Wie eine Hummel fliegt: die Kräfte der Natur und die Gesetze der Aerodynamik
Eine der häufigsten Bienenarten ist die Hummel. Das pelzige und laute Insekt hat im Vergleich zu seinen Körperproportionen kleine Flügel. Nach den Gesetzen der Aerodynamik ist der Flug eines Insekts mit solchen Parametern schlicht unmöglich. Wissenschaftler forschen seit langem daran, zu verstehen, wie das möglich ist.
Inhalt
Der Aufbau der Flügel einer Hummel im Vergleich zu einem Flugzeug
Es gibt eine ganze Wissenschaft – die Bionik, eine Wissenschaft, die Technologie und Biologie verbindet. Sie erforscht verschiedene Organismen und was Menschen daraus für sich gewinnen können.
Menschen nehmen oft etwas aus der Natur und studieren es sorgfältig. Doch die Hummel, bzw. ihre Flugfähigkeit, beschäftigte Wissenschaftler lange Zeit.
Physiker haben herausgefunden, dass das Flugzeug aufgrund des komplexen Designs des Flügels und der aerodynamischen Oberfläche fliegt. Für einen effektiven Auftrieb sorgen die abgerundete Vorderkante des Flügels und die steile Hinterkante. Die Schubkraft des Motors beträgt 63300 Pfund.
Die Flugaerodynamik eines Flugzeugs und einer Hummel sollte gleich sein. Wissenschaftler haben bewiesen, dass Hummeln nach den Gesetzen der Physik nicht fliegen sollten. Dies ist jedoch nicht der Fall.
Große Hummel und ihre Flügel.
Hummelflügel können mehr Auftrieb erzeugen, als Wissenschaftler erwarten. Wenn das Flugzeug die Proportionen einer Hummel hätte, würde es nicht vom Boden abheben. Ein Insekt kann mit einem Hubschrauber mit flexiblen Rotorblättern verglichen werden.
Nachdem die Physiker die auf die Boeing 747 anwendbare Theorie in Bezug auf Hummeln getestet hatten, stellten sie fest, dass die Flügelspannweite 300 bis 400 Flügelschläge in einer Sekunde beträgt. Dies ist durch die Kontraktion und Entspannung der Bauchmuskulatur möglich.
Die aufgemalten Muster der Flügel beim Schlagen sind die Ursache verschiedener aerodynamischer Kräfte. Sie widersprechen jeder mathematischen Theorie. Die Flügel können nicht wie eine Tür mit einem normalen Scharnier schwingen. Der obere Teil bildet ein dünnes Oval. Die Flügel können sich bei jedem Schlag umdrehen und zeigen bei einem Abwärtsschlag mit der Oberseite nach oben.
Die Schlagfrequenz großer Hummeln beträgt mindestens 200 Mal pro Sekunde. Die maximale Fluggeschwindigkeit erreicht 5 Meter pro Sekunde, was 18 km pro Stunde entspricht.
Das Geheimnis des Hummelflugs lüften
Um das Rätsel zu lösen, mussten Physiker Modelle von Hummelflügeln in einer vergrößerten Version konstruieren. Als Ergebnis davon hat der Wissenschaftler Dickinson die grundlegenden Mechanismen des Insektenflugs ermittelt. Sie bestehen aus einem langsamen Strömungsabriss, dem Einfangen eines Nachlaufstrahls und einer rotierenden Kreisbewegung.
Der Flügel schneidet die Luft, was zu einer langsamen Ablösung des Luftstroms führt. Um im Flug zu bleiben, braucht die Hummel einen Wirbelwind. Wirbel sind rotierende Materieströme, ähnlich fließendem Wasser in einem Waschbecken.
Wenn sich der Flügel in einem kleinen Winkel bewegt, wird die Luft vor dem Flügel abgeschnitten. Dann gibt es einen sanften Übergang in zwei Strömungen entlang der Unter- und Oberseite des Flügels. Die Upstream-Geschwindigkeit ist höher. Dadurch entsteht Auftrieb.
Durch die erste Verzögerungsstufe wird der Auftrieb erhöht. Dies wird durch eine kurze Strömung erleichtert – den Wirbel der Vorderkante des Flügels. Dadurch entsteht ein Unterdruck, der zu einer Auftriebserhöhung führt.
So wurde festgestellt, dass die Hummel in einer Vielzahl von Wirbeln fliegt. Jeder von ihnen ist von Luftströmungen und kleinen Wirbelstürmen umgeben, die durch den Flügelschlag entstehen. Darüber hinaus bilden die Flügel eine vorübergehende starke Kraft, die am Ende und am Anfang jedes Schlags auftritt.
Abschluss
Es gibt viele Geheimnisse in der Natur. Die Flugfähigkeit von Hummeln ist ein Phänomen, das von vielen Wissenschaftlern untersucht wurde. Es kann als Wunder der Natur bezeichnet werden. Die kleinen Flügel erzeugen so starke Wirbelstürme und Impulse, dass die Insekten mit hoher Geschwindigkeit fliegen.
