Kako leti čmrlj: sile narave in zakoni aerodinamike
Ena najpogostejših vrst čebel je čmrlj. Kosmata in hrupna žuželka ima majhna krila v primerjavi s telesnimi razmerji. V skladu z zakoni aerodinamike je let žuželke s takšnimi parametri preprosto nemogoč. Že dolgo časa so znanstveniki raziskovali, da bi razumeli, kako je to mogoče.
Vsebina
Struktura kril čmrlja v primerjavi z letalom
Obstaja cela znanost - bionika, znanost, ki združuje tehnologijo in biologijo. Proučuje različne organizme in kaj lahko ljudje sami pridobijo iz njih.
Ljudje pogosto vzamemo nekaj iz narave in to natančno preučimo. Toda čmrlj je dolgo časa strašil znanstvenike oziroma njegova sposobnost letenja.
Fiziki so ugotovili, da letalo leti zaradi kompleksne zasnove krila in aerodinamične površine. Učinkovit vzgon zagotavljata zaobljen sprednji rob krila in strm zadnji rob. Potisna moč motorja je 63300 lbs.
Aerodinamika letenja letala in čmrlja naj bi bila enaka. Znanstveniki so dokazali, da po zakonih fizike čmrlji ne bi smeli leteti. Vendar pa ni.
Velik čmrlj in njegova krila.
Čmrljeva krila lahko ustvarijo več vzgona, kot pričakujejo znanstveniki. Če bi letalo imelo proporce čmrlja, potem ne bi vzletelo s tal. Insekt lahko primerjamo s helikopterjem z upogljivimi rezili.
Po testiranju teorije, ki velja za Boeing 747 glede čmrljev, so fiziki ugotovili, da je razpon kril od 300 do 400 zakrilk v 1 sekundi. To je mogoče zaradi krčenja in sproščanja trebušnih mišic.
Naslikani vzorci kril med mahanjem so vzrok za različne aerodinamične sile. Nasprotujejo kateri koli matematični teoriji. Krila se ne morejo nihati kot vrata na običajnih tečajih. Zgornji del tvori tanek oval. Krila se lahko obrnejo z vsakim zamahom, tako da so vrhovi ob zamahu navzdol usmerjeni navzgor.
Frekvenca udarca velikih čmrljev je vsaj 200-krat na sekundo. Največja hitrost leta doseže 5 metrov na sekundo, kar je enako 18 km na uro.
Razvozlavanje skrivnosti letenja čmrljev
Da bi razvozlali skrivnost, so morali fiziki izdelati modele čmrljevih kril v povečani različici. Kot rezultat tega je znanstvenik Dickinson vzpostavil osnovne mehanizme letenja žuželk. Sestavljeni so iz počasnega zastoja zračnega toka, zajemanja prebujenega curka, rotacijskega krožnega gibanja.
Krilo prereže zrak, kar vodi do počasnega ločevanja zračnega toka. Da bi čmrlj letel, potrebuje vrtinec. Vrtinci so rotirajoči tokovi snovi, podobni tekoči vodi v umivalniku.
Ko se krilo premakne pod majhnim kotom, se zrak reže pred krilom. Nato sledi gladek prehod v 2 toka vzdolž spodnje in zgornje površine krila. Hitrost proti toku je večja. To povzroči dvig.
Zaradi prve stopnje pojemka se vzgon poveča. To olajša kratek tok - vrtinec sprednjega roba krila. Posledično nastane nizek tlak, kar povzroči povečanje dviga.
Tako je bilo ugotovljeno, da čmrlj leti v velikem številu vrtincev. Vsakega od njih obdajajo zračni tokovi in majhni vrtinci, ki nastanejo zaradi mahanja s krili. Poleg tega krila tvorijo začasno močno silo, ki se pojavi na koncu in na začetku vsakega zamaha.
Zaključek
V naravi je veliko skrivnosti. Sposobnost letenja pri čmrljih je pojav, ki so ga preučevali številni znanstveniki. Lahko ga imenujemo čudež narave. Majhna krila ustvarjajo tako močne vrtince in impulze, da žuželke letijo z veliko hitrostjo.
