Как летят насекомите; Удивителна наука
Въпреки че спектакълът е по-малко величествен, трябва да се признае, че насекомите са дори по-силни от птиците, Доказателството за това е трудността да се ловят мухи или да се мачкат комари.
И все пак, ако се позоваваме на класическите закони на аеродинамиката, насекомите не бива да могат да летят! Ако все пак успеят да го направят, това е така, защото полетът им се основава на физически принципи, съвсем различни от тези, които управляват Airbus или гарван.
Полетът на насекомите
В много отношения на насекомите може да се гледа като на истинските владетели на планетата. Има няколко милиона вида, а на Земята има близо \ (10 ^ \) насекоми или милиард насекоми за всяко човешко същество (представете си в леглото си) [1].
Способността им да летят със сигурност не е чужд на този огромен еволюционен успех: полетът позволява на насекомите да се разпространяват, разбира се, но също така да намерят храна, да се защитят и дори да общуват или да съдят.
Често забравяме, че насекомите са първите животни, които летят, преди около 350 милиона години. След тях само три други групи - птерозаври, прилепи и птици - постигнаха това независимо. Но никой не овладява полета, както и насекомите, които са способни на подвизи като вдигане на еквивалента на теглото си, или извършва стационарни полети безупречен, на който птиците са неспособни.
Но най-изненадващото в това е, че на теория насекомите не трябва да могат да летят! Ако приложим законите, които обясняват полета на птици или самолети към тях, ще открием, че те дори не бива да могат да останат във въздуха. За да се разбере полетът на насекомите, е необходимо да се апелира към нови принципи, различни от тези, използвани в класическата аеронавтика.
Как лети самолет ?
Преди да преминем към сложния случай на насекомото, нека прегледаме обяснението, обикновено дадено, за да обясним как самолетите летят.
Когато самолетното крило се движи, въздушният поток през него се разделя на два компонента и въздухът, течащ над крилото, има по-висока скорост от тази, течаща отдолу. Това създава депресия, което предизвиква сила върху крилото, чийто вертикално насочен компонент се нарича износването. Това е асансьорът, който позволява на самолета да остане нагоре и да устои на гравитацията.
Важен параметър в полета на самолетите е това, което се нарича ъгълът на атака (виж по-горе). Като цяло, колкото по-висок е ъгълът на атака, толкова по-голям е лифтът. Играейки с ориентацията на самолета, можете да увеличите ъгъла на атака и следователно лифта. Но има ограничение! При обичайните форми на крилата, когато ъгълът на атака достигне около 15 °, въздухът започва да не тече правилно около крилото, образуват се турбуленции и асансьорът изчезва: ние казваме, че самолетът се качва.
Сега на птиците. В началото може да ви изненада, но те работят на същия принцип! Виждам, че идвате оттук, ще ми кажете "Да, но птицата маха с криле, картофе!" ". Разбира се, но участващите физически закони са еднакви.
Класическата аеродинамична теория се отнася за крило, поставено в течност, движеща се около него. При самолета движението е просто (превод), а при крилата на птицата е по-сложно. Но ако разбиете движението на птичи крила, всеки момент можете да изчислите скоростта на въздуха и ъгъла на атака и да изчислите получения лифт като самолет.
Ако не сте убедени в приликата между птици и самолети, помислете, че за хеликоптер можем да направим абсолютно същото изчисление: лопатките също са крила, задвижвани по отношение на въздуха (с все още различно движение) и които генерират асансьор, който може да се изчисли според същите закони.
Защо (на теория) насекомите не могат да летят
За да видите дали класическата теория се отнася и за насекоми, можете да разгледате движението на техните крила и да изчислите лифта, който получавате, по същия начин, по който бихте направили птица. Първо изненадващо нещо, насекомите често имат 4 крила и обикновено ги махат напред и назад а не отгоре надолу. Във всеки край на траекторията те завъртат крилата си, както е показано на малката диаграма по-долу:
Тогава има едно нещо, което трябва да ви порази по тази диаграма: ъгълът на атака. При насекомите обикновено е от 25 до 45 °. Както ви казах по-горе, такива високи ъгли на атака са напълно несъвместими с конвенционалния полет: генерират турбулентност, която унищожава асансьора и причинява срив. Заключение: виждайки как го правят, насекомите не трябва да могат да летят. И все пак ... те стигат до там! Така че има какво да се разбере.