МАТЕМАТИКА КАК ОСНОВА ИНЖЕНЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ
статья

Бахмат С.А.

преподаватель общепрофессиональных дисциплин

МАТЕМАТИКА КАК ОСНОВА ИНЖЕНЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ

Ключевые слова: математика, инженерная подготовка, общепрофессиональные дисциплины, инженер-изобретатель.

     В рассказе известного писателя-фантаста Артура Кларка «Стена мрака» мудрец Грейл спрашивает своего собеседника:

      «Вот, — сказал он Брейлдону, — плоский лист. У него, разумеется, две стороны. Можешь ты представить себе этот лист без двух сторон?

      Брейлдон удивленно воззрился на него:

      — Это невозможно...»

      Действительно, на первый взгляд это невозможно. Возьмите полоску бумаги — у нее две стороны. Можно соединить, склеить концы полоски, получится кольцо, и все равно останутся две поверхности: наружная и внутренняя. А если сначала перекрутить лист, а потом соединить концы?

      «Грейл снова соединил вместе концы бумажной полоски, но сперва один раз перекрутил ее.

      — Проведи теперь пальцем, — тихо сказал Грейл.

    Врейлдон не стал этого делать, он и без того понял, что подразумевает старый мудрец.

      — Я понимаю, — произнес он. — Больше нет двух раздельных плоскостей. Теперь — одна сплошная поверхность, односторонняя плоскость...»

      «Перекрученное» кольцо получило название ленты Мёбиуса — по имени немецкого математика, впервые описавшего его необыкновенные свойства.

Удивительные свойства ленты Мебиуса используются в самых различных изобретениях.

Например, существует шлифовальное устройство с лентой Мебиуса: размеры ленты остались прежними, но длина шлифующей поверхности (а значит, и долговечность ленты) увеличилась вдвое. Применение приводных ремней в виде ленты Мёбиуса также увеличивает срок их службы практически вдвое. Не правда ли, остроумное решение?

      Есть немало «геометрических изобретений», основанных на применении параболоидов, спиралей и т. д. Например, башня Шухова в московском телецентре на Шаболовке — гиперболоид. Сделана башня из прямых металлических стержней, а «скрученность» придает конструкции устойчивость и прочность. Соорудить башню с любой другой криволинейной плоскостью было бы очень трудно: потребовались бы криволинейные стержни [1].

      Самое ценное свойство гиперболоида — легко изменять кривизну его поверхности. Повернул основание — меняется кривизна. Это свойство использовано во многих изобретениях.

Немаловажное значение математические знания и умения имеют и при овладении такими общепрофессиональными учебными дисциплинами как «Инженерная графика» и «Техническая механика». Например, при построении развёрток цилиндрических тел вращения никак не обойтись без умения находить длину окружности, длину дуги сектора окружности или строить треугольник по трём заданным сторонам [2]. В «Технической механике», при изучении раздела «Статика», для определения равнодействующей системы сил необходимы знания векторной математики, в разделе «Кинематика» для определения скоростей и ускорений применяют нахождение первой и второй производной. А при расчёте балочных систем в «Сопротивлении материалов» не обойтись без теоремы Пифагора, тригонометрических функций и умения определять соотношения между углами и сторонами треугольников [3], [4].

Инженеру, а особенно инженеру-изобретателю, нужно знать не только математику, но и физику, химию. И не только ...

      Впрочем, тут есть один интересный момент. Для решения инженерных и изобретательских задач важны не столько новые знания, сколько хорошая организация тех знаний, которыми человек уже обладает.

    Современный школьник знает много, но знания эти плохо организованы. Коэффициент полезного использования знаний весьма низок — едва ли выше одного-двух процентов. Именно в школьные годы мы привыкаем многое запоминать, выучивать, не используя. Знания лежат как вещи на плохом складе — навалом, без активного применения.

     Если верить Конан Дойлю, одним из первых с этой проблемой столкнулся Шерлок Холмс. До Холмса криминалистические задачи решались методом проб и ошибок. Холмс ввел систему решения и, естественно, столкнулся с необходимостью иметь большой запас активных знаний. Холмс говорит об этом так [5]:

      — Видите ли, — сказал он, — мне представляется, что человеческий мозг похож на маленький пустой чердак, который вы можете обставить как хотите. Дурак натащит туда всякой рухляди, какая попадется под руку, и полезные, нужные вещи уже некуда будет всунуть или, в лучшем случае, до них среди всей этой завали и не докопаешься. А человек толковый тщательно отбирает то, что он поместит в мозговой чердак. Он возьмет лишь инструменты, которые понадобятся ему для работы, но зато их будет множество, и все он разложит в образцовом порядке.

      Отбор знаний  осуществляет учебная программа. И делает это хорошо: теоретически каждая страница учебников по физике, химии, математике, биологии может быть сильным инструментом при решении инженерных творческих задач. Проблема в том, чтобы оживить эти знания, понять, почувствовать их творческие возможности.      

Список использованных источников

1. Альтов Г. И тут появился изобретатель…/ Г. Альтов. –М.: Дет. лит, 2000.- 160 с.

2. Пуйческу Ф.И. Инженерная графика: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Ф.И. Пуйческу, С.Н. Муравьёв, Н.А. Чванова. – М.: Издательский центр «Академия», 2011.

3.Олофинская В.П.. Техническая механика: курс лекций с вариантами практических и тестовых заданий: учебное пособие. – 3-е изд., испр. - М.: ФОРУМ, 2011.

4. Башмаков М.И. Математика : учебник для студ. учреждений сред. проф. образования/ М.И.Башмаков – 9-е изд., стер. –М.:Издательский центр «Академия», 2014.- 256 с.

5. Дойл А.К. Записки о Шерлоке Холмсе; Возвращение Шерлока Холмса/ Пер. с англ.; - Харьков: Фолио; М.: ООО «Фирма Издательство АСТ», 1998 – 496 с.