Як лётае чмель: сілы прыроды і законы аэрадынамікі
Адной з самых распаўсюджаных разнавіднасцяў пчол з'яўляецца чмель. Махнатая і шумная казурка мае маленькія крылы ў параўнанні з прапорцыямі цела. Згодна з законамі аэрадынамікі, палёт казуркі з такімі параметрамі проста немагчымы. Доўгі час навукоўцы праводзілі даследаванні, каб зразумець якім чынам гэта магчыма.
Будова крылаў чмяля ў параўнанні з самалётам
Існуе цэлая навука - біёніка, навука што аб'ядноўвае тэхніку і біялогію. Яна вывучае розныя арганізмы і тое, што людзі могуць атрымаць з іх для сябе.
Людзі часта бяруць нешта з прыроды і старанна вывучаюць. Але чмель доўгі час навукоўцам не даваў спакою, а дакладней яго здольнасць лётаць.
Фізікамі ўстаноўлена, што самалёт лятае дзякуючы складанай канструкцыі крыла і аэрадынамічнай паверхні. Эфектыўная пад'ёмная сіла ажыццяўляецца з дапамогай круглявай пярэдняй абзы крыла і круты задняй абзы. Магутнасць цягі рухавіка складае 63300 фунтаў.
Аэрадынаміка палёту самалёта і чмяля павінна быць аднолькавай. Навукоўцамі даказана, што паводле законаў фізікі, чмялі не павінны лётаць. Аднак гэта ня так.
Буйны чмель і яго крылы.
Крылцы чмялёў здольныя стварыць вялікую пад'ёмную сілу, чым разлічваюць навукоўцы. Калі б у самалёта былі прапорцыі чмяля, то ён не адарваўся б ад зямлі. Казурка можна параўнаць з верталётам, якія маюць гнуткія лопасці.
Праверыўшы ў стаўленні чмялёў тэорыю, ужывальную да Боінга 747 фізікі ўсталявалі, што размах крылаў складае ад 300 да 400 узмахаў за 1 секунду. Гэта магчыма дзякуючы скарачэнню і паслабленню цягліц брушнога аддзела.
Намаляваныя ўзоры крылаў пры ўзмахах - прычына розных аэрадынамічных сіл. Яны супярэчаць любой матэматычнай тэорыі. Крылцы не здольныя пампавацца як дзверы на звычайнай пятлі. Верхняя частка стварае тоненькі авал. Крылы могуць пераварочвацца пры кожным узмаху, накіроўваючы верхнюю частку ўверх пры ўзмаху ўніз.
Частата ўзмаху вялікіх чмялёў не менш за 200 разоў у секунду. Максімальная хуткасць палёту дасягае 5 метраў за секунду, што роўна 18 км за гадзіну.
Разгадка таямніцы палёту чмялёў
Для разгадкі таямніцы фізікам прыйшлося сканструяваць мадэлі крылцаў чмялёў у павялічаным варыянце. У выніку гэтага навукоўцам Дыкінсанам былі ўсталяваныя асноўныя механізмы палёту казуркі. Яны складаюцца з запаволенага зрыву паветранага струменя, захопу бруі спадарожнай, круцільнага кругавога руху.
Крыло рассякае паветра, што прыводзіць да запаволенага зрыву паветранага патоку. Каб заставацца ў палёце, чмялю неабходны віхура. Віхуры - якія верцяцца струмені рэчыва, падобныя са сцякаючай вадой у ракавіне.
Пры руху крыла, які мае невялікі кут, паветра рассякаецца ў пярэдняй частцы крыла. Затым адбываецца плыўны пераход у 2 патоку, якія знаходзяцца ўздоўж ніжняй і верхняй паверхні крыла. Хуткасць верхняга патоку большая. Гэта робіць пад'ёмную сілу.
Дзякуючы першаму этапу запаволення павялічваецца пад'ёмная сіла. Гэтаму спрыяе кароткі струмень - віхура перадпакоя абзы крыла. З прычыны гэтага ўтвараецца нізкі ціск, што прыводзіць да павелічэння пад'ёмнай сілы.
Такім чынам, устаноўлена, што чмель лётае ў велізарнай колькасці віхур. Кожны з іх атачаюць паветраныя струмені і маленькія віхуры, створаныя ўзмахамі крылаў. Акрамя гэтага крылцы ўтвараюць часовую магутную сілу, якая з'яўляецца ў канцы і ў пачатку кожнага ўзмаху.
Заключэнне
У прыродзе ёсць мноства загадак. Здольнасць да палётаў у чмялёў - феномен, даследаваны многімі навукоўцамі. Гэта можна назваць цудам прыроды. Маленькія крылцы ствараюць такія магутныя віхуры і імпульсы, што казуркі лётаюць з вялікай хуткасцю.
