Статья "Математика в профессии строитель"

МАТЕМАТИКА В ПРОФЕССИИ «СТРОИТЕЛЬ»

Котов А.Г.

ОБПОУ «Курский государственный политехнический колледж»

Руководитель: Н.И. Долгих

Поступив в Курский политехнический колледж на специальность «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений», мы обнаружили, что на нашем курсе большое внимание уделяется изучению математики.

Возник вопрос «Зачем нужна математика в нашей профессии»? С этим вопросом мы обратились к нашему преподавателю.

В процессе беседы преподаватель предложил нам провести исследование, для того чтобы убедится в важности дисциплины математика для нас – будущих  строителей.

Целью нашего исследования стало сбор доказательного материала необходимости применения математических методов в нашей профессии, как средства повышения эффективности нашей деятельности.

Одним из видов общестроительных работ является покраска стен.

Для того чтобы покрасить стены в доме мне нужно узнать сколько необходимо купить краски, чтобы не покупать излишки, или наоборот не докупить. Во-вторых, мне нужно узнать сколько краски расходуется на 1 квадратный метр (допустим, что на 1 квадратный метр понадобится 2 литра краски). Мне остается рассчитать площадь стен и потолкаю. Я знаю, что высота одной стены равна 3 метра, а длина 4 метра. При помощи форму (S=ad) я узнаю, что площадь одной стены равна 12 метров в квадрате и узнаем, что мне понадобится 24 литра краски на одну стену. Те же вычисления я проведу с потолком и с другими стенами.

В строительстве очень часто возникает потребность в выведении углов.

Эту задачу можно решить двумя способами. Первый состоит в использовании специального инструмента – угольника. Однако габариты этого инструмента накладывают ограничение на область применения этого метода. Второй метод можно использовать для определения перпендикулярности поверхностей любой протяженности... Он состоит в использовании следующего правила - соотношение катетов и гипотенузы в прямоугольном треугольнике соответствует числовому ряду 3-4-5. Следовательно, для проверки перпендикулярности поверхностей достаточно отметить на сопрягаемых участках расстояние в 3 (или 30) и 4 (или 40) метров и соединить их 5-ти (или 50-ти) метровой гипотенузой. История утверждает, что этот метод был известен еще строителям Древнего Египта.

Мастера отделочники, например, паркетчики, укладчики линолеума или «ламината» часто сталкиваются с проблемой определение площади нестандартной фигуры.

Большинство комнат в квартирах и домах современной планировки имеют сложную форму пола, основанную на сопряжении нескольких геометрических фигур: трапеции и окружности, прямоугольника и треугольника. Просчитать потребность в расходных материалах для такой площади очень сложно. Однако, используя принцип деления сложной геометрической фигуры на несколько простых, можно быстро добиться нужных результатов. Для этого достаточно вычислить площадь простой геометрической фигуры, а затем добавить или отнять от нее площадь другой фигуры, которая исказила стандартные формы при сопряжении.

Исходя из этих простых примеров применения всем известных аксиом и формул,  можно сделать вывод о прикладном значении математики в нашей профессии.

Следует отметить, что потребности зарождающегося строительства и, возникшей вслед за ним архитектуры явились одним из стимулов, благодаря которым возникла и сделала первые шаги математика. Это, в частности, нашло отражение в названии одного из старейших разделов математики – геометрии, что означает землемерие. Действительно, с задач измерения расстояний, площадей земельных участков, нахождения закономерностей между линейными размерами и площадями различных фигур, на предметном уровне, и начиналась геометрия – важный и самый наглядный раздел математики.

Несомненно, и то, что математика, в своем развитии, оказала определенное влияние на архитектуру. Еще в древности были открыты и использовались в архитектуре такие ключевые понятия математики, как общая мера архитектурного объекта (модуль), несоизмеримого отношения и – другие. Большое влияние на архитектуру, на эстетику и на все искусство оказало, так называемое, отношение «Золотого сечения». Математики разработали много методов получения этого отношения на практике.

Использовались и другие математические факты. Например: квадрат имеет наименьший периметр из всех прямоугольников, охватывающих площадь определенной величины; для любого треугольника всегда можно найти вписанную и описанную окружности; метод деления отрезка на любое число равных между собой отрезков – и много другое. Активно применялись в архитектурной практике и такие понятия прикладной математики, как масштаб, единицы измерения, приближенные вычисления.

Применение математических методов в архитектуре в наше время осуществляется по разным направлениям. В настоящий момент, используются новые геометрические формы, которые не употреблялись ранее. Это и фигуры вращения, и перекрытия больших помещений самонесущими поверхностями – поверхностями отрицательной кривизны; использование мембран и оболочек, применение винтовых поверхностей – и многое другое.

Другое плодотворное направление – математическое моделирование, в том числе – и с использованием специализированного программного обеспечения для расчета поведения сложных архитектурных и градостроительных объектов и систем во времени. Сюда, прежде всего, нужно отнести линейное и нелинейное программирование, динамическое программирование, приемы оптимизации, методы интерполяции; и аппроксимации; вероятностные методы и многое другое. Применение этих методов в архитектуре позволяет избегать ошибок при строительстве, более рационально расходовать ресурсы, при минимальных затратах добиваться более значительных результатов.

Это только несколько примеров использования математики в нашей профессии. Мы надеемся продолжить наше исследование и изучить новые математические методы.

Библиографический список:

1. Арутюнян Е.Б., Левитас Г.Г. Занимательная математика. М: Просвещение, 2001г.

2. Бутузов В.Ф. Математика 10. М: Просвещение 2001 г.

3. Лопатина А. М. Скребцова. Как подружиться с математикой. М: Просвещение, 1998 г.

4. Смирнов А.И. «Мир профессий» М: Просвещение, 1987 г.