Почему шмель летает нарушая все законы аэродинамики. Почему шмель не может летать по законам физики

masterok в Разоблачаем! Шмель летать не должен?

Родилось такое утверждение в начале XX века, когда бурно развивалось самолетостроение. Ученые того времени применяли к насекомому условия полетов по законам аэродинамики (вычисления силы, предназначенной для подъема в воздух тяжеловесных лайнеров).

Почему выбор пал на мохнатое насекомое? У шмеля относительно грузной массы тела маленькие по размеру крылышки. Это и привлекло внимание ученых.

Математические исчисления подходили для пчел, мух, бабочек, а вот к шмелям это применение по законам физики оказалось невозможным. Загадочное насекомое опровергало все математические выводы ученых. Что они сделали? Попытались вписать шмелиный полет к формулам, исчисляющим подъемную силу авиалайнера, забыв о том, что самолет не умеет махать крыльями.

В итоге, получив парадоксальный вывод о невозможности полета земляной пчелы, ученые заявили, что «шмель летать не может, но летает, нарушая законы физики». Но мохнатое насекомое физику не изучало и на лекциях не сидело. Ежедневно шмелики, радостно гудя крыльями, показывали, насколько наука бессильна.

Почему шмель летает?

Наука развивалась. Полет насекомого, то, с какой скоростью и как именно оно летает, удалось досконально снять на камеру. Взмахи крыльев просматривали в замедленном темпе, изучали траекторию движения. Какие выводы получили?

При интенсивной работе крылышек, их края образуют воздушные завихрения. Завихи убираются, как только крыло перестает взмахивать.
Эти завихрения воздуха обладают различной плотностью воздушного потока.

Разница в давлении воздуха создает силу подъемную, которая и поднимает бомбуса в воздух.

Та же бабочка или комар не могут сбрасывать воздушные завихрения, их полет заложен на планировании в потоке воздушных масс. Шмель летает вопреки законам аэроанализа, ведь его работающие крылышки рождают большую аэродинамическую силу. А возвратно-поступательные взмахи крыльев делали исследования передвижения насекомого слишком сложными и непредсказуемыми для аналитики.

Аэродинамическая поверхность с подвижной амплитудой генерирует гораздо большую подъемную силу, чем жестко фиксированное крыло. И крылышки шмеля создают одновременно не только возвратно-поступательные, но и ритмически-колебательные движения (за секунду крыло бомбуса совершает 300-400 таких взмахов).

Доказательную базу привела в середине XX века женщина-физик из Корнельского университета Чжэн Джейн Ван (Jane Wang). Она потратила много часов, моделируя за сверхмощным компьютером схему движения вихревых потоков, создаваемых шмелиными крыльями, и сделала окончательный вывод: «Шмель не нарушает аэродинамические законы. Его полет зависит от крыльевых завихрений. А при полете самолета воздух обтекает его».

Чжэн отметила, что миф о полете земляной пчелы - это следствие неграмотного понимания инженерами-авиаконструкторами нестационарной газово-вязкой динамики.

Лайнер, выстроенный со строгим соблюдением шмелиных пропорций, никогда бы не взлетел. Принципы работы крыльев земляной пчелы невозможно применить для авиастроения. Но в будущем, если появится модель вертолетов с гибкими, эластичными лопастями, полет шмеля пригодится авиаконструкторам!

источники

Почему шмель летает?

Разница в давлении воздуха создает силу подъемную, которая и поднимает бомбуса в воздух.

источники

На планете есть организмы, которые не должны существовать, ведь они нарушают законы физики и биологии. Тем не менее такие живут - и прекрасно себя чувствуют. Как им это удается?

Жираф

Что не так

Существование жирафа - нонсенс, так как даже их десятикилограммовое сердце не в состоянии поднять столб крови на высоту трех метров до головы из-за слишком высокого давления, которое заодно должно разрывать сосуды шеи. Жираф не может наклоняться: из-за прилива крови к голове неизбежен обморок. Давление в ногах жирафа составляет около 400 мм рт. ст. Для людей фатальны куда меньшие значения, и в сосудах наших ног давление не превышает 90 мм рт. ст.

На самом деле

Хотя у жирафов огромное сердце, относительно размеров тела оно оказывается вполне среднестатистическим. Только в 2016 году ученые выяснили, что требуемое для подъема крови усилие создается за счет необычного строения желудочков и их укрепленной стенки. Чуть ранее было показано, что сосуды шеи не разрываются благодаря чрезвычайной эластичности, а сосуды в ногах, наоборот, напоминают крепость - настолько утолщены их стенки. Кроме того, сосуды умеют очень сильно сжиматься, чтобы противостоять внешнему давлению. А кровь не приливает к голове, когда жираф наклоняется, так как скапливается в идущих вдоль шеи венах.

Тихоходки / Tardigrada

Что не так

Побывав за бортом МКС, в глубоком вакууме и космическом холоде, тихоходки выжили, а после дали плодовитое потомство. Эти существа выдерживают широкий спектр излучения, дозы которого в тысячу раз превосходят смертельный для человека уровень, нагревание до 150 °C и давление в 6000 атмосфер (нормальное давление у поверхности - 1 атмосфера).

На самом деле

Оказываясь в экстремальных условиях, тихоходки впадают в анабиоз: их метаболизм замедляется до 0,01% от нормального, а содержание воды в тканях падает до 1% от нормы. Клетки тихоходок выдерживают обезвоживание благодаря особым сахарам и белкам, которые принимают на себя неблагоприятные воздействия. ДНК крошечных животных защищают от радиации уникальные белки семейства dsup , которые «обволакивают» нуклеиновые кислоты, не давая излучению добраться до генов. Эти же белки спасают ДНК тихоходок от повреждения сильными окислителями вроде перекиси водорода.

Шмель

Что не так

Относительно небольшие крылья не могут развивать подъемную силу, достаточную, чтобы удерживать тяжелого шмеля. Первым на этот факт обратил внимание в 1934 году французский энтомолог Антуан Маньян. Исследователь готовил к изданию свой учебник под названием «Полет насекомых», и ему понадобилось рассчитать характеристики полета шмеля. Маньян поручил вычисления помощнику, инженеру Андре Сент-Лагю. Тот, применив известные тогда принципы аэродинамики, однозначно заключил, что шмель летать не может.

На самом деле

Законы физики не мешают шмелям летать, просто принципы полета насекомых совсем не те, что применяют при конструировании самолетов. В отличие от самолетных крыльев шмелиные при взмахе изгибаются, создавая мини-завихрения, которые поднимают насекомых вверх и при взмахе, и при опускании крыльев.

Кенгуру

Что не так

За один прыжок кенгуру преодолевают до девяти метров, а прыгать они могут часами. Расчеты показывают, что такая прыгучесть требует минимум в 10 раз больше энергии, чем звери получают из пищи.

На самом деле

Упругие сухожилия в задних конечностях запасают до 70% энергии для прыжка. Кроме того, задача оттолкнуть тело от земли значительно облегчается за счет компенсаторных движений разных частей тела кенгуру, в первую очередь хвоста и головы. Простые расчеты, подразумевающие, что кенгуру - нечто вроде мешка с картошкой, который нужно поднимать и опускать на землю, не включают все эти факторы.

Археи / Thermococcus gammatolerans

Что не так

Эти похожие на бактерий существа переносят дозу радиации в 30 000 грей. Человек умирает, получив всего 5 грей: излучение такой интенсивности в клочки рвет ДНК. Кроме того, T. gammatolerans отлично себя чувствуют в кипятке: в гидротермальных источниках, где их обнаружили в 2003 году, температура достигает 100 °C.

На самом деле

Как T. gammatolerans выдерживают убийственную радиацию, до конца неясно. Микроорганизмы восстанавливают ДНК благодаря очень активным системам «ремонта» нуклеиновых кислот. Но их недостаточно, чтобы противостоять дозе в 30 000 грей, так что исследователи активно изучают T. gammatolerans : возможно, их способы защиты удастся применить для «починки» повреждений ДНК у человека.

Колибри

Что не так

Если бы автомобиль ездил со скоростью колибри (относительно своих размеров), он бы развивал сумасшедшие 2090 км/ч - в 1,7 раза быстрее скорости звука! За секунду колибри перемещается на расстояние, в 380 раз превышающее длину ее тела. Самолет-истребитель за то же время преодолевает дистанцию в 38 раз больше собственной длины. Чтобы так разгоняться, птичкам приходится делать до 80 взмахов в секунду. При этом «полетный КПД» мышц крыльев не превышает 20%, а остальная энергия рассеивается в виде тепла. Учитывая, что колибри живут в жарком климате, а перья не дают теплу уходить в окружающую среду, птицы должны нагреваться до температур, несовместимых с жизнью.

На самом деле

Отвод тепла колибри долгое время оставался загадкой. Но в 2016 году исследователи при помощи высокочувствительных инфракрасных видеокамер смогли зафиксировать, как именно птицы охлаждаются в полете. Оказалось, что тепло отводится через несколько особых зон: вокруг глаз, на ногах, под крыльями и на животе. Температура этих областей в среднем на 8 °C выше температуры окружающего воздуха, и в зависимости от скорости полета организм колибри «выбирает», через какие зоны и с какой интенсивностью избавляться от лишних градусов. То есть секрет колибри - в ювелирном распределении теплоотводных зон и их тончайшей регуляции.

Фото: NATUREPL (X4), SPL / LEGION-MEDIA

Вы их больше слушайте, этих говорунов))) Начнем с того, что шмели летают. Если летают, значит, могут.

Байку про шмелей я слышал еще в школьные годы, когда занимался авиамоделизмом. Шмель не может летать, как самолет. Расчеты подъемной силы для самолетов неприменимы к шмелю. Его крылья не являются аэродинамическими плоскостями, которые создают подъемную силу за счет встречного потока воздуха. Если крылья шмеля жестко закрепить, он не сможет разогнаться до такой скорости, чтобы взлететь. Но он летает по другим принципам. Подъемная сила создается двумя парами крыльев, которые взаимодействуя, описывают этакие восьмерки. В этом смысле шмель летает подобно вертолету. И укладывается во все аэродинамические формулы. Просто это другие формулы, отличные от самолетных или планерных)))

По законам физики шмель не может летать, потому что площадь его крыльев слишком мала, чтобы поднять его увесистое тело от земли. Но я видела как шмели летают, с цветка на цветок. Может эти шмели на диете сидят?

Шмель не может летать потому, что по законам физики и аэродинамики размер площади его крыльев не может создать той подъемной силы, которая необходима для отрыва его толстенького тельца от поверхности листа или земли. А он летает наперекор всем известным человеку законам. Может это и не парадокс вовсе а просто шмель представитель какой то другой, более рзвитой цивилизации

Мне история с полетом шмеля почему-то сразу напоминает историю из жизни греческих философов рассказанную Пушкиным:

Как же шмель не может летать, если каждое лето мы легко убеждаемся в обратном. Летает и еще как! Были конечно рассказы про непризнанного гения аэродинамики, который любопытства ради посчитал подъемную силу крыльев шмеля и пришел к выводу, что ее недостаточно чтобы поднять упитанное тело в воздух. Я эти формулы не знаю, но верю, что пользовался тот ученый неверными. Ведь считал он в 20 годах прошлого века, а тогда аэродинамика была в поре становления - раз, и не учитывал он скорость взмахов крыльями - два, а также создаваемые при этом завихрения и их гашение-сбрасывание на верхней траектории взмаха -три. Умеет все-таки шмель летать и это прекрасно!

Есть такое мнение среди научных деятелей, что согласно законам аэродинамики шмель не должен летать. Но такой вывод сделали согласно уравнениям аэродинамики, которые используют при расчте подъмной силы самолтов, а полет шмеля происходит при других числах Рейнольдса и не нарушает никаких законов. Все просто.

Некоторые ученые считают, что шмель не должен летать, и об этом свидетельствуют законы аэродинамики. Но на самом деле, шмель летает благодаря абсолютно другим физическим явлениям, поэтому никаких законов его полет не нарушает.

Наверное, шмель - это иноплянетянин! Раз вопреки всем законам физики берет и летит!

А если серьезно - люди много чего говорят... Нужно умнее быть и не слушать всякую чепуху. Тем более тогда, когда каждый из нас своими двумя глазами каждый летний сезон лицезреет обратное!

Еще много неизведанных загадок стоит перед учеными. В соответствии с законами физики и аэродинамики шмель летать не должен. Но, как всем известно, шмель очень хорошо летает. Матушка природа все предусмотрела. А ученым еще только предстоит найти очередное научное объяснение.

Если шмель не может летать, значит, он приболел или лишился своих небольших по площади, но очень подвижных крылышек, способ функционирования которых тщательно исследовался учными (почитать можно здесь). Как видим, полт осуществляется за счт вращения - возникающей силы достаточно, чтобы поднимать, удерживать в воздухе и перемещать даже такую бомбочку.

Существует мнение, что, согласно теории, шмель не должен уметь летать, так как это противоречит всему, но после тщательно исследования, ученые поняли, как это происходит на самом деле. Крылья шмеля изгибаются, тем самым создавая вихри, и являясь источниками подъемной силы при взмахах и опускании.

Другими словами, крылья шмеля образуют временные мощные силы, образующиеся в начале и конце каждого взмаха. С помощью торможения подобные силы необъяснимы.

Силы эти достигают максимума во время обратного взмаха, когда крыло начинает быстро вращаться. Из этого следует сделать вывод, что вращение в полете шмеля играет немаловажную роль.

Да, по законам физики у шмеля слишком маленькие крылья для полета. Но скорость их движения очень быстрая. За одну секунду он делает 300- 400 взмахов крыльями.

Шмель ни в коем случае не нарушает законы аэродинамики физики. Полет насекомого зависит от завихрения крыла. А крыло самолета не подвижно и воздух его обтекает. Поэтому можно считать мифом про закон аэродинамики.

Если бы шмель не мог летать, он бы и не летал, а он летает, да, грузно, да неловко, но летает.

Я тоже читала, что по расчтам каких-то там умных людей, шмель, по идее, не должен летать. Но, вполне вероятно, что их расчты основывались на каких-то стандартных шаблонах самолетостроения и авиамоделизма. Но шмель, плевать хотел на все выводы знающих людей и полетел себе за нектаром!

Оригинал взят у masterok в Разоблачаем! Шмель летать не должен?

Почему шмель летает?

Разница в давлении воздуха создает силу подъемную, которая и поднимает бомбуса в воздух.

источники