О сложном простыми словами
Шмель толстячок, а прекрасно летает, вы знаете почему? Вроде бы он такой неуклюжий и крылышки у него маленькие? 🤔
Начну с легенды. 👨🎓🧑🎓 Якобы когда биолог спросил физика (вроде бы речь шла о швейцарском физике Якобе Аккерета, но это не точно) как это так шмель быстро летает, хотя он такой неуклюжий? 🐝
Физик сделав грубые расчеты, пришёл к выводу, что “это невозможно”, шмель летать вообще не должен! ⛔️🐝
Правда расчет был основан на модели неподвижного крыла самолета и не учитывающие особенности этих чудесных насекомых. 🛩
Это была ключевая ошибка: эти гипотетические расчеты применяли законы аэродинамики для жестких крыльев самолета к совершенно иному механизму - к машущим, гибким крыльям насекомого🧚♀️
На самом деле шмель использует совершенно иные принципы, чем самолет. Его полет основан на создании вихрей и сложной механике махов. 🐝
По сути его крылья 🐝 работают как пропеллеры. Крылья шмеля — это не жесткие плоскости, а скорее лопасти пропеллера. Они не просто движутся вверх-вниз, а описывают сложную траекторию в виде восьмерки.
При каждом взмахе шмелиное крыло создает на своей передней кромке небольшой вихрь — область низкого давления. Этот вихрь «прилипает» к передней кромке крыла и создает значительную подъемную силу (это явление называется динамическим срывом потока или присоединенным вихрем).
Если у вас в школе была хотя бы 4 ро физике, то вы меня поймёте 😂
Этот механизм гораздо эффективнее для малых размеров и низких скоростей, чем классическая аэродинамика самолетных крыльев.
Но шмелику махать своими пропеллерами надо очень быстро. И он делает это! Крылья шмеля движутся с огромной частотой — около 200 взмахов в секунду! Такая высокая скорость и позволяет шмелю эффективно генерировать и использовать эти вихри.
Шмель не только машет крыльями, но и вращает их, меняя угол атаки во время движения. На этапе взмаха вниз крыло расположено под большим углом, создавая максимальную подъемную силу. На обратном ходе он меняет угол, чтобы минимизировать сопротивление.
Представьте, что вы гребете веслом в воде. Если вы просто будете двигать весло прямо вверх-вниз, лодка не поедет. Но если вы будете делать сложное движение с поворотом лопасти, вы оттолкнетесь от воды и создадите мощную тягу. Крылья шмеля работают похожим образом, только в воздухе.
🐝 Он не толстый - он мощный! Грузное тело шмеля - это в основном мощные летательные мышцы. Они составляют до 15-20% его массы. Эти мышцы эффективны и позволяют производить те самые быстрые и сложные взмахи.
Чтобы поддерживать такую работу, шмелю нужно много энергии. Поэтому он почти постоянно “пасётся” на цветах, собирая сладкий нектар. Его «толстость» - это необходимость для его стиля полета, а не помеха.
Тело шмеля хоть и пушистое, но имеет обтекаемую форму. Пушистый покров (хетоз) помогает в терморегуляции и сборе пыльцы, но не является значительным препятствием для полета на тех скоростях, с которыми летает шмель.
Иными словами, шмель летает не вопреки законам физики, а благодаря их сложному и грамотному использованию. Его полет — это результат миллионов лет эволюции, построившей его организм на невероятно эффективный и маневренный режим полета, идеально подходящий для его образа жизни. Миф о его «невозможном» полете — это просто урок о том, как не стоит применять упрощенные модели к сложным природным системам.
На самом деле шмель летает прекрасно, и его полет — это пример удивительной инженерной сложности природы, а не ее ошибки... 😁🖐🌸🐝