fbpx
Політ джмеля і закони фізики

Джміль за законами фізики не може літати? Чому на початку XX століття це вважалося істиною, і як все насправді

«За законами фізики джміль літати не повинен, але він про це не знає і все одно літає», – говорить старий добрий жарт. Звідки це твердження бере початок, і чому насправді у волохатої комахи з польотом немає ніяких проблем, розповідаємо далі в цій статті.

Помилкове уявлення про політ джмеля з’явилося через крильця комахи: здавалося, ніби вони занадто короткі для масивного тіла і не здатні утримувати його в повітрі. Одним з тих, хто звернув на це увагу, був ентомолог з Франції Антуан Маньян. Щоб перевірити такий умовивід, учений в 1934 році вирішив розрахувати характеристики джмелиного польоту. У роботі він орієнтувався на напрацювання математика Андре Сент-ЛаГю.

Відбувалося це на ранньому етапі розвитку авіабудування і аеродинаміки – розділу фізики, який розглядає рух тіл в повітряному середовищі. Політ тоді вивчали головним чином на моделях з нерухомими крилами. А щоб аналізувати і моделювати більш складні форми – наприклад, політ джмеля з махаючими крилами – в розпорядженні у вчених не було ні високошвидкісних відеокамер, ні розвиненої мікроробототехніки.

Тому Андре Сент-ЛаГю використовував в своїх обчисленнях відомі на той момент принципи стаціонарної аеродинаміки, які застосовували до нерухомих крил і не підходили для махаючих. Розрахунки дослідника показали, що у бджіл (а отже, і джмелів) – при їхніх розмірах тіла – дійсно створюється недостатня підйомна сила для планеруючого (як у літака) польоту.

Істина ж виявилася в тому, що закони фізики не заважають джмелям літати. Просто принципи польоту комах і створених людиною літальних апаратів істотно відрізняються.

Так, літаки тримаються в повітрі за рахунок різного тиску над крилами і під ними. Його створює несиметрична форма конструкції (знизу рівна, а зверху опукла) і кут, під яким вона перебуває в польоті (кут атаки). Під час руху крило розділяє повітряний потік на дві частини. При цьому швидкість верхнього збільшується в декілька разів порівняно з нижнім: адже за той же час по опуклій стороні повітря повинне пройти більший відрізок шляху. Як підсумок: тиск на літак зверху знижується, а ось знизу повітря тисне на нього набагато сильніше, що і не дає техніці впасти.

На відміну від літальних апаратів, у джмелів і більшості інших комах крила являють собою тонкі еластичні пластинки, вбудовані в каркас з міцних і гнучких жилок. Їх рух циклічний і складається, як правило, з помаху вгору, помаху вниз і двох розворотів.

Під час польоту джмелині крила взаємодіють з повітряними вихорами, які самі ж і створюють. Це відіграє істотну роль у формуванні аеродинамічних сил. При помаху комаха змінює кут атаки крил так, щоб утримати на їх поверхні прикріплений вихор. Завдяки цьому збільшується різниця тиску повітряних потоків біля крил і зростає підйомна сила джмеля. Під час розвороту крил прикріплений вихор скидається, що дає комасі додатковий імпульс.

Частота помахів у огрядних джмелів досить висока: досягає 200 і більше помахів на секунду. І хоча на перший погляд ці бджоли здаються зовсім неквапливими, в польоті вони розвивають пристойну швидкість.

Варто потривожити джмеля, як він раптом робить віраж і стрілою несеться кудись в далину. Відомо, що у джмелів фіксували швидкість польоту до 5 метрів в секунду, або 18 кілометрів на годину.

Дорога редакція
Дорога редакція
Трансформуємо каву і натхнення в тексти, і віримо в те, що все буде добре.
Цікаве по темі:
Добавить комментарий

Pin It on Pinterest