Дубликат статьи на личном сайте Полет птицы . Статья будет обновляться с учетом дополнений и корректировок.
Полет - процесс, при котором организм или объект движется в пространстве, не соприкасаясь с поверхностью Земли, или другой планеты.
Как возник полет птиц?
Ученые считают — птицы произошли от древних динозавров тероподов, которые перемещались на двух ногах.
Для объяснения механизма возникновения полета выдвигают три гипотезы:
- «древесная» или «с деревьев вниз» — предки птиц сначала научились планировать с деревьев вниз, за счет чего развивалась сила мышц и способность к полету
- «наземная» или «с земли вверх» — у небольших ловких динозавров сначала выросли перья, «просто так». Потом они стали использовать их для полета
- «бег с помощью крыльев» — некоторые динозавры бегали так быстро, что у них появились крылья для образования направленной вниз силы, которая делала возможным лучший контакт с поверхностью, а в результате — более высокую скорость бега и способность бегать по вертикальным поверхностям
Что надо для полета?
- Органы, с помощью которых летать (крылья, хвост — руль, обтекаемые перья, мощные грудные мышцы для взлета, перья срослись для прочности)
- Маленький вес (полые кости, ограниченный размер, клюв)
- Много энергии (кровь обогащается кислородом и во время вдоха и во время выдоха, теплокровность, интенсивный обмен веществ, четырехкамерное сердце)
Строение крыла
Крылья — главный инструмент, дающий способность к полету. Каждое крыло похоже на трансформированную человеческую руку. Имеет главную поверхность, поддерживаемую тремя костями: плечевой, локтевой и лучевой. Этой поверхностью крыла они разрезают воздух, как бы опираясь на него.
Если присмотреться, у птицы есть и кисти с «тремя пальцами», но к ним крепятся маховые перья первого порядка, определяющие форму крыла.
Второй набор маховых перьев находится позади кистевого сустава локтевой кости
Остальные перья — кроющие — делятся на три набора.
В полете крылья приводятся в движение мощными мышцами, на которые приходится нагрузка от 15 до 25% массы тела.
Механизм крыла — одноплечий рычаг, вращающимся относительно плечевого сустава. Хвост играет роль руля направляющего движение.
Типы полетов
Полеты могут быть:
- машущие — крылья поднимаются и опускаются, поддерживая ритм
- зависание — некоторые виды, например колибри, могут висеть в воздухе с очень быстро машущими крыльями.
- парящие — крылья распростерты, полет совершается за счет воздушных потоков
При парении и скольжении крыло работает, как несущая плоскость. У птиц, использующих преимущественно такой тип полета, поверхность крыла — большая, при этом мускулатура органа слаборазвита.
При зависании, крыло по характеру ведет себе — как винт вертолета.
При машущем полете — одновременно, как несущая плоскость и винт вертолета.
Развитой сильной мускулатурой обладают птицы с небольшой поверхностью крыла.
Птицы обычно используют комбинированный тип полета. За взмахами крыльев следуют фазы, когда крыло не совершает движений: это скользящий полёт, или парение. Такой полёт характерен преимущественно для птиц средних и крупных размеров, с достаточной массой тела.
Основная закономерность при движении птицы во время машущего полета
Когда птица поднимает крылья вверх — ее тело опускается вниз. И, наоборот: крылья опускаются вниз, тело поднимается вверх.
При этом, крылья опускаются плоскими на воздух. (Особенности устройства скелета. При опускании крыльев больше требуется усилий, чтобы не упасть и поднять тело вверх. Сила тяжести под воздействием гравитации тянет вниз. Сила сопротивления воздуха позволяет птице не упасть. Чем большая площадь крыла будет взаимодействовать с воздухом — больше давление и больше сила сопротивления. При подъеме крылья расслабляются и согнуты, так как в этот момент они не напряжены, ведь тело опускается. На, самом деле, процесс полета гораздо сложнее рассчитать (закон Бернулли). Птица двигается по разным направлениям, а также меняет скорость и высоты. К тому же, если вникать в каждое перо по-отдельности, можно "копаться" вечно.
Анализ более подробного движения крыльев птицы при машущем полете для анимирования птицы. Вид спереди
Опираемся на материал из книги Ричарда Уильямса «Аниматор: набор для выживания»
Крыло птицы представляет собой рычаг и слегка сгибается пополам с ограничением (плечевая кость относительно лучевой и локтевой кости — по аналогии с человеческими костями руки).
1 — крылья поднятые и прямые
9 — крылья опускаются плоскими на воздух — это поднимает тело вверх
12 — внутренняя часть крыльев начинает движение вверх чуть раньше, у крайних частей крыльев наблюдается отставание. Они продолжают опускаться. Отставание обусловлено тем, что нейронному сигналу от мозга до этой точки и обратно требуется больше времени, нежели до его основания.
14 — края становятся торчком для минимального сопротивления воздуха
16 — внутренняя часть достигает наивысшей точки
1 — внутренняя часть начинает движение вниз, пока края достигают наивысшей точки
Мой вариант анимации, покадрово. Автор — Ольга Ухмылина. Трейлер Видео-вариант
Рассмотрим левое крыло (относительно нас — правое). Кривая по Z-rotation лучевой кости отстает от кривой по Z-rotation плечевой кости. Исправьте меня, если что не так. возможно, я сама здесь буду исправлять.
Зависимость полёта от пропорций тела
Манера движения не только птиц, но и любого существа зависит от пропорций его тела, расположения органов, размеров частей тела, объема мышц, формы скелета. Чтобы правильно проанализировать характер движения нужно определить: где будет располагаться центр тяжести, точки опоры и как будут распределяться нагрузки по фигуре персонажа.
У тех птиц, что преимущественно летают, лапки обычно маленькие и лёгкие, либо гораздо легче крыльев, чтобы птица могла устойчиво держаться в воздухе. Тело должно быть легким.
Ниже — примеры полетов с фотографий из книги Эдварда Мейбриджа «Животные в движении, 1997 год. При анимировании — лучше обращаться к оригиналу.
Голубь
Если говорить об уличных голубях, они — ленивые.
Голуби, в основном, находятся на земле. У них очень маленькая голова, а хвост гораздо больше ее в объемах (когда расправляется). Поэтому при полёте он приопускается вниз, а крылья раскрываются, существенно увеличиваются по площади. За счет их движения создаются потоки воздуха, опираясь на которые крыльями, птица поднимается вверх по диагонали, противоположно направлению наклона тела особи.
У голубей — машущий тип полёта. При полёте птица машет крыльями верх- вниз. Иначе говоря — совершаются колебательные движения.
От длины и ширины крыльев, и от скорости их взмахов зависит сила сопротивления воздуха. Она пропорциональна площади сокращения крыльев. Самое большое сопротивление воздуха приходится на концы крыльев, поэтому домашним голубям, когда хотят, чтобы они не улетели, их немного подрезают. Если удалить 4–5 маховых перьев, то голубь долго не сможет летать.
Лебеди (Гусеобразные)
По земле гусеобразные ходят плохо, вперевалочку, так как их ноги приспособлены для плавания. Также некоторые могут плавать под водой с помощью ног и крыльев. Но летают они отменно. Для них характерен быстрый полет с частыми взмахами крыльев. Тело тяжелое, его сложно поднять в воздух. Средняя высота полета лебедя — 2500м.
У лебедей достаточно сильные крылья. В случае опасности лебедь ударом крыла может даже сломать кость нападающему на него хищнику, убить крыльями мелких хищных птиц. При полете их тело располагается от головы до ног вдоль горизонтальной прямой.
Пример видео полета лебедя из рекламы. Взято тут для учебных целей https://vk.com/datravel. Если кто-то недоволен - уберу. Турецкий сериал
