Ako lieta čmeliak: prírodné sily a zákony aerodynamiky
Jedným z najbežnejších druhov včiel je čmeliak. Chlpatý a hlučný hmyz má v porovnaní s jeho telesnými proporciami malé krídla. Podľa zákonov aerodynamiky je let hmyzu s takýmito parametrami jednoducho nemožný. Vedci už dlhú dobu robia výskum, aby pochopili, ako je to možné.
Štruktúra krídel čmeliaka v porovnaní s lietadlom
Existuje celá veda – bionika, veda, ktorá spája technológiu a biológiu. Študuje rôzne organizmy a to, čo z nich môžu ľudia pre seba získať.
Ľudia si často niečo berú z prírody a pozorne si to študujú. Ale čmeliak dlho prenasledoval vedcov, respektíve jeho schopnosť lietať.
Fyzici zistili, že lietadlo lieta vďaka zložitej konštrukcii krídla a aerodynamickej ploche. Efektívny vztlak zabezpečuje zaoblená nábežná hrana krídla a strmá odtoková hrana. Ťahový výkon motora je 63300 XNUMX lb.
Aerodynamika letu lietadla a čmeliaka by mala byť rovnaká. Vedci dokázali, že podľa fyzikálnych zákonov by čmeliaky nemali lietať. Avšak nie je.
Veľký čmeliak a jeho krídla.
Krídla čmeliakov sú schopné vytvoriť väčší zdvih, než vedci očakávajú. Ak by lietadlo malo proporcie čmeliaka, tak by nevzlietlo zo zeme. Hmyz možno prirovnať k helikoptére s ohybnými lopatkami.
Po testovaní teórie použiteľnej na Boeing 747 s ohľadom na čmeliaky fyzici zistili, že rozpätie krídel je od 300 do 400 klapiek za 1 sekundu. Je to možné v dôsledku kontrakcie a uvoľnenia brušných svalov.
Maľované vzory krídel pri mávaní sú príčinou rôznych aerodynamických síl. Protirečia akejkoľvek matematickej teórii. Krídla nie sú schopné kývať ako dvere na bežnom pánte. Horná časť vytvára tenký ovál. Krídla sa môžu prevrátiť pri každom ťahu, pričom horná časť smeruje nahor pri ťahu dole.
Frekvencia úderov veľkých čmeliakov je najmenej 200-krát za sekundu. Maximálna rýchlosť letu dosahuje 5 metrov za sekundu, čo sa rovná 18 km za hodinu.
Rozlúštenie záhady letu čmeliakov
Na rozlúštenie záhady museli fyzici zostrojiť modely krídel čmeliakov vo zväčšenej verzii. V dôsledku toho vedec Dickinson stanovil základné mechanizmy letu hmyzu. Pozostávajú z pomalého zastavenia prúdu vzduchu, zachytenia brázdeného prúdu, rotačného kruhového pohybu.
Krídlo prerezáva vzduch, čo vedie k pomalému oddeleniu prúdu vzduchu. Aby sa čmeliak udržal v lete, potrebuje vír. Víry sú rotujúce prúdy hmoty, podobné tečúcej vode v umývadle.
Keď sa krídlo pohybuje pod malým uhlom, vzduch sa vypreparuje pred krídlom. Potom nasleduje plynulý prechod do 2 tokov pozdĺž spodnej a hornej plochy krídla. Upstream rýchlosť je vyššia. To vytvára zdvih.
V dôsledku prvej fázy spomalenia sa zdvih zvýši. Tomu napomáha krátke prúdenie – vír nábežnej hrany krídla. V dôsledku toho sa vytvára nízky tlak, čo vedie k zvýšeniu zdvihu.
Zistilo sa teda, že čmeliak lieta v obrovskom množstve vírov. Každý z nich je obklopený prúdmi vzduchu a malými vírmi, ktoré vznikajú mávaním krídel. Okrem toho krídla tvoria dočasnú silnú silu, ktorá sa objavuje na konci a na začiatku každého ťahu.
Záver
V prírode je veľa záhad. Schopnosť lietať v čmeliakoch je fenomén, ktorý skúmali mnohí vedci. Dá sa to nazvať zázrakom prírody. Malé krídla vytvárajú také silné víry a impulzy, že hmyz lieta vysokou rýchlosťou.
