Цели урока:
- создать условия для формирования познавательного интереса, активности учащихся;
- способствовать развитию конвергентного мышления;
- способствовать эстетическому воспитанию учащихся;
- формирование коммуникационного общения.
Оборудование: интерактивный комплекс SMART Board Notebook
Метод ведения урока: в форме защиты учебных проектов.
План урока:
- Введение
- Физика и живопись
а) Леонардо – живописец
б) Леонардо – ученый
в) Свет в искусстве
г) Физические методы исследования картин
д) О загадке одной картины - Физика и скульптура
а) Ансамбль Героям Сталинградской битвы
б) Медный всадник - Художественное литье и ковка
- Заключение
I. Введение
Великая поэзия нашего века – это наука с удивительным расцветом своих открытий.
Э. Золя
Физика и искусство… Кажется, они не совместимы. Однако это не так, и сегодня мы попытаемся это доказать. Представители искусства, порой и сами этого не зная, используют для своих творений физические закономерности. А физики… они любят и ценят искусство, которое пробуждает их творческую мысль, вдохновляет и тем самым помогает постигать тайны природы.
А. Эйнштейн в минуты отдыха играл на скрипке; Д. Ландау любил читать стихотворения Лермонтова и Байрона; М. Планк и В. Гейзенберг были отличными пианистами; создатель первого в мире ядерного реактора И.В. Курчатов часто посещал симфонические концерты и за три дня до смерти слушал "Реквием" Моцарта в консерватории, виднейший русский писатель XIX в. А.И.Герцен окончил физико-математический факультет Московского университета и специализировался в области астрономии.
В современном мире наука физика развивается быстрыми темпами. Мы, ученицы МОУ лицея № 5 физико-математического класса, влюбленные в физику и очарованные лирикой, выбрали тему для своего проекта «Физика и искусство». Нас заинтересовало, как деятели искусства, художники, скульпторы, используют в своих работах законы физики.
Актуальность: данным проектом мы хотим мотивировать лириков к изучению физики.
Цель: интеграция науки и искусства с целью формирования целостного восприятия мира
Задачи:
- Рассмотреть какие физические явления применяются в живописи.
- Рассмотреть какие физические явления применяются в скульптуре.
- Рассмотреть какие физические явления применяются в ковке и литье.
- Воспитать патриотизм и чувство прекрасного через искусство.
II. Физика и живопись.
Спор «физиков и лириков» волнует человечество давно. В 15 веке в Италии жил человек, имя которого почитает сейчас во всём мире. Это Леонардо да Винчи. До сих пор идет спор, кто он: художник или ученый?
Леонардо — живописец.
Леонардо да Винчи был искусным итальянским живописцем, талантливым скульптором и архитектором, умным инженером и техником, одаренным ученым и ботаником, перспективным анатомом и математиком, гениальным философом и музыкантом. Он являлся одним из самых разумных и талантливых людей эпохи Возрождения.
Начиная с 1467 года и на протяжении последующих пяти лет, Леонардо берет уроки у одного из самых лучших и талантливых художников того времени - Андреа дель Веррокки. Мудрый учитель сразу замечает невероятный талант своего ученика и старается всячески помочь его развить. Произведения, полотна, фрески написанные Леонардо признают почти все художники и искусствоведы всего мира, когда ему только исполнилось двадцать лет. Когда учитель Леонардо, Верроккьо, получает заказ, на написание полотна на тему: «Крещение Христа», он решает поручить изображение второстепенной фигуры Леонардо. В то время, для написания всех художественных произведений, пользовались своеобразными и очень не выразительными темперными красками, изображения из которых получались очень тусклыми и неяркими. Леонардо же, для написания своей фигуры-ангела, решается на использование масляных красок.
После проверки работы Леонардо, Андреа дель Веррокки, заявляет, что «ученик превзошел своего учителя! и с этих пор изображение всех лиц, поручается исключительно Леонардо да Винчи ». Леонардо удается в совершенстве освоить множество техник исполнения картин. Для создания своих произведений он использует такие приемы и техники, как итальянский и серебряный карандаш. сангина, перо.
В 1472 году Леонардо да Винчи поступает в гильдию художников, которая имела название: гильдия Святого Луки, однако жить он остается все-таки у своего первого учителя. Уже в возрасте двадцати четырех лет Леонардо решает открыть собственную мастерскую.
Madonna Litta
«Мона Лиза»
Леонардо ученый.
Леонардо принадлежит проект прядильного станка с приводом от водяного колеса, в котором много элементов простейшей автоматики. Большой сенсацией явился обнаруженный рисунок велосипеда. сейчас известно свыше 800 его проектов машин. Среди них машины для затачивания иголок, резки металлических прутьев, кручения шелка, размалывания мяса, устройство для охлаждения воздуха струями воды, подъемные краны, рефлекторы, проект танка. Любопытны конструкции Леонардо приспособлений для нарезки резьбы: вместо медленной и неточной разметки при помощи навертывания ленты он предложил разметку циркулем, нарезку выполнят не вручную, а на токарном станке. Среди его бумаг есть эскиз машины, напоминающий экскаватор. Леонардо был и замечательным архитектором: у него есть проект улицы, где проезжая часть на несколько метров ниже тротуара, чтобы защитить людей от шума. Он проверял все свои идеи в лаборатории у себя дома, пользуясь самодельными приборами, так как считал, что "простой и чистый опыт есть истинный учитель".
Ученый увлекался проблемами оптики и техники. Он не был удовлетворен тем, что было известно по этим вопросам науки. Леонардо стремился определить, какие процессы происходят в глазу человека, и в результате его исследований появилась теория зрения, очень близкая к современной; тетрадь со всеми своими выводами ученого по оптике дошла до нас, она чрезвычайно интересна! В механике Леонардо впервые поставил вопрос об ударе шаров и пришел почти к верному решению; примерно за 200 лет до И. Ньютона он сформулировал вывод о равенстве действия и противодействия; почти до конца разработал условие равновесия тела на наклонной плоскости, теорию подвижных и неподвижных блоков, полиспаста; замечательны его работы по трению: он первый ввел коэффициент трения и верно выяснил причины, определяющие данную величину, разработал теорию подшипников и шестерен. Мечта Леонардо подняться в небо не отпускала его всю жизнь; он дал анализ планирующего спуска птицы, который немногим отличается оттого, что был сделан через 400 лет Н.Е. Жуковским. Среди его рукописей много набросков летательных аппаратов. Впоследствии он разработал аппарат вертикального взлета — прототип вертолета. И лишь потому, что в то время не было мощных моторов, не удалось осуществить проект. Все его проекты были смелы, но почти ни один из них не был осуществлен.
Свет в искусстве
Свет…Удивительное и интереснейшее явление, которое изучает оптика. Не касаясь вопроса о природе света, разберём лишь законы и характеристики, играющие существенную роль в восприятии света и цвета, т.е. то, что очень важно для изобразительного искусства. Художник должен уметь создать у зрителя путём искусного подбора красок на картине психологически верное понимание своего замысла. Для этого он должен хорошо знать законы восприятия света, образование тени и полутени, фотометрию (часть оптики, изучающую световые измерения), колориметрию (раздел оптики, где рассматриваются методы измерения и количественного выражения цвета). Пояснить сказанное можно такими примерами.
Человеческий глаз способен настраиваться на данный уровень яркости, и это называется адаптацией (приспособлением) ; всякий предмет, яркость которого в 100 раз меньше той, к которой адаптировано зрение, будет казаться наблюдателю черным, а тот, яркость которого в 10 раз больше яркости адаптации, производит слепящее ощущение. Поэтому если художник изображает пейзаж, освещенный солнцем, то затемненные места можно передать очень приблизительно, так как и в натуре их детали различаются плохо; если пейзаж дан в лунную ночь, то луна должна быть очень светлой и резко выделяться на темном фоне. Незнание таких закономерностей приводит к искажению действительности. Талантливые же художники, взяв на вооружение эти 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.
«Ночь на Днепре»
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, создать впечатление их непосредственной близости к зрителю. В живописи это называется светотенью. Светотень усиливает наглядность и эмоциональное воздействие картины.(например, картина Рембранда "Святое семейство" и Караваджо "Лютенист").
«Святое семейство»
«Лютенист»
В 60-х гг. XVII в. И. Ньютон произвел ряд опытов и доказал сложность белого цвета (призма); 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 спектора 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.
Установлено, что к зеленым лучам глаз человека наиболее восприимчив. Световые потоки других цветов должны быть более интенсивными, чтобы глаз воспринимал одинаковые яркости.
Чешский биолог Я. Пуркине открыл, что максимум спектральной чувствительности глаза смещается в сторону коротких длин волн при переходе от дневного света к сумеречному; в этом случае понижается способность глаза воспринимать цвета.
Интересен и такой факт: цвет предмета зависит от фона, на котором предмет находится. В этом случае действует закономерность контраста яркостей: цвет светлеет на темном фоне и темнеет на светлом.
Физические методы исследования картин.
1.Фотографии в ультрафиолетовых лучах, который позволяет "разглядеть", каких участков на полотне касалась чужая кисть, что пририсовано или написано заново.
2.Фотографирование в инфракрасных лучах, дающий возможность как бы снять с живописи лак и судить о состоянии верхних слоев краски, прояснить надписи, которые, казалось бы, невозможно прочесть.
3.Рентгенография. Рентгеновские лучи, пронизывая картину, делают доступными для изучения глубокие и самые старые слои живописи, при этом на фотопленке фиксируются и трещены в красочном слое.
О загадке одной картины.
В собрании живописи Эрмитажа был портрет, написанный неизвестным французским художником в 18 веке. На портрете изображён юноша с красивыми, тонкими чертами лица, одетый в тёмный фрак, из широкого выреза которого виден белоснежный шейный платок и скромная манишка. Благодаря изучению архивов было выяснено, что изображённое на портрете лицо – один из русских дипломатов. Но кто именно?
Детальное изучение живописного полотна позволило обнаружить целый ряд ранее незамеченных деталей: в левом ухе юноше видна большая, кольцеобразная серьга (этому удивились: строгий тёмный фрак и висячая серьга), по отворотам костюма шли мелкие пуговицы, ничего не застёгивающие, одна из них почему-то находилась на середине белой манишки. Возникла мысль, что пуговицы «сквозят» из нижнего, глубинного красочного слоя картины и принадлежат какому-то более раннему костюму; видимо, молодой человек некогда «носил» другое одеяние, а впоследствии художником был «переодет» во фрак. Но так ли это? Верна ли догадка?
Обратили к физикам. Ультрафиолетовые и инфракрасные лучи показали в общих чертах покрой первоначального костюма; это был мундир со стоячим воротником, на левом плече просмотрелся неширокий плоский погон. Благодаря микроскопическому анализу удалось установить и цвет наряда: судя по сквожению цветных мазков, мундир был синим, воротник – красным. Рентгеноскопия и сравнительный анализ привели к выводу, что юноша это П.А. Строганов, в будущем видный дипломат, а в момент создания портрета – член якобинского клуба и хранитель его библиотеки; также было установлено, что работа принадлежит кисти Жана Батиста Грёза. Такова история расшифровки портрета «неизвестного юноши».
«Портрет П.А. Строганова»
Жан Батист Грёза
III. Физика и скульптура
Ансамбль Героям Сталинградской битвы
Каждый скульптор, создавая свои произведения из глины или камня. Мрамора или метала, тоже должен знать законы физики, и прежде всего законы устойчивости и прочности.
Взять к примеру, замечательный памятник – ансамбль героям Сталинградской битвы, автором которого является Герой Социалистического Труда Е.В. Вучетич. Завершает этот ансамбль величественная скульптура Матери – Родины, в гневе поднявшей на врагов Отчизны карающий меч. Она видна со всех концов города. Прежде чем делать эту громадную фигуру – высота скульптуры вместе с фундаментом 101 метр, длинна меча 29 метров, вес сооружения приблизительно 8 000 тонн, - нужно было рассчитать прочность и устойчивость статуи, учтя сильные ветры, дующие в той местности. Это оказалось дело не простым. Используя закон Гука (величина деформации прямопропорциональна силе упругости), вычислили возможные, а затем и допустимые напряжения в статуе. На основании этого решили скульптуру выполнить из прочного железобетона с толщиной оболочки 25-30 см., с наружи покрыть её специальным гидрофобным составом, который впитывается в поры бетона и предохраняет его от проникновения влаги, а меч сделать из стали. Для погашения действия силы вихрей в скульптуре предусмотрели сквозные отверстия – шлюзы. Кроме того, для придания большей устойчивости при ветровых нагрузках в торсе статуи решили натянуть 77 прочных канатов, такие же канаты пропустить внутри рук: 12 в правой и 10 в левой; сила натяжения каждого каната примерно 650 кН.
За канатами ведутся наблюдения, при надобности они подтягиваются специальными устройствами.
Особая группа научно – исследовательского института следит за креном и осадкой скульптуры, её колебаниями, силой ветра. Для этого внутри статуи оборудована лаборатория, в которой имеется пульт с различными приборами: сейсмографами, вибрографами и д.р. Ежегодно проводится профилактический осмотр памятника, во время которого проверяются внутренняя и наружная поверхности; в этой работе участвуют инженеры-специалисты, верхолазы и даже альпинисты. Люди, которые восхищённо смотрят на замечательный мемориальный комплекс, часто не подозревают, что кроме скульпторов и художников в его создании и функционировании принимали участие физики и учёные.
«Ансамбль героям Сталинградской битвы.»
«Мать - Родина»
Медный Всадник
Скульптору пришлось обратиться к физике: для того, чтобы конь, опирающийся всего на две ноги, был более устойчив, Фальконе решил бросить под копыта змею и тем создать дополнительную опору. Одновременно змея символизировала враждебные России силы. Законченная гипсовая модель памятника была выставлена для обозрения публике и вызвала восторженные отзывы всех, кто посетил мастерскую скульптора. Затем всадник и конь были отлиты из бронзы.
Но скалу предстояло ещё найти. И вот в Академию художеств явился один крестьянин и рассказал, что в 12 вёрстах от Петербурга есть Гром-камень, весом не менее 100 тысяч пудов, на который ни раз взбирался Пётр I чтобы осматривать окрестность. Камень подошёл для пьедестала, и началась трудная работа по его доставке. В лесу прорубили дорогу. Из толстых брёвен сколотили платформу, с нижней стороны устроили желоба, обшили всё медными листами. Между желобами и переносными желобчатыми рельсами поместили специально отлитые бронзовые шары: получился огромный шариковый подшипник. Сотни рабочих с помощью воротов и рычагов двигали платформу и втащённую на неё глыбу. Шары и рельсы по мере перемещения переносили вперёд. Двигались очень медленно: иногда за целый день удавалось пройти не больше 25 метров. Поэтому до Финского залива Гром-камень «ехал» целых 5 месяцев. А затем на барже камень привезли в город. Об этой смелой по замыслу операции говорила вся Европа, была даже отлита памятная медаль с гордыми для каждого россиянина словами: «дерзновению подобно, 1770 г.».
18 августа 1782 года упало покрывало, и присутствующим предстал «гигант на скачущем коне», одно из величайших произведений мирового искусства, проникнутое глубокой идеей и гражданским пафосом.
«Медный всадник»
IV. Художественное литье и ковка
Это горячая обработка металлов давлением в прессах или ударом молота, при котором инструмент оказывает многократное прерывистое воздействие на заготовку, в результате чего она, деформируясь, приобретает заданную форму. Специалистам этих профессий необходимо знания по физике, и в первую очередь о процессах нагревания, плавления, отвердевания разных материалов, особнностях их поведения, пластичности, деформациях, в том числе остаточных.
Например, объяснить, почему ковку производят при нагревании металла, почему для художественного литья используют главным образом чугун, можно только на основе физики: металл нагревают, чтобы повысить его пластичность и снизить сопротивление деформации; чугун при отвердевании увеличивается в объеме, поэтому он заполняет мельчайшие изгибы формы и позволяет получать произведения, хорошо передающие особенности оригинала.
Сколько прекрасных произведений искусства отлито из чугуна! Особенно поражает "кружево" чугунных оград и мостов Санкт-Петербурга. Необыкновенная решетка летнего сада, совершенство пропорций, изысканность композиции сделали ее известной всему миру. Рассказывают и такую историю. Однажды в Петербург приехал знатный англичанин. Отдохнув после дальней дороги, он попросил сопровождающих отвезти его к решетке Летнего сада. Усевшись на раскладной стульчик, он впился глазами в легкие переплетения и попросил оставить его одного. Неподвижно просидел он до утра, любуясь тем, как меняется решетка в призрачном свете белой ночи. Когда за ним пришли, он произнес:"Больше я ничего не хочу видеть. Везите меня обратно в Лондон. теперь я могу спокойно умереть. Я видел совершенство красоты и гармонии."
V. Заключение
Мы поставили ряд задач и, используя различные источники информации, пришли к следующим выводам:
- Талантливые художники используют законы восприятия света, образования тени и полутени, фотометрию, колориметрию.
- Скульпторы используют, прежде всего, законы устойчивости и прочности.
- Специалистам в области литья и ковки необходимы знания по физике, и в первую очередь о процессах нагревания, плавления, отвердевания разных материалов, особенностях их поведения, пластичности, деформациях, в том числе остаточных.
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.
Литература:
- Дживелегов А. Леонардо да Винчи. — М.:Искусство,1974.
- Андреева М., Антонова А., Дмитриева Д. Рассказы о трех искусствах. — Л.: Детская литература ,1966.
- Шаронов В. В. Свет и цвет. — М.: Физматгиз,1961.
- Детякин В. Леонардо да Винчи.— М.: Детгиз,1959.
- Каменева Е. Какого цвета радуга.— М.: Детская литература,1971.
- Артамонов И. Д. Иллюзии зрения. — М.: Физматгиз,1961.
- Булат В. Л. Оптические явления в природе. — М.:Просвещение,1971.
- Резников Л.И. Физическая оптика в средней школе.— М.: Просвещение, 1971.
- Немилова И. С. Загадки старых картин. — М.: Изобразительное искусство,1974.
- Васин М. Шедевры на операции. — Наука и жизнь, 1975, №6, с. 141.
- Кудрявцев Е. В. Техника реставрации картин. — М.: изд. Гос. Третьяковской галереи, 1948.
- Памятники славы и бессмертия. — М.: Планета, 1971.
- Хабалев Н. Лаборатория под облаками. — Неделя, 1976, № 19, с. 17.
- Пешкин И.С. История стального шарика. — М.: Детгиз, 1958, с. 10-13.
- Колесов О.С. Твоих оград узор чугунный. — Л.: Аврора, 1970.