenia tego w praktyce dochodzi mniej więcej w ciągu pierwszych 3 sek. takiego "lotu". Sokoły wędrowne w locie nurkującym osiągają największą prędkość ze wszystkich ptaków świata i może ona przekroczyć 400 km/h; maksymalna prędkość ciała człowieka lecącego głową w dół dochodzi do 300 km/h. Przy założeniu, że Cx jest jednakowe dla samca i samicy, prędkość spadania nie zależy od ich masy; pokonają więc tę samą drogę do gołębia w tym samym czasie.
PROBLEM 5. MISTRZA LEONARDA PARA SOKOŁÓW WęDROWNYCH PRZEMIESZCZA SIę LOTEM ŚLIZGOWYM BEZ PORUSZANIA SKRZYDŁAMI. NAZWIJ I NARYSUJ PODSTAWOWE SIŁY DZIAŁAJ¡CE NA ICH CIAŁA W LOCIE. CO MOŻNA POWIEDZIEć O PRęDKO ŚCI POSZCZEGÓLNYCH PTAKÓW NA PODSTAWIE WZORU: GDZIE: c - współczynnik siły nośnej, S - powierzchnia skrzydeł sokoła, Q - ciężar sokoła q - gęstość powietrza (np. na h = 2 km q = 1,007 kg/m3) v - prędkość w locie ślizgowym. Na ciało sokoła działają następujące (podstawowe) siły: Q - siła ciężkości Pn - siła nośna (prostopadła do toru lotu) Px - siła oporu (równoległa do toru lotu) Pm - siła motoryczna (pochodzi z energii potencjalnej, którą wcześniej zdobył ptak). W porównaniu z lotem "poziomym" zmaleje Pn i Px, wzrośnie zaś Pm. Prędkość sokołów wędrownych w locie ślizgowym jest tym większa im większy jest stosunek ciężaru sokoła do powierzchni jego skrzydeł Q/S, który nazywamy obciążeniem jednostkowym skrzydła oraz im mniejszy jest współczynnik siły nośnej c w czasie lotu.
PROBLEM 6. MISTRZA LEONARDA ORZEŁ ZNALAZŁ SIę W PR¡DZIE WZNOSZ¡CYM POWIETRZA. LECI LOTEM SWOBODNYM BEZ PORUSZANIA SKRZYDŁAMI. JAKA BęDZIE TRAJEKTORIA JEGO LOTU W KOMINIE POWIETRZNYM I POZA NIM? KIEDY WRESZCIE PORUSZY SKRZYDŁAMI?
Lot szybowcowy w prądach wznoszącego powietrza to jedyny przypadek, gdzie wartość siły nośnej skrzydeł Pn nie tylko równoważy ciężar ptaka Q, ale nawet go przewyższa, powodując nabieranie wysokości przez ptaki o dużych powierzchniach skrzydeł (myszołowy, orły, sępy). Trajektorią lotu w "kominie" będzie spirala, jednak w chwili gdy powietrze zmieni kierunek (prądy cyrkulacyjne) bądź prędkość (prądy termiczne), orzeł przejdzie do lotu jednostajnie opadającego (ślizgowego), którym osiągnie następne prądy wznoszące. Jeśli nie doleci do kolejnego "komina", będzie zmuszony przemieszczać się lotem aktywnym. Ten typ lotu "poziomego" jest jedną z technik wykorzystywanych podczas cyklicznych wędrówek odbywanych przez ptaki, pozwalającą na oszczędzanie sił i energii w trakcie długich migracji.

PRACOWNIA 3. ANATOMII PTAKÓW

PROBLEM 7. MISTRZA LEONARDA NA PODSTAWIE BEZPO ŚREDNIEJ OBSERWACJI (ZOB. SZKIELET I ŻYWY GOŁ¡B) ORAZ WŁASNYCH DO ŚWIADCZEń I ZDOBYTEJ DOTYCHCZAS WIEDZY W SZKOLE PRZYGOTUJCIE SIę DO MINI-WYKŁADU DOTYCZ¡CEGO PRZYSTOSOWAń ANATOMICZNYCH PTAKÓW DO LOTU. SZCZEGÓLN¡ UWAGę ZWRÓćCIE NA BUDOWę SKRZYDŁA. KTÓRE Z ZAMIESZCZONYCH SKRZYDEŁ MISTRZA JEST PRAWDZIWE?
Cechy anatomiczne świadczące o przystosowaniu ptaków do lotu:

• opierzone opływowe ciało
• zmodyfikowane na potrzeby lotu kończyny górne w postaci skrzydeł
• redukcja liczby palców do trzech
• wykształcenie lotek i sterówek zapewniających siłę nośną
• niewielkie i gładkie kończyny dolne
• wzmocnienie klatki piersiowej poprzez grzebień mostka i połączone wyrostki żebrowe
• posiadanie potężnych mięśni piersiowych poruszających skrzydłami (mogłyby zgnieść klatkę piersiową, gdyby nie miały tak silnej budowy)
• worki powietrzne jako rezerwuary tlenu
• synchronizacja oddychania z uderzeniami skrzydeł w czasie lotu
• znacznie powiększona lewa komora serca (szybkie i efektywne dostarczanie tlenu i składników odżywczych do mięśni podczas lotu)
• lekki, bezzębny dziób
• lekkie, spneumatyzowane kości nasycone silnie solami wapnia, co nadaje im niezwykłą wytrzymałość
• sztywny szkielet dzięki zrośniętym kręgom lędźwiowo-krzyżowym i ogonowym (synsakrum), co poprawia mechanikę lotu - skrzydła uzyskują silne oparcie, a kręgosłup utrzymuje się w położeniu poziomym bez jakiejkolwiek pracy mięśni
• stercząca do góry płytka (pygostyl) jako specjalne miejsce osadzenia sterówek.

PROBLEM 8. MISTRZA LEONARDA NA PODSTAWIE ZAMIESZCZONEGO ZDJęCIA ORAZ POSIADANEJ WIEDZY PRZYGOTUJCIE SIę DO MINIWYKŁADU NA TEMAT CECH ŚWIADCZ¡CYCH O PRZYSTOSOWANIU SOKOŁA WęDROWNEGO DO DRAPIEŻNICTWA.
Cechy świadczące o przystosowaniu sokoła do drapieżnictwa:

• aerodynamiczna sylwetka ciała (przypominająca kroplę wody)
• rozmieszczenie barwnika w piórach uwzględniające mechanikę lotu
• twarde, elastyczne i ściśle przylegające do ciała upierzenie
• wąskie, ostro zakończone i płaskie skrzydła
• zwinność lotu
• krótki skok zaopatrzony w szpony i pazury
• dolna żuchwa z ostrą krawędzią, a górna część dzioba zakrzywiona
• silnie rozbudowany układ mięśniowy
• bystry wzrok, oczy skierowane bardziej do przodu niż np. u gołębia - pomocne przy ocenie odległości.

Można we wnioskach podkreślić, że anatomia przez długi czas była nauką niemal wyłącznie opisową, której przeciwstawia się współczesną anatomię funkcjonalną wskazującą na związek pomiędzy budową a charakterem czynnościowym danego organu (tworu). Anatomia porównawcza np. objaśnia budowę organizmu przez porównywanie struktury oraz charakteru funkcjonalnego i przeszłości rozwojowej poszczególnych narządów, przy zastosowaniu podstawowego kryterium zasadę homologii i analogii narządów. Pomimo że rozwój nowożytnej anatomii zapoczątkował w 1543 r. A. Vesalius, należy zauważyć, iż to właśnie podejście Leonarda do tej dyscypliny biologii było wybitnie funkcjonalne, choćby tylko przy konstruowaniu maszyn latających na podstawie analogii do budowy ciała ptaków.

PRACOWNIA 4. KONSTRUKTORÓW

PROBLEM 9. MISTRZA LEONARDA ZASTANÓWCIE SIę, KTÓRY Z PRZEDSTAWIONYCH PROFILÓW NAZYWA SIę SKRZYDŁAMI SęPA, KTÓRY ZA Ś SKRZYDŁAMI ORŁA. SCHARAKTERYZUJCIE PRZEPŁYW STRUG POWIETRZA NA TYCH PROFILACH.
Profilem nazywamy poprzeczny przekrój skrzydła. Od jego kształtu zależą właściwości aerodynamiczne skrzydła. Na rysunku (zobacz arkusz pracy ucznia nr 4) przedstawiono następujące typy profilów: a - skrzydła sępa b - symetryczny c - dwuwypukły d - płasko-wypukły e - skrzydła orła f - laminarny. Skrzydła sępa - profil nietypowy, w którym przednie ścięgna skrzydła tworzą zagięcia tylko pozornie pogarszające opływ. W rzeczywistości ustalają one przednie położenie punktu wejścia opływu, polepszając jego siłę nośną i zmniejszając ciśnienie w tym rejonie skrzydła, a jednocześnie cienka krawędź spływu skierowana pod stosunkowo dużym kątem ku dołowi odrzuca powietrze energicznie w dół zwiększając siłę nośną. Skrzydła orła - profil o podobnym działaniu jak skrzydła sępa, jednak opór jest tu mniejszy ze względu na zupełnie gładką przednią część profilu niezmuszającą strug powietrza do nadmiernych zmian kierunku.
PROBLEM 10 MISTRZA LEONARDA NA SKRZYDŁO SOKOŁA DZIAŁA SIŁA AERODYNAMICZNA A. ROZŁÓŻ Tę SIŁę NA DWIE SKŁADOWE: Px SIŁę OPORU, Pz SIŁę NO ŚN¡. CO MOŻNA POWIEDZIEć O TYCH SKŁADOWYCH Z PUNKTU WIDZENIA KORZY ŚCI DLA LOTU? JAK WPŁYNIE NA DOSKONAŁO Ść AERODYNAMICZNA ZMIANA KATA NACHYLENIA WYPADKOWEJ SIŁY AERODYNAMICZNEJ A?
Składowa równoległa do kierunku lotu - Px, zwana oporem, jest dla lotu siłą niekorzystną, bo przeciwstawia się ruchowi, a składowa prostopadła do kierunku lotu - Pn, zwana siłą nośną, jest dla lotu korzystna, bo w locie poziomym unosi w powietrzu ciężar ptaka. Im wypadkowa siła aerodynamiczna P jest mniej odchylona od prostopadłej do kierunku lotu, tym większa jest siła nośna, a mniejszy opór skrzydła, czyli że skrzydło jest aerodynamicznie doskonalsze.
PROBLEM 11. MISTRZA LEONARDA ZAPROJEKTUJCIE KONSTRUKCJE OBIEKTU LATAJ¡CEGO WZOROWANEGO NA SYLWETCE SOKOŁA WęDROWNEGO ZDOLNEGO UNIE Ść W POWIETRZU CZŁOWIEKA.
Oryginalny rysunek Leonarda zamieszczony w arkuszu pracy ucznia sugeruje raczej poszukiwania mistrza (i uczniów) w kierunku współczesnego samolotu, choć ze względu na postawiony problem odpowiedzią bardziej prawidłową będzie lotnia.

PRACOWNIA 5. RYSUNKU, RZE¬BY I MALARSTWA

PROBLEM 12. MISTRZA LEONARDA WYKORZYSTUJ¡C ZASADY BUDOWY DZIEŁA MISTRZA LEONARDA W ZALEŻNO ŚCI OD POSIADANEGO TWORZYWA STWÓRZCIE WŁASNE DZIEŁO WZORUJ¡C SIE NA NATURZE. DO DYSPOZYCJI MACIE ŻYWEGO GOŁęBIA, ZDJęCIA PTAKÓW DRAPIEŻNYCH, WŁASNE DO ŚWIADCZENIE I WYOBRA¬NIę.
W pracowni tej powinno być trzech rzeźbiarzy, trzech malarzy i trzech rysowników - reprezentantów poszczególnych klas, czyli w sumie 9 osób. Rzeźbiarze powinni najpierw wykonać z drutu szkielet ptaka, który następnie będą pokrywać glinką. Ze względów praktycznych pracownia ta winna być w pobliżu pracowni anatomii. Najważniejsze elementy renesansowej ars mechanica to:

• uniwersalizm - pojęty jako rozwój wszelkich umiejętności, symbioza nauki i sztuki
• wejście w trzeci wymiar - organizacja przestrzeni staje się głównym problemem artystycznym, ponieważ należy w niej umieścić przedmioty w takich wzajemnych proporcjach i kształtach, w jakich przedstawiają się one oku wedle praw optycznych; świat widzialny opierał się na prawach geometrii i proporcji
• perspektywa linearna - sposób przedstawienia przedmiotów na płaszczyźnie zgodnie z prawami widzenia, część planimetrii: rzut lub inaczej siatka perspektywiczna
• kompozycja - zastąpienie dawnej kompozycji ornamentalnej kompozycją architektoniczną
• okno otwarte na naturę - obraz winien robić wrażenie, jak byśmy naprawdę przez jakiś otwór patrzyli na rzeczywistą scenę, wycinek otaczającej nas przyrody
• idealizacja - wiara w ideał piękna oparty na liczbie i proporcji. Piękno tkwi przede wszystkim w postaci ludzkiej. Piękna ciała poszukiwano na zasadzie studium proporcji. Badano np., jaki stosunek wymiaru stopy, dłoni czy głowy do całości ciała jest właściwy dla uzyskania harmonijnej postaci
• anatomia i ruch - chęć poznania konstrukcji i mechanizmu ruchów, budowy kośćca, funkcjonowania mięśni i ścięgien. Artyści chcą wiedzieć, przy jakich ruchach, które muskuły uwydatniają się. Zaczęli więc studiować praktycznie anatomię, dokonując sekcji zwłok, co było wówczas niełatwe ze względów religijnych i obyczajowych.

PRACOWNIA 6. SZTUKI POETYCKIEJ

PROBLEM 13. MISTRZA LEONARDA WYPISZCIE JAK NAJWIęCEJ PRZYKŁADÓW REALIZACJI W LITERATURZE (TAKŻE MITOLOGII) MOTYWU LOTU. JAK NAZYWA SIę TAKI MOTYW?
Jest to motyw wędrowny (topos), czyli temat utrwalony, stale powracający, skonwencjonalizowany obraz czy sposób wysławiania się, mający swe korzenie we wzorcach archetypowych danej kultury: ogień, woda, ziemia, powietrze, matka, dom, prokreacja etc, również obraz lotu jako kontakt z sacrum (Bogiem, Niebem, Galaktyką). Marzenie o latającym człowieku-ptaku jest wiecznie żywe. Król Nemrod miał latać w skrzyni niesionej przez sępy, król Salomon - na latającym dywanie; archanioł Gabriel zmienił się na 23 lata w gołębia. Uskrzydlony człowiek to pośrednik pomiędzy Bogiem a ludźmi w mazdaizmie, judaizmie, chrześcijaństwie i islamie. Uskrzydlone zwierzęta: Pegaz, Feniks, Sfinks. Najciekawsze realizacje motywu lotu (zobacz Kopaliński 1990):

• mit o Dedalu i Ikarze
• mit o Ganimedesie
• lot jako wróżba - mit o Remusie i Romulusie ( kierunek lotu orła wskazuje miejsce założenia Rzymu; por. Legenda o Lechu), lot orła - Anioła Zagłady (Apok. 8,13 ) i inne
• lot poetycki:

Kto mi da skrzydła jak gołębicy, a odlecę i odpocznę (Psalm 54, 7-9); Niezwykłe uniosą mnie skrzydła, mnie poetę - łabędzia (Pieśni 2, 20, 1-2 Horacego); Kto mi dał skrzydła, kto mię odział pióry (Pieśń X Kochanowskiego); Młodości! Dodaj mi skrzydła! (Oda do młodości Mickiewicza). Warto również nawiązać do bardziej współczesnych realizacji motywu lotu, np. Mistrza i Małgorzaty bądź Lotu nad kukułczym gniazdem i wielu innych.
PROBLEM 14. MISTRZA LEONARDA SPRÓBUJCIE UŁOŻYć WIERSZ Z DOKŁADNYMI DWUGŁOSKOWYMI RYMAMI ŻEńSKIMI OPIEWAJ¡CY PIęKNO LOTU PTAKÓW. KTÓRY POETA POLSKI DOBY RENESANSU TAK PISAŁ?
Poeci humaniści porzucili rymowane wiersze i zaczęli pisać najpoprawniejszym metrum Horacego, Owidiusza, czy Wergiliusza, a mówcy uznali za wzór prozy teorię i praktykę Cycerona. Z pogardą odnoszono się do średniowiecznej łaciny na korzyść języków narodowych. Kwestia normy była czymś więcej niż kwestią gustu. Normy wiersza polskiego ustalił Jan Kochanowski i były one stosowane powszechnie przez jego następców. Mistrz słowa z Czarnolasu zamienił średniowieczne asonanse z ich wyrazami jednozgłoskowymi na dokładne dwugłoskowe rymy żeńskie.
PROBLEM 15. MISTRZA LEONARDA JAK ROZUMIECIE WYRAŻENIE GALAKTYKA GUTENBERGA?
Wyraz galaktyka z tematyką lotu wiąże się tylko marginalnie i w tym wypadku ma znaczenie symboliczne. Podkreśla wagę dzieła Gutenberga w historii ludzkości. Wynalazek druku to nie tylko wynalazek doraźnego narzędzia. Gutenberg rozpoczął nową erę, erę osłabiania kultury słowa głośnego i panowania kultury słowa cichego. To pociągnęło za sobą istotne zmiany w kulturze i strukturze gatunków. Odtąd pieśń niekoniecznie była śpiewana, kazania nie zawsze wygłaszane, a dialog często imaginowany. W tym zakresie i sensie renesans jest początkiem epoki nowożytnej. III. Punkt kulminacyjny 1. Gra muzyczna Jeden z nauczycieli przynosi rekwizyt (wejście "w rolę") z początku dramy i zajmuje miejsce na podium, centralne miejsce sali. Uczniowie stają przy swoich pracowniach zwróceni twarzami do dyrygenta, który rozpoczyna próbę śpiewu wyuczonych przez poszczególne grupy sentencji. Zadanie dyrygenta polega na umiejętnym dobieraniu i powtarzaniu danych fraz tak, aby uzyskać jakąś całość o ciekawym brzmieniu. Gra powinna zakończyć się głośną muzyką z epoki i wejściem mistrza Leonarda, który zajmuje honorowe miejsce wraz ze swoim orszakiem na podium.
2. Prezentacja miniwykładów przez pierwsze 3 pracownie. Sposób prezentacji tematu jest dowolny i zależy od samych uczniów, gdyż to oni go referują. Czas trwania wystąpienia każdej pracowni od 5 do 7 minut. Muzyka epoki jako przerywnik w trakcie zmiany referujących.
3. Zadanie specjalne mistrza Leonarda. Zastanówcie się przez 10 min. nad przedstawieniem ciała gołębia, orła bądź sokoła wędrownego w postaci żywego obrazu. Wyjście mistrza.
4. Galeria "żywych obrazów" oceniana przez Leonarda i nauczycieli. Rozpoznawanie rodzaju ptaka: gołąb, orzeł czy sokół?
5. Prezentacja miniwykładów przez kolejne 3 pracownie.
IV. Zakończenie 1. Powtórzenie gry muzycznej. Tym razem grę może poprowadzić sam Leonardo. W trakcie nauczyciele przygotowują werdykt podsumowujący drame, czyli listę najaktywniejszych uczniów.
2. Rozdanie nagród w formie obwieszczenia. Nagrodzenie ocenami celującymi i bardzo dobrymi osób, które według nauczycieli poszczególnych pracowni przyczyniły się do rozwiązania najtrudniejszych kwestii.

Literatura

Abłamowicz A., Podstawy aerodynamiki i mechaniki lotu, Wyd. Kom. i Łącz., Warszawal980. Berti L., Rości M., Sztuka świata. Renesans, t. V, Arkady, Warszawa 1992. Brojan J.B., Fizyka. Podręcznik dla ki I LO, PWN, Warszawa 1993. Christopher M. Perrins, Wielka encyklopedia ptaków, Muza S.A., Warszawa 1993. Cirlot J.E., Słownik symboli. Wydawnictwo Znak, Kraków 2000. Gensbel B., Thiede W., Greifuogel, BLV, Munchen 1997. Kopaliński Wł., Słownik symboli, Wiedza Powszechna, Warszawa 1990. Marchaj Cz., Teoria żeglowania, Sport i Turystyka, Warszawa 1970. Leonardo da Vinci, I.G.D.A., Paryż 1958. Rzepińska M., Siedem wieków malarstwa europejskiego, Wrocław 1988. Sokołowski J., Ptaki ziem polskich, t. 2, PWN. Warszawa 1958. Staszek J., Aerodynamika modeli latających, Wyd. Kom. i Łącz., Warszawal983. Wallace R., The World of Leonardo 1452-1519, Time Inc., New York 1966.

Materiały do wydrukowania:

• Pracownia nr A (plik "pdf" - 80 KB)
• Pracownia nr B (plik "pdf" - 85 KB)
• Pracownia nr C (plik "pdf" - 100 KB)
• Pracownia nr D (plik "pdf" - 104 KB)

gimnazjum

Dariusz Anderwald

"Komitet Ochrony Orłów"