Спираль архимеда золотое сечение. Построение спирали Архимеда

«Кривой жизни» называл спираль Гёте. В природе форму спирали Архимеда имеют большинство раковин. Семена подсолнечника расположены по спирали. Спираль можно увидеть в кактусах, ананасах. Ураган закручивается спиралью. По спирали разбегается стадо оленей. Двойной спиралью закручена молекула ДНК. Даже галактики сформированы по принципу спирали.

Представим себе циферблат часов с длинной стрелкой. Стрелка движется по окружности циферблата. А по стрелке в это время перемещается с постоянной скоростью маленький жучок. Траектория движения жучка представляет собой спираль Архимеда.

Спираль, названная именем Архимеда, была открыта им в III веке до нашей эры.

Построение спирали Архимеда

По определению самого Архимеда: «Спираль – это траектория равномерного движения точки по равномерно вращающемуся вокруг своего начала лучу».

Чтобы понять, как получается спираль Архимеда, возьмём окружность и разделим её на одинаковое количество частей (в нашем примере на 8). На такое же количество частей (8) разделим и радиус окружности. Из центра окружности проведём лучи через точки деления окружности и обозначим их, как 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81.

На первом луче отложим одно деление радиуса и обозначим точку I. На втором луче отложим два деления радиуса и обозначим точку II. На третьем луче отложим три деления радиуса и обозначим точку III. Таким же образом получим точки IV, V, VI, VII, VIII. Соединив обозначенные точки кривой линией, получим спираль Архимеда. Если продолжать построение дальше, то в точке IX будет отложено 8+1 частей радиуса. И т.д.

Оказывается, спираль Архимеда тесно связана с последовательностью чисел Фибоначчи. Что же общего между этими, на первый взгляд, абсолютно разными понятиями?

Последовательность Фибоначчи

Ряд Фибоначчи – это последовательность чисел, в котором каждое последующее число равно сумме двух предыдущих. Выглядит последовательность Фибоначчи так: 1, 1, 2, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89... А отношение каждого последующего числа к предыдущему в этом ряду чисел равно 1,618... Это число называют числом Ф.

Однако, без понятия «золотого сечения» мы не сможем проследить связь числового ряда Фибоначчи со спиралью Архимеда.

Золотая пропорция

Представьте себе, что вы разделили отрезок прямой на две неравные части так, что весь отрезок относится к большей части, как большая часть относится к меньшей. Это и есть пропорция "золотого сечения" или «золотая пропорция» . Отношение большей стороны к меньшей в золотом сечении равно 1,618. Как видим, такому же числу равняется и отношение последующего числа к предыдущему в ряду Фибоначчи.

Построим прямоугольник, стороны которого будут соотноситься в золотой пропорции. То есть отношение большей стороны прямоугольника к меньшей равно 1,618. Прямоугольник с такими сторонами называется «золотой прямоугольник». Отсечём от этого прямоугольник квадрат, сторона которого равна меньшей стороне прямоугольника. Оказывается, оставшийся прямоугольник тоже будет «золотым». Если и от него отсечь квадрат со стороной, равной меньшей стороне уже этого прямоугольника, то и оставшийся прямоугольник будет «золотым». И так далее. Если добавлять квадрат по более длинной стороне прямоугольника, то этот процесс можно продолжать до бесконечности. Оказалось, что длины сторон этих квадратов равны соседним числам в последовательности Фибоначчи: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34 … И, соответственно, отношение стороны последующего квадрата к стороне предыдущего также равно 1,618.

Соединив кривой угловые точки этих квадратов, получим спираль Архимеда.

Средневековый математик Лука Пачиоли назвал «золотую пропорцию» Божественной пропорцией. Человеческий глаз воспринимает пропорцию золотого сечения в качестве гармоничной и красивой. И человек очень давно начал использовать «золотую пропорцию» в своей деятельности. Так, в пирамидах Гизе отношение длины основания к высоте равно 1,618. Такие же пропорции и у мексиканских пирамид. Золотую пропорцию использовал и Леонардо да Винчи в своих творениях. Может, потому они так привлекательны и совершенны?

Спираль Архимеда в природе

В природе спираль Архимеда встречается на каждом шагу.

Паук плетёт паутину по спирали.

Головка подсолнуха состоит из спиралей Архимеда, одни из которых закручены по часовой стрелке, другие - против. Так, в головке среднего размера 34 спирали одного направления и 55 другого. Узнаёте? Это же числа ряда Фибоначчи.

Сосновые шишки и колючки кактусов также имеют спирали, направленные по часовой, или против часовой стрелки. Причём число этих спиралей всегда будут равно соседним числам ряда Фибоначчи. Например, у сосновой шишки спиралей 5 и 8, у ананаса 8 и 13.

Применение спирали Архимеда

В III веке да нашей эры Архимед на основе своей спирали изобрёл винт, который успешно применяли для передачи воды в оросительные каналы из водоёмов, расположенных ниже. Позже на основе винта Архимеда создали шнек («улитку»). Его очень известная разновидность – винтовой ротор в мясорубке. Шнек используют в механизмах для перемешивания материалов различной консистенции. В технике нашли применение антенны в виде спирали Архимеда. Самоцентрирующийся патрон выполнен по спирали Архимеда. Звуковые дорожки на CD и DVD дисках также имеют форму спирали Архимеда.

Спираль Архимеда нашла практическое применение в математике, технике, архитектуре, машиностроении.

Сакральная геометрия. Энергетические коды гармонии Прокопенко Иоланта

Последовательность Фибоначчи и спираль Архимеда

Плотная пища жен Фибоначчи

Только на пользу им шла, не иначе.

Весили жены, согласно молве,

Каждая – как предыдущие две.

Джеймс Линдон

Числовой ряд Фибоначчи – загадочная последовательность, воспетая в романах Дэна Брауна. В чем же уникальность и необычность этого ряда чисел? Почему несколько цифр, ставшие в ряд, привлекают так много внимания?

Числа Фибоначчи – это элементы числовой последовательности, в которой каждое последующее число равно сумме двух предыдущих чисел. Числовой ряд Фибоначчи выглядит следующим образом: 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89 и т. д.

Эта последовательность была известна в Древней Индии, ее широко использовали в стихосложении. Чуть позже ее использовал на Западе в своем труде «Liber Abaci» (1202) Леонардо Пизанский, более известный как Фибоначчи. Он рассматривал развитие идеальной популяции кроликов со следующей точки зрения:

– Изначально имеется пара кроликов (1 новая пара кроликов);

– В первом месяце пара производит на свет еще одну пару (1 новая пара кроликов);

– Во втором месяце каждая пара производит на свет еще по одной паре. Первая пара погибает (2 новые пары кроликов);

– В третьем месяце вторая пара и две новые пары кроликов порождают на свет три новые пары. Старая пара погибает (3 новые пары кроликов), и т.д.

Фибоначчи определил закономерным тот факт, кто каждая пара кроликов за всю жизнь порождает еще две пары, а затем погибает.

К чему мы об этом говорим? Казалось бы, ничего нового Фибоначчи не открыл, он напомнил миру о таком явлении, как золотое сечение (см. главу «Золотое сечение. Божественная пропорция»).

Однако числа Фибоначчи с легкостью можно найти в природе, в жизни, которая нас окружает. Будто все в мире построено одним великим архитектором. Числа Фибоначчи можно найти на стебле любого растения или в количестве лепестков.

Распределение листков тысячелистника по последовательности Фибоначчи

Последовательность Фибоначчи тесно связана с определением спирали Архимеда. Спираль Архимеда – спираль с равномерным увеличением шага и витка. Рассмотрим «золотой прямоугольник».

«Золотой прямоугольник»

Как видим, части в нем располагаются согласно вышеупомянутой последовательности. К тому же, если провести линии через углы этих квадратов в порядке возрастания, то мы получим не что иное, как уже известную спираль Архимеда.

Спираль Архимеда

В природе существует множество примеров того, как гармонично может воплощаться последовательность Фибоначчи. (Семена подсолнуха, сосновые шишки, ячейки ананаса, лепестки цветов.)

Молекулу ДНК человека составляют две переплетенные вертикально спирали длиной 34 и шириной 21. Недаром Гёте называл спираль «кривой жизни», ведь 21 и 34 – это цифры, следующие друг за другом в последовательности Фибоначчи.

Расположение семян подсолнуха

Паутина, построенная по принципу спирали Архимеда

Ракушка улитки, построенная по принципу спирали Архимеда

ДНК человека, построенная по принципу последовательности Фибоначчи

Числа Фибоначчи встречаются и в космосе, ведь Млечный путь и многие другие галактики построены по модели спирали Архимеда.

Млечный путь, одна из самых крупных спиралей Архимеда

Из книги Женщина-ягуар и мудрость дерева бабочек автора Эндрюс Линн

Глава 8. Кальдера и священная спираль Мы ищем не отдыха – преображенья. Мы проходим друг в друга, как в двери. Мы сливаемся, скрещиваемся, уходим и возвращаемся, как волны, из сердцевины яблока, глаза мандалы, пустоты в цветке розы, безграничного круга с центром в

Из книги Тайны древних цивилизаций. Энциклопедия самых интригующих загадок прошлого автора Джеймс Питер

СПИРАЛЬ ГЛАСТОНБЕРИ ***В 1944 году ирландский бизнесмен Джеффри Расселл увидел необыкновенно яркий сон. Проснувшись, он немедленно перенес на бумагу образ, все еще стоявший у него перед глазами. Это был спиральный символ, состоящий из одной линии, закрученной в семь витков.

Из книги Проклятые книги автора Бержье Жак

ДВОЙНАЯ СПИРАЛЬ Книжку профессора Джеймса Д. Уотсона «Двойная спираль» легко найти в любом книжном магазине. Его французский перевод был выпущен издательством «Robert Laffont». Существуют также несколько английских изданий в твёрдом переплёте и карманное издание в мягкой

Из книги Учебник по колдовству автора Каннингем Скотт

Глава 9 Спираль перерождений Реинкарнация является самым спорным духовным явлением нашего времени. Реинкарнация - один из наиболее ценных уроков колдовства. Знание о том, что эта жизнь только одна из многих, и что, когда физическое тело умирает, мы не прекращаем своего

Из книги Тайны древних цивилизаций автора Джеймс Питер

СПИРАЛЬ ГЛАСТОНБЕРИ *** В 1944 году ирландский бизнесмен Джеффри Расселл увидел необыкновенно яркий сон. Проснувшись, он немедленно перенес на бумагу образ, все еще стоявший у него перед глазами. Это был спиральный символ, состоящий из одной линии, закрученной в семь витков.

Из книги В этой книге нет ни слова правды, но именно так все и происходит автора Фрисселл Боб

Спираль Вернемся же к квадрату, в который можно вписать человеческое тело, с вертикалью, делящей его пополам, и диагональю. Воспользуйтесь циркулем, чтобы повернуть диагональ, и завершите прямоугольник, продлив две оставшихся линии до их пересечения. Таким образом вы

Из книги Древняя Тайна Цветка Жизни. Том 1 автора Мельхиседек Друнвало

Спираль Фибоначчи Математик средневековья Леонардо Фибоначчи открыл определенный порядок, или последовательность, в которой происходит рост растений. Вот эта последовательность: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233 и так далее. Я уже упоминал о ней при обсуждении роста растений.

Из книги Четыре касты. Кто вы? автора Похабов Алексей

8 Согласование полярностей бинарной последовательности и последовательности Фибоначчи Последовательность Фибоначчи и Спираль ФибоначчиДля того, чтобы понять, почему эти восемь спиралей вокруг Канона да Винчи не являются спиралями Золотого Сечения, и для понимания

Из книги Абсолютное исцеление. Системные и информационно-энергетические загадки нашего здоровья автора Гладков Сергей Михайлович

Глава 4 Спираль качеств Если мы говорим о том, как стать Магом, то надо понимать следующее: эволюция человека происходит по чёткой последовательности. Нет прыжков из касты купцов в касту Магов. По ступеням придётся подниматься, наступая на каждую.Проблема в том, что нас

Из книги Математика для мистиков. Тайны сакральной геометрии автора Шессо Ренна

Индивидуальная спираль исцеления Как бы нам ни хотелось найти «совершенную» систему питания, созданную кем-либо из великих, эти надежды, увы, несбыточны. Я много времени потратил, испытывая различные «системы», пока не понял: совершенная система – та, которую вы

Из книги Сакральная геометрия. Энергетические коды гармонии автора Прокопенко Иоланта

Глава № 9 Фибоначчи, золотое сечение и пентакль Последовательность Фибоначчи - не просто случайная числовая схема, придуманная этим итальянским математиком. Она является плодом осмысления пространственных отношений, имеющих место в природе и впоследствии получившими

Из книги Большая книга тайных знаний. Нумерология. Графология. Хиромантия. Астрология. Гадания автора Шварц Теодор

Спираль. Виток материи жизни Спиральность – одна из характерных признаков всех организмов, как проявление самой сущности жизни. И. Гёте Амбивалентный, неоднозначный сакральный символ. Спираль одновременно воплощает в себе символику жизни и смерти, развития на

Из книги Свободный разум. Практики для тела, души и духа автора Кацудзо Ниши

Спираль Архимеда и закон октав Искусство – и я имею в виду подлинное, доброе искусство – зиждется, помимо всего прочего, на принципах баланса, динамики, местоположения и композиции. Эти элементы должны находиться в гармонии, взаимодействовать друг с другом, чтобы

Из книги автора

Построение спирали Архимеда Заданный шаг t спирали Архимеда делят на несколько, например на восемь, равных частей. Из конца О отрезка проводят окружность R = t и делят ее на столько же равных частей, на сколько был разделен шаг t.На первом луче путем проведения дуги радиусом

Из книги автора

Последовательность Фибоначчи С историей золотого сечения связано имя математика Леонардо из Пизы, известного под именем Фибоначчи (сын Боначчи). Он был самым знаменитым математиком Средневековья. В 1202 году вышел в свет его труд «Книга об абаке» (счетной доске), где были

Из книги автора

Медитация на спираль Медитация со спиралью потребует времени, проводить ее надо в течение часа. Лучше для медитации выбрать утренние или дневные часы выходного дня. Создайте в комнате для медитирования полумрак, зажгите свечу. Сядьте прямо и постарайтесь отбросить все

Архимед (287 г. до н. э. -- 212г. до н. э.) -- древнегреческий математик, физик и инженер из Сиракуз (остров Сицилия). Он сделал множество открытий в геометрии. Заложил основы механики, гидростатики, автор ряда важных изобретений.

Архимедова спираль была открыта Архимедом. Это произошло в III веке до н.э., когда он экспериментировал с компасом. Он тянул стрелку компаса с постоянной скоростью, вращая сам компас по часовой стрелке. Получившаяся кривая была спиралью, которая сдвигались на ту же величину, на которую поворачивался компас, и между витками спирали сохранялось одно и то же расстояние.

Архимедову спираль использовали в древности, как наилучший способ определения площади круга. С ее помощью был улучшен древний греческий метод нахождения площади круга через измерение длины окружности. Спираль дала возможность более точного измерения длины окружности, а следовательно, и площади круга.

Определение спирали Архимеда

Кривую можно рассматривать как траекторию точки, равномерно движущейся по лучу, исходящему из полюса, в то время как этот луч равномерно вращается вокруг полюса.

Построение спирали Архимеда

Чтобы понять, как получается спираль Архимеда, отметим на чертеже точку, которая является центром спирали Архимеда.

Построим из центра спирали окружность, радиус которой равен шагу спирали. Шаг спирали Архимеда равен расстоянию, которое проходит точка по поверхности круга за один его полный оборот.

Разделим окружность на несколько равных частей с помощью прямых линий. На первой линии откладываем одно деление, на второй-два деления, на третьей-три деления и т. д. Затем чертим соответствующее число дуг из центра окружности, проходящих через первое деление,2-ое и т. д.

Расстояния витков правой спирали, считая по лучу, равны,а расстояния соседних витков, равны.

Уравнение Архимедовой спирали имеет вид:

где - радиус-вектор,- угол вращения,- шаг спирали.

Полярный угол мы отсчитываем от полярной оси, считая его положительным против часовой стрелки.

При вращении луча против часовой стрелки получается правая спираль (синяя линия) при вращении -- по часовой стрелке -- левая спираль (красная линия).

Полярный радиус-вектор мы будем брать как положительным, так и отрицательным; в первом случае его откладывают в направлении, определяемом углом, а во втором в противоположном направлении.

I.Вычислим площадь, описываемую полярным радиусом спирали при одном его обороте, если началу движения соответствует,

Если мы найдем площадь круга радиуса,то получим

Спираль, несмотря на простоту изображения, - это сложный и емкий по значению символ. Еще древние люди использовали ее как декоративный символ, узор, легко наносимый на дерево, камни, глину. Форма спирали сочетает в себе симметрию и при зрительном восприятии она вызывает ощущение гармонии и красоты. Спираль, связанная с символикой центра, издавна является началом начал, откуда стартует эволюция, развитие, движение жизни. В свое время на ее форму обратил внимание Архимед. Древнегреческий ученый из Сиракуз изучил форму спирально закрученной раковины и вывел уравнение спирали. Вычерченный им по этому уравнению виток назван его именем - спираль Архимеда.

Виток Архимеда

Кривая, которую описывает точка, движущаяся с постоянной скоростью вдоль луча, вращающегося с неизменной вокруг своего начала, называется так: "спираль Архимеда". Построение ее проводят следующим образом: задают ее шаг - а, проводят из центра О окружность радиусом, равным шагу спирали, шаг и окружность делят на несколько равных частей, нумеруя точки деления.

Архимед в своем трактате «О спирали» исследовал свойства данной формы, используя полярные координаты, он записал характеристическое свойство ее точек, дал построение касательной к спирали и определил ее площадь. Отображает спираль Архимеда формула r = a*theta. Ученый знал, что увеличение шага спирали всегда равномерно.

Символичность

Поражает необычайное разнообразие значений символа спирали. Он воспринимается как ход и бег времени (циклические ритмы, смена солнечных и ход истории, человеческой жизни). Спираль считается знаком развития, жизненной силы, данной нам природой. Это стремление к новым уровням, к своему центру, мудрости. Спираль часто ассоциируется со змеей, олицетворяющей, в свою очередь, мудрость предков. Ведь известно, что змеи очень любят сворачиваться кольцами и внешне походят на спирали.

В природе спираль проявляется в трех основных формах: застывшей (раковины улитки), расширяющейся (изображения спиральных галактик) или сжимающейся (подобие водоворота).Спиральные формы представлены от эволюционных глубин до законов диалектики.

Спираль близка к кругу - самой идеальной форме из всех, что создала природа. Действительно, стихийные и природные элементы, имеющие форму спирали, очень распространены в природе. Это спиральные туманности, галактики, водовороты, смерчи, торнадо, устройства растений. Даже пауки спиралеобразно плетут паутину, закручивая нити по спирали вокруг центра. Природа любит повторения, в ее творениях использованы одни и те же принципы.

и последовательность Фибоначчи

Спираль Архимеда имеет тесную связь с Данный закон математики описывает принцип спирали Архимеда и золотого сечения. Их тесную связь можно наблюдать у многих явлений и элементов природы - в устройстве раковины моллюсков, соцветий подсолнуха и суккулентных растений, фрактальной капусты и сосновых шишек, человека и целых галактик.

Спиральная симметри я

Фактор времени, сочетающийся с вращением и направленным движением, формирует форму спирали. Спирали, присутствующие в структуре произведений искусства, имеют отношение ко времени, не к пространству. Они присутствуют в основном в узорах, реже - в архитектуре.

Это шпили соборов и

Применение в технике

Спираль Архимеда в настоящее время широко используется в технике. Одно из изобретений ученого - винт (прообраз объемной спирали) - использовалось как механизм для передачи воды в оросительные каналы из низколежащих водоемов. стал прообразом шнека («улитки») - устройства, широко используемого в различных машинах для перемешивания жидких, сыпучих и тестообразных материалов. Самая распространенная его разновидность - винтовой ротор в обычной мясорубке. Примером применения в технике архимедовой спирали также является самоцентрирующийся патрон. Данный механизм используется в швейных машинках для равномерного наматывания ниток.

Ныне спираль Архимеда заслуживает особого внимания при обучении компьютерной графике.