Jak létá čmelák: přírodní síly a zákony aerodynamiky
Jedním z nejběžnějších druhů včel je čmelák. Chlupatý a hlučný hmyz má v porovnání s jeho tělesnými proporcemi malá křídla. Podle zákonů aerodynamiky je let hmyzu s takovými parametry prostě nemožný. Vědci již dlouhou dobu zkoumají, jak je to možné.
Struktura křídel čmeláka ve srovnání s letadlem
Existuje celá věda – bionika, věda, která spojuje technologii a biologii. Studuje různé organismy a to, co z nich lidé mohou získat pro sebe.
Lidé si často něco berou z přírody a pečlivě to studují. Čmelák ale strašil vědce dlouhou dobu, respektive jeho schopnost létat.
Fyzici zjistili, že letoun létá díky složité konstrukci křídla a aerodynamické ploše. Efektivní vztlak zajišťuje zaoblená náběžná hrana křídla a strmá odtoková hrana. Tah motoru je 63300 XNUMX lb.
Aerodynamika letu letadla a čmeláka by měla být stejná. Vědci dokázali, že podle fyzikálních zákonů by čmeláci neměli létat. Nicméně není.
Velký čmelák a jeho křídla.
Čmeláčí křídla jsou schopna vytvořit větší vztlak, než vědci očekávají. Kdyby mělo letadlo proporce čmeláka, pak by nevzlétlo ze země. Hmyz lze přirovnat k vrtulníku s pružnými lopatkami.
Po testování teorie použitelné pro Boeing 747 s ohledem na čmeláky, fyzici zjistili, že rozpětí křídel je od 300 do 400 klapek za 1 sekundu. To je možné díky kontrakci a uvolnění břišních svalů.
Malované vzory křídel při mávání jsou příčinou různých aerodynamických sil. Jsou v rozporu s jakoukoli matematickou teorií. Křídla nejsou schopna se kývat jako dveře na běžném pantu. Horní část vytváří tenký ovál. Křídla se mohou při každém tahu převrátit a při tahu dolů směřují horní část nahoru.
Frekvence úderů velkých čmeláků je nejméně 200krát za sekundu. Maximální rychlost letu dosahuje 5 metrů za sekundu, což se rovná 18 km za hodinu.
Rozluštění záhady letu čmeláků
K rozluštění záhady museli fyzici sestrojit modely čmelích křídel ve zvětšené verzi. V důsledku toho vědec Dickinson stanovil základní mechanismy letu hmyzu. Skládají se z pomalého zastavení proudu vzduchu, zachycení paprsku probuzení, rotačního kruhového pohybu.
Křídlo prořezává vzduch, což vede k pomalému oddělení proudu vzduchu. K udržení se v letu potřebuje čmelák vír. Víry jsou rotující proudy hmoty, podobné tekoucí vodě ve dřezu.
Když se křídlo pohybuje pod malým úhlem, vzduch se řeže před křídlem. Poté následuje plynulý přechod do 2 proudění podél spodní a horní plochy křídla. Upstream rychlost je vyšší. To vytváří zdvih.
V důsledku první fáze zpomalení se zvýší zdvih. Tomu napomáhá krátké proudění – vír náběžné hrany křídla. V důsledku toho se vytváří nízký tlak, což vede ke zvýšení vztlaku.
Bylo tedy zjištěno, že čmelák létá v obrovském množství vírů. Každý z nich je obklopen vzdušnými proudy a malými víry vznikajícími máváním křídel. Křídla navíc tvoří dočasnou mocnou sílu, která se objevuje na konci a na začátku každého úderu.
Závěr
V přírodě je mnoho záhad. Schopnost létat u čmeláků je fenomén, který zkoumalo mnoho vědců. Dá se to nazvat zázrakem přírody. Malá křídla vytvářejí tak silné víry a impulsy, že hmyz letí vysokou rychlostí.
