שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.
»
«
מה זה גשר קורה?
גשר קורה (Beam bridge) הוא גשר שבו יש כביש או מסילת רכבת המונחים על קורה ארוכה שנתמכת על ידי רגליים. לעיתים הרגליים הללו הן בתוך המים, במיוחד כשהגשר ארוך ועובר על פני ים או אגם גדול. גשרי קורה הם לעיתים מכוסים במעין מסדרון סגור.
בעבר היו בנויים גשרי קורה מעץ. כיום גשרי קורות מודרניים בנויים לרוב מבטון או מפלדה.
הנה גשר קורה להולכי רגל:
http://youtu.be/hV5xACl8Xsw
כך בונים גשרי קורה בים:
https://youtu.be/M7mBTf4hlWs
מניחים את הקורה לגשר מודרני:
http://youtu.be/7yIdg0eB88U
גשר קורה מכוסה:
http://youtu.be/Fx1izVFTSRI
וכך מובילים את הקורה:
http://youtu.be/8Dpo-e5hn0E
איך בונים סכר?
בנייה של סכר היא פרויקט עצום ויקר. הסכרים המודרניים הם מיזמי ענק מורכבים וקשים לביצוע ובנייתם נמשכת בדרך כלל שנים רבות. הסיבה היא שהתהליך של בנייה כזו מורכב משלבים שונים, שכל אחד הוא פרויקט מסובך ומסוכן בפני עצמו. כל טעות יכולה לגרום לאובדן של סכומי עתק וחיי אדם.
השלב הראשון בבניית סכר הוא לייבש את השטח שבו הוא מתוכנן לקום. לשם כך, חופרים תעלה עצומה או מנהרה שתעביר את אפיק הנהר מסביב לאתר הבנייה, למשך תקופת ההקמה של הסכר.
כדי להטות את המים אל התעלה או המנהרה הזמניים צריכים המהנדסים לבנות סכר עצירה. זהו סכר זמני שבונים במאגר המים או הנהר. בעזרתו ניתן להטות את המים מהאגם או הנהר שעליהם ייבנה הסכר וכך יוצרים את סביבת העבודה היבשה הנדרשת לבניית הסכר.
השלב הבא לאחר ייבוש השטח הוא הקמת קיר הבטון של הסכר. כמויות הבטון שנדרשות לבניית סכר מודרני הן עצומות. את הסכר עצמו מחזקים באלפי טונות של פלדה, שנותנים לו את החוזק שיידרש כדי לעמוד ברעידות אדמה ולאבטח אותו לקראתן. לצורך הבנייה מביאים לאתר הבנייה עגורנים עצומים שמעלים את החומרים לשלד היציקה.
בנייה מורכבת יותר של סכר מחייבת שני סכרי עצירה. הראשון נבנה מעל האתר המתכנן לבניית הסכר, במעלה הזרם של הנהר. סכר זה מטה את המים לתעלת ההטייה, כדי להטות את המים מאתר הבנייה. סכר עצירה שני נבנה במורד הזרם והוא נועד למנוע את חזרת המים ממוצא תעלת ההטיה אל אתר הסכר.
הנה סרטון שמדגים כיצד בונים סכרים בשיטת החציה והייבוש:
https://youtu.be/Xju79EC-guk
ובנייה באמצעות קיר משנה ומנהרה להובלת המים מסביב:
https://youtu.be/DfpAXqPsXuQ
מהו הביומימיקרי?
בשנים האחרונות לומדים המדענים והמהנדסים שבניגוד לנסיון להמציא בעצמנו פתרונות לכל הבעיות של האדם, יתכן שעלינו פשוט להביט מסביב. במילים אחרות, אנו מוקפים בפתרונות לבעיות שונות, שמישהו כבר מצא בעבר. אגב, המישהו הזה הוא ממש לא האדם - הוא האבולוציה!
דוגמאות? - הפתרונות של הטבע נמצאים מסביבנו. מצמחים או עלים ניתן ללמוד כיצד לשפר את מערכות הפצת המים שאנו בונים. מחקר של דגים מעופפים ושפיריות יכולים לסייע לשיפור האווירודינמיות של כלי תעופה ורכב, מצמחי מים ניתן ללמוד כיצד ליצור בדים אטומים למים וכך הלאה. אבל בתגית "ביומימיקרי" תוכלו לראות עוד דוגמאות רבות למוצרים שנולדו מתצפית ולמידה של הטבע.
ביומימיקרי (Biomimicry) או ביומימטיקה, הם שמות שונים לתחום דעת אחד וחדש, העוסק בחיקוי של הפתרונות שבטבע. פתרונות כאלה יכולים לסייע לתכנון ופיתוח של מערכות טכנולוגיות חדשות. הוכחות רבות כבר ניתנו לכך שבאמצעות שיטות תכנון וכלים מהתחום הביומימטי, ניתן לפתור בעיות. הפתרונות יהיו בהרבה מקרים טובים יותר מאשר להמציא בעצמנו את הגלגל, בכל פעם מחדש. האבולוציה, אתם יודעים...
בשנים האחרונות חיקוי הטבע שולט. הביומימיקרי, או בשמו הנוסף "ביומימטיקה", הוא תחום חדש שמתפתח במהירות בעולם האקדמי והעסקי. רבים רואים בו מנוע חדשנות ובסיס אפשרי להתקדמות טכנולוגית ומדעית עצומה. גם עולם החינוך מוצא טעם רב בהנחיית תלמידים לצפות בטבע ולחשוב מה ניתן ללמוד ממנו, לפתרון בעיות אנושיות.
הנחת היסוד הביומימיקרית היא שלמרבית הבעיות שבהן נתקל המין האנושי ישנם פתרונות שכבר ניתנות בטבע. ככל שייווצר שילוב בין הידע האנושי לבין הפתרונות שנוצרו במהלך האבולוציה בטבע, ניתן יהיה למצוא פתרונות חדשניים לבעיות לא פשוטות. חלקן מלווה את האדם כבר עשרות אלפי שנים ויתכן שאימוץ גישת הביומימיקרי הייתה יכולה כבר מזמן לייצר פתרונות. בכל מקרה, ברור שפתרונות כאלה יוכלו גם להיות ברי-קיימא ולשמור על הסביבה, המשאבים והמערכות האקולוגיות שמסביבנו, טוב יותר.
אגב, המושג "ביומימיקרי" בא מהמשמעות של "חיקוי החיים". "ביו" פירושו "חיים" ו"מימיקרי" נגזר מהמילה "מימזיס" שטבע אריסטו והמשמעות שלה "חיקוי".
הנה עולם הביומימיקרי (עברית):
https://youtu.be/4vcMLcNFKn0
סיפורו של התחום (מתורגם):
https://youtu.be/iMtXqTmfta0
הסבר של מדען ודוגמאות לפיתוחי ביומימיקריה:
https://youtu.be/pYqLseKuHq4
כך מסייעת הביומימיקרי לשיפור מערכות צנרת וביוב:
https://youtu.be/FBUpnG1G4yQ
כך לומדים מזחל את התנועה הנכונה למערכות מלאכותיות:
https://youtu.be/lCRD2DMRaMQ
מצגת וידאו של תלמיד על המכונית של מרצדס שנעשתה בלימוד מדג הקופסינון (עברית):
https://youtu.be/SQtRVADmHZ4
הרצאת טד נהדרת על הביומימיקרי (מתורגם):
https://youtu.be/k_GFq12w5WU?long=yes
והנה סרט תיעודי קצר על הקשר בין הטבע לפיתוחים בתחום הננוטכנולוגיה (מתורגם):
https://youtu.be/4b7Nu_loOYA?long=yes
איך בנוי גשר תומכות?
כבר מימי קדם ידעו המתכננים של גשרים עתיקים להוסיף קורות תומכות, כדי להעניק יציבות וכוח לגשר. התומכות משמשות לפיזור של המשקל שהגשר נושא עליו. מכיוון שהמשקל מפוזר על פני כמה נקודות, מעביר גשר התומכות את המשקל הזה באופן אחיד יותר. השיטה החכמה הזו הופכת אותו לאחד מסוגי הגשרים היציבים ביותר שיש.
עם הידע שנצבר בגשרי תומכות, ביחד עם השימוש הרב בברזל, שהתפתח במאה ה-19, הצליחו המהנדסים לבנות כבר אז גשרים חזקים מאי-פעם.
המצאת רכבת הקיטור באותה תקופה, הכריחה את מתכנני הגשרים לבנות גשרי תומכות והראשון שבהם , גשר פורת' שבסקוטלנד, נחשב עד היום לגשר מדהים בגודלו, בעמידותו ובחוזקו.
הנה סרטון שמציג את מקור החוזק של גשר התומכות:
http://youtu.be/xKVnaiGrIk8
והנה גשר פורת' שבסקוטלנד שנבנה ב-1890 והיה לגשר הפלדה הראשון בעולם. אורכו מעל 2.5 קילומטרים:
http://youtu.be/SuukiVsTaCE
הנה גשר התומכות הסקוטי פורת' מכל הכיוונים:
http://youtu.be/V1gIukqECRQ?t=11s
וסתם כדי שתהנו מיופי מדהים - הנה גשר פורת' מוקף בערפל אנגלי מושלם:
http://youtu.be/ZYQxrybpk9A
איך מזיזים בניינים ממקום למקום?
אחת הפעולות המדהימות של ימינו היא ההזזה והעתקתם של מבנים ובניינים שלמים ממקומם, לצורך הרחבת דרכים או רחובות או הנחת מסילת רכבת חדשה, שהמבנה מפריע לה. פעם היו צריכים לפרק בתים עתיקים, אבן אחר אבן, ולהרכיבם מחדש במקום המיועד. היום, פשוט מסיעים אותם על מסילה...
אחת החברות הידועות כמומחיות בתחום זה היא החברה ההולנדית "ממוט". מהנדסי החברה מנוסים מאד בהעתקת מבנים ממקומם. הם מייצרים חיזוקים מיוחדים לבניין, דואגים לחפירה של יסודות המבנה ובונים בבסיסו משטח בטון. לאחר מכן הם דואגים לנסר לבניין את היסודות שלו ובכך מנתקים את הבית כולו מהם.
כעת, כשהבית מנותק מיסודותיו, מעמיסים אותו הפועלים, בעזרת ציוד כבד, על מסילה מיוחדת שהניחו על הקרקע. המסילה מובילה ממקומו המקורי של הבניין ואל המקום המיועד.
לאחר שהבית הועלה על המסילה, מתחילים הפועלים להניע את הבית, לאט, על גבי המסילה. הבניין עושה את דרכו על המסילה, עד שהוא מגיע למקומו המיועד. כאן הוא מונח על יסודותיו החדשים, מחובר אליהם היטב וניצב מעתה, כשהוא מחוזק במקומו החדש.
עלות הזזת מבנים מסתכמת לרוב במיליונים, על פי גודל הבניין ומורכבות ההתקה שלו ממקומו.
כך מזיזים בניין שלם ממקומו:
https://youtu.be/cbb6svjq6fs?t=1m28s&end=14m18s
כך הוזז מבנה בשכונת שרונה בתל אביב בטכניקה הזו:
https://youtu.be/IYSyopsFCFk
והרצאת וידאו בעברית על הזזת המבנים של שרונה:
https://youtu.be/7flS4yox7FQ
איך הופך עצם מתומן לגשר פדינגטון?
את גשר פדינגטון (Paddington Rolling Bridge) שבלונדון מכנים לא פעם "הגשר האקרובטי". הגשר הזה אינו טכנולוגיה גדולה והוא לא הישג הנדסי מדהים. זהו גשר שרוב הזמן נראה קצת כמו יצירה מתומנת של פיסול מודרני, מהסוג שרבים כמותו ניצבים בפינות שונות בבירת בריטניה.
אבל גשר פדינגטון, שתוכנן בידי האדריכל האנגלי תומס הת'רוויק (Thomas Heatherwick), ניצב ליד תעלה בעיר ונפתח בשעות מסוימות בלבד. מערכת הידראולית מאפשרת לגשר להתקפל ולהסגר אל מקומו, כשהוא מתכרבל לצורת כדור וכך לאפשר לסירות לעבור בתעלה. כשצריך לפתוח אותו, מופעלת שוב המערכת ההידראולית ומאפשרת לו להיפתח ולהימתח מעל פני התעלה, כדי שהולכי הרגל יוכלו לעבור מעליו ולחצות את התעלה.
הנה גשר פדינגטון המתקפל של לונדון:
http://youtu.be/x0Dj7XA77hw
הגשר האקרובטי של פדינגטון בהילוך מהיר:
http://youtu.be/z_qqzDicYOo
איך הבלוקצ'יין פועל?
ביזור, שקיפות, פתיחות, נגישות, מעקב מתמיד ויעילות - ההתפעלות מהבלוקצ'יין, אותו אלגוריתם המנהל מערכות מבוזרות, היא עצומה. הוא מנהל כיום את המסחר בביטקוין ובמאות מטבעות קריפטוגרפיים אחרים, אבל יכול לעשות עוד המון דברים, כמו ניהול של מערכת בנקאית אמינה מאד, ניהול מלאי לוגיסטי יעיל או חוזים חכמים במיוחד. הסוד של הבלוקצ'יין הוא רישום ותיעוד מדויקים, לא פוסקים, עם אבטחה חזקה כנגד טעויות ותרמיות ותוך שמירה על אנונימיות רבה של מבצעי הפעולות בו. אבל איך בדיוק הוא פועל?
ובכן, דמיינו יומן רישום דיגיטלי שמנוהל, נשמר ומתעדכן לא במקום אחד, אלא במחשבים של רבים ממשתמשי הכלי הזה. בכל אחד מהמחשבים הללו שמורה ההיסטוריה של כל הפעולות שנעשו דרכו. דמיינו שהיומן הזה הוא שרשרת של בלוקים, ממנה מורכבת המערכת. מכאן, אגב, בא שמה של המערכת, בלוקצ'יין. כל בלוק מייצג אוסף תקופתי של פעולות.
מורכב מדי? - בפשטות נסביר שהבלוקצ’יין הוא מאגר נתונים מאובטח ומבוזר (כלומר מפוזר ומחולק), שפועל ללא גורם מרכזי או מפקח. המאגר הזה, של הבלוקצ’יין, נמצא בו זמנית על המון מחשבים, שכל הזמן עוברים סינכרון ומעודכנים בפעולות חדשות שנעשו, כלומר בעסקאות שנסגרו.
היות וכל העסקאות נשמרות בתוך בלוקים של מידע בבלוקצ'יין, לפי הסדר הכרונולוגי שלהן, מכיל כל בלוק את המידע על כל העסקאות שנעשו בפרק זמן מסוים.
כל זמן מה, ננעלים דיגיטלית כל הבלוקים ביחד, מה שיוצר את שרשרת בלוקים שמהווה את מערכת הבלוקצ’יין. למעשה, בונים כל השותפים למערכת מעין סולם דיגיטלי של תנועות, מבלוקים שכל אחד מהם מכיל כמות עצומה של עסקאות ותנועות שנעשו ברשת.
אבטחת המידע נעשית כאן על ידי כך שאת המידע המוצפן ומרוכז בבלוקים, לא ניתן לשנות בדיעבד. יש עותקים של כל בלוק כזה בהמוני מחשבים, מה שמונע תרמית או מניפולציה על המידע שבבלוק אחד. את האמון במתווכים מחליף כאן שיתוף פעולה המוני, של בעלי מחשבים רבים, המחזיקים על מחשביהם את התיעוד שבבלוקים הללו.
כך הבלוקצ'יין פועל (בעברית):
https://youtu.be/DSAtE0dh-PY
ויטליק בוטרין, מפתח מטבע האת'ריום, מסביר מהו (מתורגם):
https://youtu.be/2B4urKQl6dM
איזה אסון הבהיר למהנדסים שגשרים יכולים ליפול?
התשובה היום היא כמעט לא מוחלט. הנדסת הגשרים כיום מבטיחה עמידות רבה בתנאים קשים, כולל רעידות אדמה ואסונות טבע ולרוב יכולים הגשרים לעמוד בפני כוחות הטבע הללו.
אבל לא כך היה תמיד. בימים שבהם למדו ליצור גשרים והמהנדסים לא ידעו את כל מה שידוע היום על בניית גשרים חזקים ועמידים בפני פגעי הטבע, היה גשר שהתמוטט בגלל הרוח העזה שנשבה לידו. מדובר ב"גשר טקומה" שנפל ב-1940 בארה"ב.
הגשר נפל בגלל עוצמת הרוח וחישובים לא נכונים של ההתנגדות לרוח הזו. לא היו נפגעים בנפש מנפילת הגשר, למעט כלב שנשכח במכונית שננטשה בזמן הבריחה מהגשר הרועד.
כיום הפך הגשר לשונית מלאכותית שעליה חיים דגים ויצורי ים רבים, השונית הגדולה ביותר שיצרו בני אדם (כמובן בלי כוונה שתהיה שונית).
הנה סרטון שמראה את גשר טקומה שהתמוטט:
http://youtu.be/j-zczJXSxnw
מהו גשר ביילי?
מעט מאד אנשים שינו את לבדם את עולם המלחמה כמו שעשה עובד משרד המלחמה הבריטי בתקופת מלחמת העולם השנייה, אדם בשם דונלד ביילי. הוא פיתח גשר שניתן להרכיב בעת מלחמה, על פי הצורך, מעל לנהר או נחל. היכולת לבנות את הגשר בעבודה ידנית וללא סיוע של מנופים וציוד הנדסי כבד, מסייעת לכוחות הכובשים להניע כוחות צבא ולחצותם בזמן קצר, כך שלא מאבדים את המהירות בזמן הכיבוש.
גשר ביילי (Bailey bridge), שנקרא מאז על שמו, הוא גשר מוטות מהיר ויעיל להרכבה. בדרך כלל הוא עשוי מפלדה ויכול לשאת משקל של בין 24 טון ל-80 טון ובמקרים מסוימים אף יותר. בונים אותו על גדת הנהר ואז משיטים את הגשר על פני גלילונים מיוחדים אל הגדה הנגדית.
במקומות שונים בעולם נשארו גשרי הביילי בשימוש למשך שנים רבות, לאחר שנבנו בעת המלחמה. גם בישראל היו מספר גשרי ביילי וחלקם קיימים מאז ימי השלטון הבריטי ועד היום.
הנה טכנולוגיית גשרי הביילי, כפי שהוצגה ביומני קולנוע במהלך המלחמה:
https://youtu.be/zCoSmtUFUL8
גשר ביילי המפורסם ביותר - גשר אלנבי:
https://youtu.be/PVNp2DjLl-w
יוצר הגשר דונלד ביילי:
https://youtu.be/aFGh97Bg3cc
וגשר ביילי הישן ברמת הגולן שנקרא "גשר אריק":
https://youtu.be/tZ1tmneAK4E
גשר קורה (Beam bridge) הוא גשר שבו יש כביש או מסילת רכבת המונחים על קורה ארוכה שנתמכת על ידי רגליים. לעיתים הרגליים הללו הן בתוך המים, במיוחד כשהגשר ארוך ועובר על פני ים או אגם גדול. גשרי קורה הם לעיתים מכוסים במעין מסדרון סגור.
בעבר היו בנויים גשרי קורה מעץ. כיום גשרי קורות מודרניים בנויים לרוב מבטון או מפלדה.
הנה גשר קורה להולכי רגל:
http://youtu.be/hV5xACl8Xsw
כך בונים גשרי קורה בים:
https://youtu.be/M7mBTf4hlWs
מניחים את הקורה לגשר מודרני:
http://youtu.be/7yIdg0eB88U
גשר קורה מכוסה:
http://youtu.be/Fx1izVFTSRI
וכך מובילים את הקורה:
http://youtu.be/8Dpo-e5hn0E
בנייה של סכר היא פרויקט עצום ויקר. הסכרים המודרניים הם מיזמי ענק מורכבים וקשים לביצוע ובנייתם נמשכת בדרך כלל שנים רבות. הסיבה היא שהתהליך של בנייה כזו מורכב משלבים שונים, שכל אחד הוא פרויקט מסובך ומסוכן בפני עצמו. כל טעות יכולה לגרום לאובדן של סכומי עתק וחיי אדם.
השלב הראשון בבניית סכר הוא לייבש את השטח שבו הוא מתוכנן לקום. לשם כך, חופרים תעלה עצומה או מנהרה שתעביר את אפיק הנהר מסביב לאתר הבנייה, למשך תקופת ההקמה של הסכר.
כדי להטות את המים אל התעלה או המנהרה הזמניים צריכים המהנדסים לבנות סכר עצירה. זהו סכר זמני שבונים במאגר המים או הנהר. בעזרתו ניתן להטות את המים מהאגם או הנהר שעליהם ייבנה הסכר וכך יוצרים את סביבת העבודה היבשה הנדרשת לבניית הסכר.
השלב הבא לאחר ייבוש השטח הוא הקמת קיר הבטון של הסכר. כמויות הבטון שנדרשות לבניית סכר מודרני הן עצומות. את הסכר עצמו מחזקים באלפי טונות של פלדה, שנותנים לו את החוזק שיידרש כדי לעמוד ברעידות אדמה ולאבטח אותו לקראתן. לצורך הבנייה מביאים לאתר הבנייה עגורנים עצומים שמעלים את החומרים לשלד היציקה.
בנייה מורכבת יותר של סכר מחייבת שני סכרי עצירה. הראשון נבנה מעל האתר המתכנן לבניית הסכר, במעלה הזרם של הנהר. סכר זה מטה את המים לתעלת ההטייה, כדי להטות את המים מאתר הבנייה. סכר עצירה שני נבנה במורד הזרם והוא נועד למנוע את חזרת המים ממוצא תעלת ההטיה אל אתר הסכר.
הנה סרטון שמדגים כיצד בונים סכרים בשיטת החציה והייבוש:
https://youtu.be/Xju79EC-guk
ובנייה באמצעות קיר משנה ומנהרה להובלת המים מסביב:
https://youtu.be/DfpAXqPsXuQ
בשנים האחרונות לומדים המדענים והמהנדסים שבניגוד לנסיון להמציא בעצמנו פתרונות לכל הבעיות של האדם, יתכן שעלינו פשוט להביט מסביב. במילים אחרות, אנו מוקפים בפתרונות לבעיות שונות, שמישהו כבר מצא בעבר. אגב, המישהו הזה הוא ממש לא האדם - הוא האבולוציה!
דוגמאות? - הפתרונות של הטבע נמצאים מסביבנו. מצמחים או עלים ניתן ללמוד כיצד לשפר את מערכות הפצת המים שאנו בונים. מחקר של דגים מעופפים ושפיריות יכולים לסייע לשיפור האווירודינמיות של כלי תעופה ורכב, מצמחי מים ניתן ללמוד כיצד ליצור בדים אטומים למים וכך הלאה. אבל בתגית "ביומימיקרי" תוכלו לראות עוד דוגמאות רבות למוצרים שנולדו מתצפית ולמידה של הטבע.
ביומימיקרי (Biomimicry) או ביומימטיקה, הם שמות שונים לתחום דעת אחד וחדש, העוסק בחיקוי של הפתרונות שבטבע. פתרונות כאלה יכולים לסייע לתכנון ופיתוח של מערכות טכנולוגיות חדשות. הוכחות רבות כבר ניתנו לכך שבאמצעות שיטות תכנון וכלים מהתחום הביומימטי, ניתן לפתור בעיות. הפתרונות יהיו בהרבה מקרים טובים יותר מאשר להמציא בעצמנו את הגלגל, בכל פעם מחדש. האבולוציה, אתם יודעים...
בשנים האחרונות חיקוי הטבע שולט. הביומימיקרי, או בשמו הנוסף "ביומימטיקה", הוא תחום חדש שמתפתח במהירות בעולם האקדמי והעסקי. רבים רואים בו מנוע חדשנות ובסיס אפשרי להתקדמות טכנולוגית ומדעית עצומה. גם עולם החינוך מוצא טעם רב בהנחיית תלמידים לצפות בטבע ולחשוב מה ניתן ללמוד ממנו, לפתרון בעיות אנושיות.
הנחת היסוד הביומימיקרית היא שלמרבית הבעיות שבהן נתקל המין האנושי ישנם פתרונות שכבר ניתנות בטבע. ככל שייווצר שילוב בין הידע האנושי לבין הפתרונות שנוצרו במהלך האבולוציה בטבע, ניתן יהיה למצוא פתרונות חדשניים לבעיות לא פשוטות. חלקן מלווה את האדם כבר עשרות אלפי שנים ויתכן שאימוץ גישת הביומימיקרי הייתה יכולה כבר מזמן לייצר פתרונות. בכל מקרה, ברור שפתרונות כאלה יוכלו גם להיות ברי-קיימא ולשמור על הסביבה, המשאבים והמערכות האקולוגיות שמסביבנו, טוב יותר.
אגב, המושג "ביומימיקרי" בא מהמשמעות של "חיקוי החיים". "ביו" פירושו "חיים" ו"מימיקרי" נגזר מהמילה "מימזיס" שטבע אריסטו והמשמעות שלה "חיקוי".
הנה עולם הביומימיקרי (עברית):
https://youtu.be/4vcMLcNFKn0
סיפורו של התחום (מתורגם):
https://youtu.be/iMtXqTmfta0
הסבר של מדען ודוגמאות לפיתוחי ביומימיקריה:
https://youtu.be/pYqLseKuHq4
כך מסייעת הביומימיקרי לשיפור מערכות צנרת וביוב:
https://youtu.be/FBUpnG1G4yQ
כך לומדים מזחל את התנועה הנכונה למערכות מלאכותיות:
https://youtu.be/lCRD2DMRaMQ
מצגת וידאו של תלמיד על המכונית של מרצדס שנעשתה בלימוד מדג הקופסינון (עברית):
https://youtu.be/SQtRVADmHZ4
הרצאת טד נהדרת על הביומימיקרי (מתורגם):
https://youtu.be/k_GFq12w5WU?long=yes
והנה סרט תיעודי קצר על הקשר בין הטבע לפיתוחים בתחום הננוטכנולוגיה (מתורגם):
https://youtu.be/4b7Nu_loOYA?long=yes
כבר מימי קדם ידעו המתכננים של גשרים עתיקים להוסיף קורות תומכות, כדי להעניק יציבות וכוח לגשר. התומכות משמשות לפיזור של המשקל שהגשר נושא עליו. מכיוון שהמשקל מפוזר על פני כמה נקודות, מעביר גשר התומכות את המשקל הזה באופן אחיד יותר. השיטה החכמה הזו הופכת אותו לאחד מסוגי הגשרים היציבים ביותר שיש.
עם הידע שנצבר בגשרי תומכות, ביחד עם השימוש הרב בברזל, שהתפתח במאה ה-19, הצליחו המהנדסים לבנות כבר אז גשרים חזקים מאי-פעם.
המצאת רכבת הקיטור באותה תקופה, הכריחה את מתכנני הגשרים לבנות גשרי תומכות והראשון שבהם , גשר פורת' שבסקוטלנד, נחשב עד היום לגשר מדהים בגודלו, בעמידותו ובחוזקו.
הנה סרטון שמציג את מקור החוזק של גשר התומכות:
http://youtu.be/xKVnaiGrIk8
והנה גשר פורת' שבסקוטלנד שנבנה ב-1890 והיה לגשר הפלדה הראשון בעולם. אורכו מעל 2.5 קילומטרים:
http://youtu.be/SuukiVsTaCE
הנה גשר התומכות הסקוטי פורת' מכל הכיוונים:
http://youtu.be/V1gIukqECRQ?t=11s
וסתם כדי שתהנו מיופי מדהים - הנה גשר פורת' מוקף בערפל אנגלי מושלם:
http://youtu.be/ZYQxrybpk9A
הנדסה
אחת הפעולות המדהימות של ימינו היא ההזזה והעתקתם של מבנים ובניינים שלמים ממקומם, לצורך הרחבת דרכים או רחובות או הנחת מסילת רכבת חדשה, שהמבנה מפריע לה. פעם היו צריכים לפרק בתים עתיקים, אבן אחר אבן, ולהרכיבם מחדש במקום המיועד. היום, פשוט מסיעים אותם על מסילה...
אחת החברות הידועות כמומחיות בתחום זה היא החברה ההולנדית "ממוט". מהנדסי החברה מנוסים מאד בהעתקת מבנים ממקומם. הם מייצרים חיזוקים מיוחדים לבניין, דואגים לחפירה של יסודות המבנה ובונים בבסיסו משטח בטון. לאחר מכן הם דואגים לנסר לבניין את היסודות שלו ובכך מנתקים את הבית כולו מהם.
כעת, כשהבית מנותק מיסודותיו, מעמיסים אותו הפועלים, בעזרת ציוד כבד, על מסילה מיוחדת שהניחו על הקרקע. המסילה מובילה ממקומו המקורי של הבניין ואל המקום המיועד.
לאחר שהבית הועלה על המסילה, מתחילים הפועלים להניע את הבית, לאט, על גבי המסילה. הבניין עושה את דרכו על המסילה, עד שהוא מגיע למקומו המיועד. כאן הוא מונח על יסודותיו החדשים, מחובר אליהם היטב וניצב מעתה, כשהוא מחוזק במקומו החדש.
עלות הזזת מבנים מסתכמת לרוב במיליונים, על פי גודל הבניין ומורכבות ההתקה שלו ממקומו.
כך מזיזים בניין שלם ממקומו:
https://youtu.be/cbb6svjq6fs?t=1m28s&end=14m18s
כך הוזז מבנה בשכונת שרונה בתל אביב בטכניקה הזו:
https://youtu.be/IYSyopsFCFk
והרצאת וידאו בעברית על הזזת המבנים של שרונה:
https://youtu.be/7flS4yox7FQ
את גשר פדינגטון (Paddington Rolling Bridge) שבלונדון מכנים לא פעם "הגשר האקרובטי". הגשר הזה אינו טכנולוגיה גדולה והוא לא הישג הנדסי מדהים. זהו גשר שרוב הזמן נראה קצת כמו יצירה מתומנת של פיסול מודרני, מהסוג שרבים כמותו ניצבים בפינות שונות בבירת בריטניה.
אבל גשר פדינגטון, שתוכנן בידי האדריכל האנגלי תומס הת'רוויק (Thomas Heatherwick), ניצב ליד תעלה בעיר ונפתח בשעות מסוימות בלבד. מערכת הידראולית מאפשרת לגשר להתקפל ולהסגר אל מקומו, כשהוא מתכרבל לצורת כדור וכך לאפשר לסירות לעבור בתעלה. כשצריך לפתוח אותו, מופעלת שוב המערכת ההידראולית ומאפשרת לו להיפתח ולהימתח מעל פני התעלה, כדי שהולכי הרגל יוכלו לעבור מעליו ולחצות את התעלה.
הנה גשר פדינגטון המתקפל של לונדון:
http://youtu.be/x0Dj7XA77hw
הגשר האקרובטי של פדינגטון בהילוך מהיר:
http://youtu.be/z_qqzDicYOo
ביזור, שקיפות, פתיחות, נגישות, מעקב מתמיד ויעילות - ההתפעלות מהבלוקצ'יין, אותו אלגוריתם המנהל מערכות מבוזרות, היא עצומה. הוא מנהל כיום את המסחר בביטקוין ובמאות מטבעות קריפטוגרפיים אחרים, אבל יכול לעשות עוד המון דברים, כמו ניהול של מערכת בנקאית אמינה מאד, ניהול מלאי לוגיסטי יעיל או חוזים חכמים במיוחד. הסוד של הבלוקצ'יין הוא רישום ותיעוד מדויקים, לא פוסקים, עם אבטחה חזקה כנגד טעויות ותרמיות ותוך שמירה על אנונימיות רבה של מבצעי הפעולות בו. אבל איך בדיוק הוא פועל?
ובכן, דמיינו יומן רישום דיגיטלי שמנוהל, נשמר ומתעדכן לא במקום אחד, אלא במחשבים של רבים ממשתמשי הכלי הזה. בכל אחד מהמחשבים הללו שמורה ההיסטוריה של כל הפעולות שנעשו דרכו. דמיינו שהיומן הזה הוא שרשרת של בלוקים, ממנה מורכבת המערכת. מכאן, אגב, בא שמה של המערכת, בלוקצ'יין. כל בלוק מייצג אוסף תקופתי של פעולות.
מורכב מדי? - בפשטות נסביר שהבלוקצ’יין הוא מאגר נתונים מאובטח ומבוזר (כלומר מפוזר ומחולק), שפועל ללא גורם מרכזי או מפקח. המאגר הזה, של הבלוקצ’יין, נמצא בו זמנית על המון מחשבים, שכל הזמן עוברים סינכרון ומעודכנים בפעולות חדשות שנעשו, כלומר בעסקאות שנסגרו.
היות וכל העסקאות נשמרות בתוך בלוקים של מידע בבלוקצ'יין, לפי הסדר הכרונולוגי שלהן, מכיל כל בלוק את המידע על כל העסקאות שנעשו בפרק זמן מסוים.
כל זמן מה, ננעלים דיגיטלית כל הבלוקים ביחד, מה שיוצר את שרשרת בלוקים שמהווה את מערכת הבלוקצ’יין. למעשה, בונים כל השותפים למערכת מעין סולם דיגיטלי של תנועות, מבלוקים שכל אחד מהם מכיל כמות עצומה של עסקאות ותנועות שנעשו ברשת.
אבטחת המידע נעשית כאן על ידי כך שאת המידע המוצפן ומרוכז בבלוקים, לא ניתן לשנות בדיעבד. יש עותקים של כל בלוק כזה בהמוני מחשבים, מה שמונע תרמית או מניפולציה על המידע שבבלוק אחד. את האמון במתווכים מחליף כאן שיתוף פעולה המוני, של בעלי מחשבים רבים, המחזיקים על מחשביהם את התיעוד שבבלוקים הללו.
כך הבלוקצ'יין פועל (בעברית):
https://youtu.be/DSAtE0dh-PY
ויטליק בוטרין, מפתח מטבע האת'ריום, מסביר מהו (מתורגם):
https://youtu.be/2B4urKQl6dM
התשובה היום היא כמעט לא מוחלט. הנדסת הגשרים כיום מבטיחה עמידות רבה בתנאים קשים, כולל רעידות אדמה ואסונות טבע ולרוב יכולים הגשרים לעמוד בפני כוחות הטבע הללו.
אבל לא כך היה תמיד. בימים שבהם למדו ליצור גשרים והמהנדסים לא ידעו את כל מה שידוע היום על בניית גשרים חזקים ועמידים בפני פגעי הטבע, היה גשר שהתמוטט בגלל הרוח העזה שנשבה לידו. מדובר ב"גשר טקומה" שנפל ב-1940 בארה"ב.
הגשר נפל בגלל עוצמת הרוח וחישובים לא נכונים של ההתנגדות לרוח הזו. לא היו נפגעים בנפש מנפילת הגשר, למעט כלב שנשכח במכונית שננטשה בזמן הבריחה מהגשר הרועד.
כיום הפך הגשר לשונית מלאכותית שעליה חיים דגים ויצורי ים רבים, השונית הגדולה ביותר שיצרו בני אדם (כמובן בלי כוונה שתהיה שונית).
הנה סרטון שמראה את גשר טקומה שהתמוטט:
http://youtu.be/j-zczJXSxnw
מעט מאד אנשים שינו את לבדם את עולם המלחמה כמו שעשה עובד משרד המלחמה הבריטי בתקופת מלחמת העולם השנייה, אדם בשם דונלד ביילי. הוא פיתח גשר שניתן להרכיב בעת מלחמה, על פי הצורך, מעל לנהר או נחל. היכולת לבנות את הגשר בעבודה ידנית וללא סיוע של מנופים וציוד הנדסי כבד, מסייעת לכוחות הכובשים להניע כוחות צבא ולחצותם בזמן קצר, כך שלא מאבדים את המהירות בזמן הכיבוש.
גשר ביילי (Bailey bridge), שנקרא מאז על שמו, הוא גשר מוטות מהיר ויעיל להרכבה. בדרך כלל הוא עשוי מפלדה ויכול לשאת משקל של בין 24 טון ל-80 טון ובמקרים מסוימים אף יותר. בונים אותו על גדת הנהר ואז משיטים את הגשר על פני גלילונים מיוחדים אל הגדה הנגדית.
במקומות שונים בעולם נשארו גשרי הביילי בשימוש למשך שנים רבות, לאחר שנבנו בעת המלחמה. גם בישראל היו מספר גשרי ביילי וחלקם קיימים מאז ימי השלטון הבריטי ועד היום.
הנה טכנולוגיית גשרי הביילי, כפי שהוצגה ביומני קולנוע במהלך המלחמה:
https://youtu.be/zCoSmtUFUL8
גשר ביילי המפורסם ביותר - גשר אלנבי:
https://youtu.be/PVNp2DjLl-w
יוצר הגשר דונלד ביילי:
https://youtu.be/aFGh97Bg3cc
וגשר ביילי הישן ברמת הגולן שנקרא "גשר אריק":
https://youtu.be/tZ1tmneAK4E
מהי ההנדסה הגאונית של האינקה?
גם אם הופלה על ידי הכובשים האירופיים מספרד, ביכולת התכנון והבנייה שלה, הייתה אימפריית האינקה האדירה, ששלטה פעם באמריקה הדרומית, מהאימפריות הבולטות בהיסטוריה. באמצע האלף השני ועד שנכבשה על ידי הספרדים, שלטה האימפריה הזו על מרבית החלק המערבי של דרום אמריקה, מקולומביה בצפון ועד צ'ילה בדרום.
לצורך שליטתה במרחבים העצומים שלה, שכללו חלקים מפרו, בוליביה, אקוודור, צ'ילה וארגנטינה של היום, פיתחו ממציאיה פתרונות הנדסיים מרשימים במיוחד.
אימפריית האינקה הגיעה להישגים אדריכליים מרשימים מאד, ביניהם בניית ה"עיר האבודה" מאצ'ו פיצ'ו, שהוקמה בגובה בלתי נתפס ועם תשתית הנדסית מעולה ומתוכננת בגאוניות.
כדי לקשר את בירתה של אימפריית האינקה, העיר קוסקו שנמצאת כיום בשטחה של פרו, אנשי האינקה יצרו ברחבי האימפריה שלהם דרכים מתקדמות וארוכות ביותר. הדרכים האלה יוצרות רשת בת אלפי קילומטרים של דרכים, שמתעלה על כל מה שנעשה באירופה של ימי הביניים. הם אפשרו שליטה מעולה על אימפריה שבה חיו כ-6 מיליון איש, בני עמים שונים, שדיברו ביותר מ-700 שפות שונות!
אימפריית האינקה השיגה הישגים אדירים בהנדסה חקלאית ויצרה מערכות השקיה משוכללות מאד לתקופתה. לבני האינקה היו גם הישגים מרשימים מאד בתחום הרפואה והכירורגיה.
הישגי האינקה מעוררים השתאות אפילו למול האדריכלות, ההנדסה והטכנולוגיה המודרנית, אבל היא מקבלת משנה הערכה כשזוכרים שמדובר בתרבות שלא הכירה אפילו את הגלגל. את החישובים שלהם עשו בני ומהנדסי האינקה בעזרת שיטה הנקראת קיפו, שמבוססת על קשרים בחבלים, בשיטה שעדיין לא פוענחה.
הנה מערכת הדרכים המעולה שיצרו בני האינקה ברחבי האימפריה שלהם:
https://youtu.be/RoBo5qsNNDM
כך השתמשו בני האינקה בטרסות, מדרגות הר חזקות במיוחד, כדי לייצב את הבירה מאצ'ו פיצ'ו:
https://youtu.be/kB3TT2ciSCc
יש הרואים ביכולות התכנון והבנייה שלהם משהו שלא מן העולם:
https://youtu.be/4h4jwQunxRw
וכמה דברים מדהימים על תרבות האינקה:
http://youtu.be/DOXbAafFuJk
גם אם הופלה על ידי הכובשים האירופיים מספרד, ביכולת התכנון והבנייה שלה, הייתה אימפריית האינקה האדירה, ששלטה פעם באמריקה הדרומית, מהאימפריות הבולטות בהיסטוריה. באמצע האלף השני ועד שנכבשה על ידי הספרדים, שלטה האימפריה הזו על מרבית החלק המערבי של דרום אמריקה, מקולומביה בצפון ועד צ'ילה בדרום.
לצורך שליטתה במרחבים העצומים שלה, שכללו חלקים מפרו, בוליביה, אקוודור, צ'ילה וארגנטינה של היום, פיתחו ממציאיה פתרונות הנדסיים מרשימים במיוחד.
אימפריית האינקה הגיעה להישגים אדריכליים מרשימים מאד, ביניהם בניית ה"עיר האבודה" מאצ'ו פיצ'ו, שהוקמה בגובה בלתי נתפס ועם תשתית הנדסית מעולה ומתוכננת בגאוניות.
כדי לקשר את בירתה של אימפריית האינקה, העיר קוסקו שנמצאת כיום בשטחה של פרו, אנשי האינקה יצרו ברחבי האימפריה שלהם דרכים מתקדמות וארוכות ביותר. הדרכים האלה יוצרות רשת בת אלפי קילומטרים של דרכים, שמתעלה על כל מה שנעשה באירופה של ימי הביניים. הם אפשרו שליטה מעולה על אימפריה שבה חיו כ-6 מיליון איש, בני עמים שונים, שדיברו ביותר מ-700 שפות שונות!
אימפריית האינקה השיגה הישגים אדירים בהנדסה חקלאית ויצרה מערכות השקיה משוכללות מאד לתקופתה. לבני האינקה היו גם הישגים מרשימים מאד בתחום הרפואה והכירורגיה.
הישגי האינקה מעוררים השתאות אפילו למול האדריכלות, ההנדסה והטכנולוגיה המודרנית, אבל היא מקבלת משנה הערכה כשזוכרים שמדובר בתרבות שלא הכירה אפילו את הגלגל. את החישובים שלהם עשו בני ומהנדסי האינקה בעזרת שיטה הנקראת קיפו, שמבוססת על קשרים בחבלים, בשיטה שעדיין לא פוענחה.
הנה מערכת הדרכים המעולה שיצרו בני האינקה ברחבי האימפריה שלהם:
https://youtu.be/RoBo5qsNNDM
כך השתמשו בני האינקה בטרסות, מדרגות הר חזקות במיוחד, כדי לייצב את הבירה מאצ'ו פיצ'ו:
https://youtu.be/kB3TT2ciSCc
יש הרואים ביכולות התכנון והבנייה שלהם משהו שלא מן העולם:
https://youtu.be/4h4jwQunxRw
וכמה דברים מדהימים על תרבות האינקה:
http://youtu.be/DOXbAafFuJk
מה בין ביומימטיקה לביומימיקרי?
"ביומימטיקה" (biomimetics) היא מושג מקביל ל"ביומימיקרי" (Biomimicry). פירוש שניהם הוא זהה ומכוון לתחום דעת העוסק בחיקוי או למידה של פתרונות שיצרה האבולוציה בטבע. פירוש המילה ביומימיקרי הוא "חיקוי החיים" והביומימטיקה היא הצד המדעי שלו.
למידה מפתרונות טבעיים שכאלה יכולה לסייע לאדם לתכנון ולפיתוח של מערכות טכנולוגיות חדשות ולפתרון בעיות מקבילות בעולם ההנדסי והמדעי. אגב, בניגוד למחשבה שמדובר בתחום דעת חדש, זהו תחום רב-תחומי שמתקיים לאורך מאות שנים, עם שורשים עוד בימי האדם הקדמון.
רוצים דוגמה? - סיפורו של איקרוס והכנפיים שהוא ואביו ריחפו בעזרתן הם סוג מיתולוגי של ביומימיקרי. ההבדל הוא שכיום הביומימיקרי מבוצע באופן שיטתי, מסודר ומחקרי ומנסה לפתור בעיות שבעבר נדמה היה שהטבע לא התמודד איתן.
הוכחות רבות כבר ניתנו לכך שבאמצעות שיטות תכנון וכלים מהתחום הביומימטי, ניתן לפתור בעיות. הפתרונות יהיו בהרבה מקרים טובים יותר מאשר להמציא בעצמנו את הגלגל, בכל פעם מחדש. האבולוציה בחוכמתה, המשליכה הצידה ומנוונת פתרונות גרועים ולעומת זאת מתגמלת בשרידות מצוינת את הפתרונות שיוצרים התאמה טובה לצרכים שונים. זוהי דרך טבעית של האבולוציה להשביח את החיים, דרך שראוי שהמדענים והמהנדסים ילמדו גם ממנה.
הנה הרעיון הבסיסי של הביומימטיקה והביומימיקרי (עברית):
https://youtu.be/g8VJSZz4aIs
דברים שאפשר ללמוד מהטבע:
https://youtu.be/pYqLseKuHq4
כך למשל למדו מהשלדג כיצד לפתור בעיות רעש ברכבות מהירות:
https://youtu.be/UHb_XNgIHFY
והרצאת טד על הביומימטיקה ובה 12 פתרונות עיצוב שבאו מהטבע לפי רוח הביומימיקרי (מתורגם):
https://youtu.be/n77BfxnVlyc?long=yes
"ביומימטיקה" (biomimetics) היא מושג מקביל ל"ביומימיקרי" (Biomimicry). פירוש שניהם הוא זהה ומכוון לתחום דעת העוסק בחיקוי או למידה של פתרונות שיצרה האבולוציה בטבע. פירוש המילה ביומימיקרי הוא "חיקוי החיים" והביומימטיקה היא הצד המדעי שלו.
למידה מפתרונות טבעיים שכאלה יכולה לסייע לאדם לתכנון ולפיתוח של מערכות טכנולוגיות חדשות ולפתרון בעיות מקבילות בעולם ההנדסי והמדעי. אגב, בניגוד למחשבה שמדובר בתחום דעת חדש, זהו תחום רב-תחומי שמתקיים לאורך מאות שנים, עם שורשים עוד בימי האדם הקדמון.
רוצים דוגמה? - סיפורו של איקרוס והכנפיים שהוא ואביו ריחפו בעזרתן הם סוג מיתולוגי של ביומימיקרי. ההבדל הוא שכיום הביומימיקרי מבוצע באופן שיטתי, מסודר ומחקרי ומנסה לפתור בעיות שבעבר נדמה היה שהטבע לא התמודד איתן.
הוכחות רבות כבר ניתנו לכך שבאמצעות שיטות תכנון וכלים מהתחום הביומימטי, ניתן לפתור בעיות. הפתרונות יהיו בהרבה מקרים טובים יותר מאשר להמציא בעצמנו את הגלגל, בכל פעם מחדש. האבולוציה בחוכמתה, המשליכה הצידה ומנוונת פתרונות גרועים ולעומת זאת מתגמלת בשרידות מצוינת את הפתרונות שיוצרים התאמה טובה לצרכים שונים. זוהי דרך טבעית של האבולוציה להשביח את החיים, דרך שראוי שהמדענים והמהנדסים ילמדו גם ממנה.
הנה הרעיון הבסיסי של הביומימטיקה והביומימיקרי (עברית):
https://youtu.be/g8VJSZz4aIs
דברים שאפשר ללמוד מהטבע:
https://youtu.be/pYqLseKuHq4
כך למשל למדו מהשלדג כיצד לפתור בעיות רעש ברכבות מהירות:
https://youtu.be/UHb_XNgIHFY
והרצאת טד על הביומימטיקה ובה 12 פתרונות עיצוב שבאו מהטבע לפי רוח הביומימיקרי (מתורגם):
https://youtu.be/n77BfxnVlyc?long=yes
מתי נולד הביומימיקרי ואיך הוא התפתח?
ביומימיקרי (Biomimicry), בעברית "חיקוי החיים", כמו גם המושג המקביל והזהה "ביומימטיקה" (biomimetics), הם מונחים מודרניים במדע ובטכנולוגיה. אבל הלמידה מהטבע או החיקוי שלו, הם דברים ששורשיהם נעוצים עוד באדם הראשון, האדם הקדמון. אז למדו מהטבע דברים פשוטים, כמו ציד, ליקוט, הגנה מהגשם וכדומה.
במהלך ההיסטוריה מעריכים החוקרים שיש סבירות שההמצאה החשובה בהיסטוריה, הגלגל, נולדה כך גם היא. אמנם איננו יודעים כיצד נולד הגלגל, אבל יש השערה שאת המצאתו אנו חייבים לחיפושיות זבל, שאדם קדמון כלשהו התבונן בהן וראה כיצד הם יוצרות מפסולת זעירה כדור זבל ענקי וכבד יחסית לגודלן וכוחן וכך מגלגלות אותו בקלות אל הקן.
אותו ממציא קדמון הבין שאם יוכל לשחזר את הרעיון לגלגלים כאלו, יוכלו הוא וחבריו להעביר משאות כבדים ומסורבלים ממקום למקום, בדיוק כמו חיפושית הזבל המעבירה כך ממקום למקום משא כה כבד. אם כן, מדובר בביומימיקרי קדום במיוחד, שהשפעתו על העולם ובהיסטוריה היא בלתי נתפסת.
המדען החלוץ והבולט שקישר בין הטבע להנדסה ולמדע היה ליאונרדו דה-וינצ'י, שהירבה להשתמש בטבע כמקור השראה וידע הנדסי.
בשנת 1997 התפרסם הספר "ביומימיקרי: חדשנות בהשראת הטבע". בספר זה נכנס המושג ביומימיקרי לתודעה ובעקבותיו זכה להכרה אקדמית וציבורית כתחום מדעי. הטענה המרכזית בו היא ש-3.8 מיליארד שנים של אבולוציה יצרו פתרונות מדהימים לרבות מהבעיות שעמן מתמודד המין האנושי. שלל "הצלחות" אבולוציוניות החליפו במהלך תקופה ארוכה זו "כישלונות" שנעלמו
כיום מספק הביומימיקרי יתרון לחוקרים העוסקים באימוץ של פתרונות טבעיים לבעיות מגוונות בתחומי התכנון, ההנדסה, העיצוב והמדע.
אחת התופעות המרשימות בעשורים האחרונים היא של מדענים ומהנדסים, המפתחים מכונות ורובוטים בחיקוי של צורות, תהליכים, מבנים ומערכות טבעיות שלמות, הקיימים כולם בטבע.
הטבע לפי גישה זו ניתן לראות כ"מחסן מלא" בפתרונות, רעיונות, חומרים, מבנים ותהליכים סביבתיים ברי-קיימא, המאפשרים ללמוד מהם ולקבל השראה לפתרון בעיות.
הנה הרעיון הבסיסי של הביומימטיקה והביומימיקרי (עברית):
https://youtu.be/g8VJSZz4aIs
עבודות של סטודנטים שמדגימות זאת (עברית):
https://youtu.be/Dg053BGv8DM
דברים שאפשר ללמוד מהטבע:
https://youtu.be/pYqLseKuHq4
למידה על תכנון מבנים ובנייה מהטבע?
https://youtu.be/DGY1d1w81xU
וסרט תיעודי קצר על הקשר בין הטבע לפיתוחים בתחום הננוטכנולוגיה (מתורגם):
https://youtu.be/4b7Nu_loOYA?long=yes
ביומימיקרי (Biomimicry), בעברית "חיקוי החיים", כמו גם המושג המקביל והזהה "ביומימטיקה" (biomimetics), הם מונחים מודרניים במדע ובטכנולוגיה. אבל הלמידה מהטבע או החיקוי שלו, הם דברים ששורשיהם נעוצים עוד באדם הראשון, האדם הקדמון. אז למדו מהטבע דברים פשוטים, כמו ציד, ליקוט, הגנה מהגשם וכדומה.
במהלך ההיסטוריה מעריכים החוקרים שיש סבירות שההמצאה החשובה בהיסטוריה, הגלגל, נולדה כך גם היא. אמנם איננו יודעים כיצד נולד הגלגל, אבל יש השערה שאת המצאתו אנו חייבים לחיפושיות זבל, שאדם קדמון כלשהו התבונן בהן וראה כיצד הם יוצרות מפסולת זעירה כדור זבל ענקי וכבד יחסית לגודלן וכוחן וכך מגלגלות אותו בקלות אל הקן.
אותו ממציא קדמון הבין שאם יוכל לשחזר את הרעיון לגלגלים כאלו, יוכלו הוא וחבריו להעביר משאות כבדים ומסורבלים ממקום למקום, בדיוק כמו חיפושית הזבל המעבירה כך ממקום למקום משא כה כבד. אם כן, מדובר בביומימיקרי קדום במיוחד, שהשפעתו על העולם ובהיסטוריה היא בלתי נתפסת.
המדען החלוץ והבולט שקישר בין הטבע להנדסה ולמדע היה ליאונרדו דה-וינצ'י, שהירבה להשתמש בטבע כמקור השראה וידע הנדסי.
בשנת 1997 התפרסם הספר "ביומימיקרי: חדשנות בהשראת הטבע". בספר זה נכנס המושג ביומימיקרי לתודעה ובעקבותיו זכה להכרה אקדמית וציבורית כתחום מדעי. הטענה המרכזית בו היא ש-3.8 מיליארד שנים של אבולוציה יצרו פתרונות מדהימים לרבות מהבעיות שעמן מתמודד המין האנושי. שלל "הצלחות" אבולוציוניות החליפו במהלך תקופה ארוכה זו "כישלונות" שנעלמו
כיום מספק הביומימיקרי יתרון לחוקרים העוסקים באימוץ של פתרונות טבעיים לבעיות מגוונות בתחומי התכנון, ההנדסה, העיצוב והמדע.
אחת התופעות המרשימות בעשורים האחרונים היא של מדענים ומהנדסים, המפתחים מכונות ורובוטים בחיקוי של צורות, תהליכים, מבנים ומערכות טבעיות שלמות, הקיימים כולם בטבע.
הטבע לפי גישה זו ניתן לראות כ"מחסן מלא" בפתרונות, רעיונות, חומרים, מבנים ותהליכים סביבתיים ברי-קיימא, המאפשרים ללמוד מהם ולקבל השראה לפתרון בעיות.
הנה הרעיון הבסיסי של הביומימטיקה והביומימיקרי (עברית):
https://youtu.be/g8VJSZz4aIs
עבודות של סטודנטים שמדגימות זאת (עברית):
https://youtu.be/Dg053BGv8DM
דברים שאפשר ללמוד מהטבע:
https://youtu.be/pYqLseKuHq4
למידה על תכנון מבנים ובנייה מהטבע?
https://youtu.be/DGY1d1w81xU
וסרט תיעודי קצר על הקשר בין הטבע לפיתוחים בתחום הננוטכנולוגיה (מתורגם):
https://youtu.be/4b7Nu_loOYA?long=yes
מה מאפיין מלבן?
מלבן (Rectangle) הוא מרובע שכל הזוויות שבו ישרות. זהו סוג מסוים של מקבילית וטרפז שווה-שוקיים (שהצלעות שלו שוות). האורך של כל שתי צלעות נגדיות במלבן הוא זהה והן גם מקבילות זו לזו.
יש מלבנים שכל שתי צלעות סמוכות בהם הן שוות. הם נקראים ריבוע.
משימה קטנה:
=========
נסו למצוא 5 דברים מסביבכם שצורתם מלבנית.
הנה דברים בצורה של מלבן:
https://youtu.be/2WHJio4TRNY
ולילדים קטנים:
https://youtu.be/cW5muVaoK4I
מלבן (Rectangle) הוא מרובע שכל הזוויות שבו ישרות. זהו סוג מסוים של מקבילית וטרפז שווה-שוקיים (שהצלעות שלו שוות). האורך של כל שתי צלעות נגדיות במלבן הוא זהה והן גם מקבילות זו לזו.
יש מלבנים שכל שתי צלעות סמוכות בהם הן שוות. הם נקראים ריבוע.
משימה קטנה:
=========
נסו למצוא 5 דברים מסביבכם שצורתם מלבנית.
הנה דברים בצורה של מלבן:
https://youtu.be/2WHJio4TRNY
ולילדים קטנים:
https://youtu.be/cW5muVaoK4I
מהו משולש?
משולש (Triangle) הוא מצולע בעל שלוש צלעות. הצלעות בין 3 קודקודים, שלא נמצאים על קו ישר אחד.
במשולש 3 זוויות.
בתרבות הפך המשולש לאחד המרכיבים המעניינים. מהמשולש שיוצר את הפירמידות שנבנו במצרים ועד למשולש פנרוז (Penrose triangle), אותו משולש בלתי אפשרי ומרתק, שכל הזוויות שבו הן זוויות ישרות.
משולש זה מוצג בהקשרים שונים, כולל בציוריו של הצייר מ. ס. אשר.
הנה המשולש המפורסם בעולם - משולש ברמודה:
http://youtu.be/FfsQBeXWktU
ניסוי של בניית משולש רועם:
http://youtu.be/_d-VN3jenNg
ומשולש פנרוז:
https://youtu.be/gcw1IIGSGMM
משולש (Triangle) הוא מצולע בעל שלוש צלעות. הצלעות בין 3 קודקודים, שלא נמצאים על קו ישר אחד.
במשולש 3 זוויות.
בתרבות הפך המשולש לאחד המרכיבים המעניינים. מהמשולש שיוצר את הפירמידות שנבנו במצרים ועד למשולש פנרוז (Penrose triangle), אותו משולש בלתי אפשרי ומרתק, שכל הזוויות שבו הן זוויות ישרות.
משולש זה מוצג בהקשרים שונים, כולל בציוריו של הצייר מ. ס. אשר.
הנה המשולש המפורסם בעולם - משולש ברמודה:
http://youtu.be/FfsQBeXWktU
ניסוי של בניית משולש רועם:
http://youtu.be/_d-VN3jenNg
ומשולש פנרוז:
https://youtu.be/gcw1IIGSGMM
למה צריך סכרים בעולם?
ישנן כמה סיבות טובות לבנות סכרים בעולם. מימי קדם בנו סכרים שמנעו זרימה של מים רבים, שמציפים אזורים מיושבים וגורמים לאסונות ולפגיעה בחקלאות.
לעיתים קרובות הסכר דווקא שומר את מי הנהרות ומפנה ומנתב אותם לשדות, כדי שישקו אותם. סכרים אחרים חשובים כדי לאגור את המים בעונה הגשומה ולשחרר אותם בעונות היובש, כדי להשתמש בהם בחקלאות.
סוג אחר של סכרים, הוא של הסכרים ההידרו-אלקטריים, סכרים המייצרים חשמל מכוח המים. אלו סכרים שמשתמשים בכוח הכבידה שגורם למים לזרום וטורבינות מים ענקיות מייצרות מהם חשמל.
הסכרים הגדולים בעולם מייצרים כמות אדירה של חשמל, המספק אנרגיה נקייה ומאיר אזורים עצומים מבלי להזדקק לאנרגיה יקרה ומזהמת, הפוגעת בסביבה.
הנה סכר הובר, מהגדולים בסכרי העולם. זהו סכר שמספק מים וחשמל לאזור כולו:
http://youtu.be/NyklSsIhXkk
מערכות החשמל של סכר הובר:
http://youtu.be/D7_rzojvKdE
ישנן כמה סיבות טובות לבנות סכרים בעולם. מימי קדם בנו סכרים שמנעו זרימה של מים רבים, שמציפים אזורים מיושבים וגורמים לאסונות ולפגיעה בחקלאות.
לעיתים קרובות הסכר דווקא שומר את מי הנהרות ומפנה ומנתב אותם לשדות, כדי שישקו אותם. סכרים אחרים חשובים כדי לאגור את המים בעונה הגשומה ולשחרר אותם בעונות היובש, כדי להשתמש בהם בחקלאות.
סוג אחר של סכרים, הוא של הסכרים ההידרו-אלקטריים, סכרים המייצרים חשמל מכוח המים. אלו סכרים שמשתמשים בכוח הכבידה שגורם למים לזרום וטורבינות מים ענקיות מייצרות מהם חשמל.
הסכרים הגדולים בעולם מייצרים כמות אדירה של חשמל, המספק אנרגיה נקייה ומאיר אזורים עצומים מבלי להזדקק לאנרגיה יקרה ומזהמת, הפוגעת בסביבה.
הנה סכר הובר, מהגדולים בסכרי העולם. זהו סכר שמספק מים וחשמל לאזור כולו:
http://youtu.be/NyklSsIhXkk
מערכות החשמל של סכר הובר:
http://youtu.be/D7_rzojvKdE
איך מניע המדחף את המטוס?
אחת התופעות המרתקות בהנדסה היא של מטוסים במשקל אדיר, שטסים באוויר, במטוסים חזקים זה בזכות הכוח שיוצר זרם הסילון שנפלט מהמנועים הסילוניים החדישים והחזקים כל כך.
במטוסים קטנים או ישנים יותר, בעיקר אלו שלפני מלחמת העולם השנייה, הייתה זו תנועת האוויר שמייצרים המַדְחֵפים שלהם, שהחזיקה אותם באוויר.
אבל מהו המַדְחֵף? איך הוא מצליח לייצר כוח כה גדול עד שמטוסים במשקל חצי טון נשארים בזכותו באוויר ולא נופלים?
המדחף, באנגלית פרופלור (Propeller) או הרוטור במסוקים, הוא מנגנון המחובר למנוע וכולל להבים או מעין כנפיים שצורתם מיוחדת. בסיבוביהם המהירים יכולים הלהבים לייצר זרם אוויר כה חזק עד כדי כך שהם דוחפים את המטוס קדימה.
אפשר לראות במדחף סוג של כנף שמסתובבת ומייצרת את מה שהציפורים מייצרות בנפנוף כנפיהן והוא "עילוי קדימה". כוח העילוי הזה הוא שדוחף את המטוס קדימה.
למעשה, תפקיד המדחף הוא להפוך את התנועה הסיבובית של המנוע לתנועת דחף של המטוס. את המדחף מרכיבים כמה להבים, שניים או יותר, כשכל להב היא כנף מסתובבת שיוצרת זרימה של אוויר בכיוון הטיסה - לפי מהירות סיבוב המדחף.
זרימת האוויר הזו יוצרת שני כוחות: כוח עילוי אופקי, שמחזיק את המטוס באוויר וכוח דחף הדוחף אותו קדימה. שני הכוחות הללו מתגברים על שני כוחות שלכאורה מונעים מהמטוס לטוס. הראשון הוא כוח הכבידה שדווקא מושך אותו לאדמה והשני - כוח הגרר, שמתנגד לתנועה שלו קדימה.
אגב, לכל להב יש פיתול בקצהו. זאת כדי למנוע את שבירתו בקצה הלהב, בשל האופן בו משתנה כוח העילוי בחלקים השונים של הלהב.
מטוסי הפרופלור כיום הם נדירים מאוד, בעיקר כי הם איטיים:
https://youtu.be/gkGEeLr7yEo
הכוחות הפועלים על המטוס, כשהמדחף אחראי לכוח שדוחף אותו קדימה:
https://youtu.be/wFTHh-6jIT8
את המדחף החליף עם השנים מנוע הסילון (עברית):
https://youtu.be/fP8892AsAiM
וכך פועל המדחף גם בצוללות:
https://youtu.be/ON_irzFAU9c
אחת התופעות המרתקות בהנדסה היא של מטוסים במשקל אדיר, שטסים באוויר, במטוסים חזקים זה בזכות הכוח שיוצר זרם הסילון שנפלט מהמנועים הסילוניים החדישים והחזקים כל כך.
במטוסים קטנים או ישנים יותר, בעיקר אלו שלפני מלחמת העולם השנייה, הייתה זו תנועת האוויר שמייצרים המַדְחֵפים שלהם, שהחזיקה אותם באוויר.
אבל מהו המַדְחֵף? איך הוא מצליח לייצר כוח כה גדול עד שמטוסים במשקל חצי טון נשארים בזכותו באוויר ולא נופלים?
המדחף, באנגלית פרופלור (Propeller) או הרוטור במסוקים, הוא מנגנון המחובר למנוע וכולל להבים או מעין כנפיים שצורתם מיוחדת. בסיבוביהם המהירים יכולים הלהבים לייצר זרם אוויר כה חזק עד כדי כך שהם דוחפים את המטוס קדימה.
אפשר לראות במדחף סוג של כנף שמסתובבת ומייצרת את מה שהציפורים מייצרות בנפנוף כנפיהן והוא "עילוי קדימה". כוח העילוי הזה הוא שדוחף את המטוס קדימה.
למעשה, תפקיד המדחף הוא להפוך את התנועה הסיבובית של המנוע לתנועת דחף של המטוס. את המדחף מרכיבים כמה להבים, שניים או יותר, כשכל להב היא כנף מסתובבת שיוצרת זרימה של אוויר בכיוון הטיסה - לפי מהירות סיבוב המדחף.
זרימת האוויר הזו יוצרת שני כוחות: כוח עילוי אופקי, שמחזיק את המטוס באוויר וכוח דחף הדוחף אותו קדימה. שני הכוחות הללו מתגברים על שני כוחות שלכאורה מונעים מהמטוס לטוס. הראשון הוא כוח הכבידה שדווקא מושך אותו לאדמה והשני - כוח הגרר, שמתנגד לתנועה שלו קדימה.
אגב, לכל להב יש פיתול בקצהו. זאת כדי למנוע את שבירתו בקצה הלהב, בשל האופן בו משתנה כוח העילוי בחלקים השונים של הלהב.
מטוסי הפרופלור כיום הם נדירים מאוד, בעיקר כי הם איטיים:
https://youtu.be/gkGEeLr7yEo
הכוחות הפועלים על המטוס, כשהמדחף אחראי לכוח שדוחף אותו קדימה:
https://youtu.be/wFTHh-6jIT8
את המדחף החליף עם השנים מנוע הסילון (עברית):
https://youtu.be/fP8892AsAiM
וכך פועל המדחף גם בצוללות:
https://youtu.be/ON_irzFAU9c
מי היה גאון המטוסים הרוסיים טופולב?
אנדריי טופולב היה מהנדס מטוסים רוסי, שהתמחה בפיתוח מפציצים. במהלך הקריירה שלו, שנמשכה 64 שנים, הוא תכנן ופיתח מעל 100 מטוסים שונים. במיוחד ידוע טופולב במפציצים הכבדים שפיתח לחיל האוויר של ברית המועצות.
ברבות השנים פיתח טופולב מטוסים רבים ומעולים, ביניהם יש לציין את הטופולב ANT-4, שהיה המטוס עשוי המתכת הראשון בעולם. המטוס הזה פתח עידן חדש בעולם התעופה ובמיוחד בפיתוח מפציצים. הטופולב ANT-20 הרוסי היה המטוס הגדול של תקופתו וכלל 8 מנועים!
מטוס נוסף שלו, הטופולב ANT-25, היה מטוס בעל מנוע יחיד והוא יועד לטווחים ארוכים. הוא השיג את שיא המרחק, כשחצה בשנת 1937 את הקוטב הצפוני מברית המועצות ועד ליבשת אמריקה - מרחק של 11,500 קילומטרים.
הנה שיאן המרחקים שהוא פיתח - מטוס טופולב ANT-25:
http://youtu.be/Q3wrqAKlNJ4
והטופולב ANT-20 הענקי של טופולב:
http://youtu.be/8QLpyNT3lB8
אנדריי טופולב היה מהנדס מטוסים רוסי, שהתמחה בפיתוח מפציצים. במהלך הקריירה שלו, שנמשכה 64 שנים, הוא תכנן ופיתח מעל 100 מטוסים שונים. במיוחד ידוע טופולב במפציצים הכבדים שפיתח לחיל האוויר של ברית המועצות.
ברבות השנים פיתח טופולב מטוסים רבים ומעולים, ביניהם יש לציין את הטופולב ANT-4, שהיה המטוס עשוי המתכת הראשון בעולם. המטוס הזה פתח עידן חדש בעולם התעופה ובמיוחד בפיתוח מפציצים. הטופולב ANT-20 הרוסי היה המטוס הגדול של תקופתו וכלל 8 מנועים!
מטוס נוסף שלו, הטופולב ANT-25, היה מטוס בעל מנוע יחיד והוא יועד לטווחים ארוכים. הוא השיג את שיא המרחק, כשחצה בשנת 1937 את הקוטב הצפוני מברית המועצות ועד ליבשת אמריקה - מרחק של 11,500 קילומטרים.
הנה שיאן המרחקים שהוא פיתח - מטוס טופולב ANT-25:
http://youtu.be/Q3wrqAKlNJ4
והטופולב ANT-20 הענקי של טופולב:
http://youtu.be/8QLpyNT3lB8
