マルハナバチの飛び方: 自然の力と空気力学の法則
最も一般的な種類のミツバチの XNUMX つはマルハナバチです。 毛皮で覆われ、うるさいこの昆虫は、体の比率に比べて小さな羽を持っています。 空気力学の法則によれば、このようなパラメータで昆虫が飛行することはまったく不可能です。 科学者たちは長い間、これがどのようにして可能なのかを理解するために研究を行ってきました。
飛行機と比較したマルハナバチの羽の構造
テクノロジーと生物学を組み合わせた科学であるバイオニクスという科学全体があります。 彼女はさまざまな生物と、人間がそれらから何を抽出できるかを研究しています。
人々は自然から何かを取り出して注意深く研究することがよくあります。 しかし、マルハナバチ、あるいはその飛行能力は長い間科学者たちを悩ませてきました。
物理学者は、翼と空力面の複雑な設計により航空機が飛行できることを発見しました。 効果的な揚力は、翼の丸い前縁と急な後縁によって提供されます。 エンジンの推力は63300ポンドです。
飛行機とマルハナバチの飛行の空気力学は同じであるはずです。 科学者たちは、物理法則によれば、マルハナバチは飛んではいけないことを証明しました。 しかし、そうではありません。
大きなマルハナバチとその羽。
マルハナバチの羽は科学者の予想を超える揚力を生み出すことができます。 もし飛行機がマルハナバチのようなプロポーションを持っていたとしたら、それは地面から離陸できないでしょう。 昆虫は、柔軟なブレードを備えたヘリコプターにたとえられます。
物理学者は、ボーイング 747 型機に当てはまる理論をマルハナバチに関して検証した結果、翼を広げると 300 秒間に 400 ～ 1 回羽ばたくことを発見しました。 これは腹筋の収縮と弛緩によって可能になります。
羽ばたき時の翼の塗装パターンがさまざまな空気力の原因となります。 それらはいかなる数学理論とも矛盾します。 通常のヒンジのドアのように翼をスイングすることはできません。 上部は薄い楕円形を作ります。 翼はストロークごとに反転し、下向きのストロークで上部を上に向けることができます。
大型のマルハナバチのストロークの頻度は、200 秒あたり少なくとも 5 回です。 最大飛行速度は秒速18メートルに達し、これは時速XNUMXキロメートルに相当します。
マルハナバチの飛行の謎を解明する
この謎を解明するために、物理学者はマルハナバチの羽の拡大モデルを構築する必要がありました。 この結果、科学者ディキンソンは昆虫の飛行の基本メカニズムを確立しました。 それらは、空気流のゆっくりとした失速、伴流ジェットの捕捉、回転円運動で構成されます。
翼が空気を切り裂くことにより、空気の流れがゆっくりと分離されます。 マルハナバチが飛び続けるためには、旋風が必要です。 渦は、流しの中を流れる水に似た、回転する物質の流れです。
翼が小さな角度で動くと、翼の前で空気が切れます。 次に、翼の下面と上面に沿って 2 つの流れにスムーズに移行します。 上りの速度が速くなります。 これにより揚力が生じます。
減速の第一段階により揚力が増加します。 これは、短い流れ、つまり翼の前縁の渦によって促進されます。 その結果、低圧力が形成され、揚力が増加します。
したがって、マルハナバチが膨大な数の渦の中を飛ぶことが証明されました。 それらのそれぞれは、翼の羽ばたきによって引き起こされる気流と小さな旋風に囲まれています。 さらに、翼は各ストロークの終わりと最初に現れる一時的な強力な力を形成します。
まとめ
自然界にはたくさんの神秘があります。 マルハナバチの飛行能力は、多くの科学者によって研究されてきた現象です。 それは自然の奇跡とも言えます。 小さな羽は強力な旋風と衝撃を生み出し、昆虫は高速で飛行します。
