Если я спрошу вас сейчас как летает бабочка, то ответ будет очевидным. Можете, кстати говоря, написать его в комментариях. Но я догадываюсь, что большинство из вас ответят, что крыло опускается вниз, и этот мах создаёт подъемную силу, а та толкает тело существа вперёд и вверх. Вот только нет, вы тоже запутались.
Тут есть как минимум два интересных момента в физике, которые интересно обсудить. Они, в общем-то, взаимосвязаны.
Начнём с того, что бабочка физически способна летать по прямой, а не порхать вверх и вниз. Зачем тогда она выписывает такие странные пируэты? Всему виной странная механика полёта, которая могла бы удивить самого папу механики!
Причина забавная - интересная связь физики и приспособленчества. В отличие от большинства других летающих насекомых, бабочка конструктивно может порхать и она использует это умение.
Площадь поверхности ее крыльев настолько велика по сравнению с ее массой, что каждый взмах крыла способен перемещать ее вертикально, на расстояние, в несколько раз превышающее длину ее размаха крыльев.
Это не похоже на других насекомых, чьи крылья перемещаются намного быстрее, но имеют гораздо меньшую площадь поверхности. Муха или стрекоза должны направлять себя вверх или вниз, что сравнительно неэффективно. Бабочка должна просто сильнее махать крыльями и это решает все проблемы. Её крылья создают большую подъемную силу, чем необходимо для обычного полета.
Эта дополнительная подъемная сила и используется для полета бабочки, что со стороны кажется нам хаотичным шаблоном движения. На самом деле это делается намеренно, поэтому бабочку сложнее поймать любому хищнику, ищущему этакий летающий бифштекс, имеющий простую траекторию.
Теперь ещё кое-что интересное. Как эти огромные крылья заставляют двигаться бабочку вперед? Нет, не спешите отвечать.
Очевидно, что при взмахе они могут двигаться вверх. Но как насчет полёта именно вперед? Прямой полёт бабочки достигается совершенно иначе, нежели у всех других летающих существ.
В животном мире есть несколько методов.
Летучие мыши, например, могут манипулировать своими крыльями в тысячах различных конфигураций, потому что это их руки и пальцы. Колибри и большинство других летающих насекомых достигают прямого полёта, вращая крыльями в плечах или у основания крыла (где оно соединяется с телом) и ориентируя приложение силы. Другие птицы используют свои хвосты в качестве руля высоты (как в самолете), чтобы наклоняться вниз или вверх. И все они движутся вперед с помощью движения крыльев вниз или взмаха
Но бабочки на самом деле достигают движения вперед при взмахе... вверх!
Это довольно ловкий трюк. И этот трюк скорее вынужденный. Он необходим бабочке из-за огромного размера и поверхности их крыльев. Это самое большое соотношение площадь-размер существа среди всех летающих животных. Основания крыльев бабочек расположены очень далеко друг от друга. Если бы они попытались вращать их, то потоки воздуха от каждого крыла просто бы мешали друг другу. Эволюция не случайно пошла другим путём.
Полёт бабочки состоит из двух этапов.
Взмах вниз, который позволяет справиться с гравитацией. Затем следует второй этап - взмах вверх.
Когда крыло движется вверх, оно образует небольшую чашеобразную форму. Так же, как ваши руки, когда вы плывете по-собачьи.
Когда чашеобразные крылья приближаются друг к другу, над телом бабочки, передний край и верхний или внешний край крыльев фактически встречаются. Они соприкасаются в вершине гребка вверх. Но задние края крыльев не соприкасается.
Это означает, что "воздушный пузырь", который сжимается при сближении двух чашечек, должен каким-то образом выйти. А поскольку задние края крыльев не полностью сходятся, это означает, что воздух из кармана вырывается именно назад. Бабочка движется вперед, когда крылья поднимаются вверх.
Бабочки не могут по-настоящему планировать, как птицы. Но если они хотят зависнуть в воздухе, они просто не складывают крылья полностью, и не будет никакой тяги вперед. Или они превратят свое тело в воздушного змея и будут использовать ветер, чтобы зависнуть, вообще не хлопая крыльями. Почти все в полете бабочки хаотично. Но это контролируемый хаос.
⚠️ На всякий случай потихоньку переношу материалы с ДЗЕНа в Телеграм и делаю архив. Мало ли что...Читайте лучшие статьи с канала здесь и не забывайте подписаться!
---
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!