Lektion om ämnet
"Orsaken till och betydelsen av fåglarnas varmblodiga"

När man studerar ämnet "Fågelklass" blir barnen för första gången bekanta med ett så viktigt koncept som varmblodiga. Det är mycket viktigt att eleverna förstår att bibehållande av en konstant kroppstemperatur säkerställs genom samverkan mellan ett antal fysiologiska system i kroppen. En god kunskap om detta material är nödvändig för att förklara komplexa evolutionära och ekologiska problem.

Lärare.

– Killar, varför är det färre fåglar i skogen på vintern än på sommaren?
(Föreslagna svar: lite eller ingen mat(för insektsätande fåglar), mycket snö, kallt.)
– Kan fjäderskydd skydda fåglar från frost på vintern? ( Kanske, men bara delvis.)
De viktigaste frågorna vi behöver svara på i dagens lektion är: Vad värmer en fågels kropp? Hur håller de en konstant temperatur? Var får de energi för att flyga?
– Hur genereras värme i allmänhet? ( Föreslagna svar: under förbränning av organiska ämnen, som sker i närvaro av syre.)
– Vad får bilen att röra sig? Hur rör sig organismer? ( På grund av den energi som även genereras vid förbränning(oxidation)organiska ämnen med deltagande av syre.)
Hur mycket energi behöver fåglar? De kan trots allt flyga långa sträckor och nå höga hastigheter. (Arbeta med tabeller.)

Tabell 1. Tillryggalagda sträckor under flygningar

Tabell 2. Vingeyta och belastning på dem

Som jämförelse har glidermodellen en vinglast på 2,5 kg/m2.

Tabell 3. Vingflaggfrekvens

Tabell 4. Maximal flyghastighet

Ju mindre fågeln är, desto mer mat per gram kroppsvikt kräver den. När storleken på ett djur minskar, minskar dess massa snabbare än den kroppsyta genom vilken värmeförlust sker. Därför förlorar små djur mer värme än stora djur. Små fåglar äter en mängd mat per dag som motsvarar 20–30 % av sin egen vikt, stora fåglar – 2–5 %. En mes kan äta lika många insekter som den väger på en dag, och en liten kolibri kan dricka en mängd nektar som är 4-6 gånger sin egen vikt.

Genom att upprepa stadierna av matnedbrytning och funktionerna i andningssystemet hos fåglar, fyller vi i diagram nr 1 steg för steg.

Arbetets framsteg när du fyller i diagrammet

Fåglarnas intensiva motoriska aktivitet kräver stora mängder energi. I detta avseende har deras matsmältningssystem ett antal funktioner som syftar till att effektivt bearbeta mat. Näbben fungerar som organ för att fånga och hålla mat. Matstrupen är lång, hos de flesta fåglar har den en fickliknande förlängning - en gröda, där maten mjukas upp under påverkan av växtvätska. Körtelmagen har körtlar i sin vägg som utsöndrar magsaft.
Den muskulösa magen är utrustad med starka muskler och är fodrad på insidan med en kraftig nagelband. Mekanisk malning av mat förekommer i den. Matsmältningskörtlarna (lever, bukspottkörtel) utsöndrar aktivt matsmältningsenzymer i tarmhålan. De nedbrutna näringsämnena tas upp i blodet och distribueras till alla celler i fågelns kropp.
Hur lång tid tar det för fåglar att smälta maten? Små ugglor (små ugglor) smälter en mus på 4 timmar, en gråtorka på 3 timmar. Saftiga bär passerar genom tarmarna på spåntorn på 8–10 minuter. Insektsätande fåglar fyller sina magar 5–6 gånger om dagen, granätande fåglar – tre gånger.
Men absorptionen av mat och införandet av näringsämnen i blodet är inte frigöring av energi. Näringsämnen måste "brännas" i vävnadsceller. Vilket system är inblandat i detta? ( Lätta, luftiga väskor.)
– Musklerna måste vara väl tillförda med syre. Fåglar kan dock inte ge den nödvändiga mängden syre på grund av en stor mängd blod. Varför? ( Att öka mängden blod skulle öka fågelns massa och försvåra flygningen.)
Intensiv tillförsel av syre till vävnadsceller hos fåglar uppstår på grund av "dubbelandning": syrerik luft passerar genom lungorna både vid inandning och utandning och i samma riktning. Detta säkerställs av ett system av luftsäckar som penetrerar fågelns kropp.
För att blodet ska kunna röra sig snabbare krävs ökat blodtryck. Visserligen är fåglar hypertensiva. För att skapa högt blodtryck måste fåglarnas hjärta dra ihop sig med stor kraft och hög frekvens (tabell 5).

Tabell 5. Hjärtmassa och puls

Som ett resultat av oxidation (förbränning) av näringsämnen genereras energi. Vad går det åt? (Vi avslutar med att fylla i diagram nr 1).

Slutsats. En aktiv oxidativ process hjälper till att upprätthålla en konstant kroppstemperatur.
Hög kroppstemperatur säkerställer en hög nivå av ämnesomsättning, snabb sammandragning av hjärtmuskeln och skelettmusklerna, vilket är nödvändigt för flygningen. Hög kroppstemperatur gör att fåglarna kan förkorta utvecklingsperioden för embryot i det inkuberade ägget. Inkubation är trots allt en viktig och farlig period i fåglarnas liv.
Men konstant kroppstemperatur har sina nackdelar. Som? Vi fyller i diagram nr 2.

Så att hålla en konstant hög kroppstemperatur är fördelaktigt för kroppen. Men för detta måste du konsumera mycket mat, som du behöver komma någonstans. Fåglar var tvungna att utveckla olika anpassningar och beteendeegenskaper som gjorde att de kunde få tillräckligt med mat. Här är några exempel.
Därefter gör eleverna rapporter om ämnet "Hur olika fåglar får sin mat" (deras förberedelser kan vara läxor för den här lektionen).

Pelikanfiskare

Pelikaner fiskar ibland tillsammans. De hittar en grund vik, spärrar av den i en halvcirkel och börjar flaxa vattnet med sina vingar och näbbar, minskar gradvis bågen och närmar sig stranden. Och först efter att ha kört fisken till stranden börjar de fiska.

Ugglajakt

Ugglor är kända för att jaga på natten. Ögonen på dessa fåglar är enorma, med kraftigt vidgade pupiller. Genom en sådan pupill, även under dåliga ljusförhållanden, kommer tillräckligt med ljus in. Det är dock omöjligt att se byten – olika smågnagare, möss och sorkar – på långt håll i mörkret. Därför flyger ugglan lågt över marken och tittar inte åt sidorna, utan rakt ner. Men flyger du lågt kommer vingarnas prasslande att skrämma bort bytet! Därför har ugglan mjuk och lös fjäderdräkt, vilket gör dess flygning helt tyst. Det huvudsakliga orienteringsmedlet för nattugglor är dock inte syn, utan hörsel. Med sin hjälp lär sig ugglan om närvaron av gnagare genom att gnissla och prassla och bestämmer noggrant bytesplatsen.

Beväpnad med en sten

I Afrika, i naturreservatet Serengeti, observerade biologer hur gamar fick mat åt sig själva. Den här gången var maten strutsägg. För att komma till godbiten tog fågeln en sten med näbben och kastade den med kraft på ägget. Det starka skalet, som kunde stå emot näbbslagen av även så stora fåglar som gamar, sprack ur stenen, och ägget kunde avnjutas.
Det är sant att gamarna omedelbart knuffades bort från festen av gamarna, och han började arbeta på ett nytt ägg. Detta intressanta beteende noterades senare upprepade gånger i experimentet. De kastade ägg till gamarna och väntade för att se vad som skulle hända. Efter att ha märkt en delikatess, plockade fågeln omedelbart upp en lämplig sten, som ibland vägde upp till 300 g. Gamen släpade den i näbben i tiotals meter och kastade den på ägget tills den sprack.
En dag fick en gam falska hönsägg. Han tog en av dem och började kasta den på marken. Sedan tog han ägget till en stor sten och kastade det mot det! När detta inte gav det önskade resultatet började gamen desperat slå ett ägg mot ett annat.
Många observationer har visat att fåglar försökte dela alla äggformade föremål med stenar, även om de var enorma i storlek eller målade i ovanliga färger - grönt eller rött. Men de ägnade ingen uppmärksamhet åt den vita kuben. Forskare har också funnit att unga gamar inte vet hur man bryter ägg och lär sig detta av äldre fåglar.

Fiskgjuse fiskare

Fiskgjusefågeln är en utmärkt fiskare. När den ser en fisk, rusar den snabbt ner i vattnet och kastar sina långa vassa klor i offrets kropp. Och hur mycket fisken än försöker fly från rovdjurets klor så lyckas det nästan aldrig. Vissa observatörer noterar att fågeln håller den fångade fisken med huvudet i flygriktningen. Kanske är det en olycka, men det är mer troligt att fiskgjusen försöker fånga fisk på ett sådant sätt att den blir lättare att bära senare. I det här fallet är luftmotståndet faktiskt mindre.

Slutsats baserad på elevrapporter – den progressiva utvecklingen av hjärnan och ledande sinnesorgan (syn, hörsel) är förknippad med intensiv metabolism, hög rörlighet och komplexa relationer med miljöförhållanden.
Förklara nu varför fåglar har blivit utbredda i alla klimatzoner. Vilka är orsakerna till fågelvandring? ( Varmblodighet gör att fåglar inte är rädda för frost och förblir aktiva även vid mycket låga omgivningstemperaturer. Men bristen på mat på vintern tvingar dem att migrera till bättre utfodringsområden.)

I den här boken kommer skolbarn och unga naturforskare att hitta material för extralärande läsning, samt ytterligare och referensmaterial till en lärobok i zoologi.

De enskilda uppsatserna är inte kopplade till varandra, så det är inte nödvändigt att läsa hela boken i rad.

Boken introducerar läsaren till mångfalden av djurvärlden i Sovjetunionen och främmande länder. Längs vägen informeras om djurens betydelse i naturen och människans ekonomiska verksamhet.

En del av materialet presenteras i form av frågor och svar. Avsnittet "Berättelser om insekter" skrevs av kandidaten för biologiska vetenskaper Yu. M. Zalessky.

I tredje upplagan ändras och kompletteras texten på sina håll; Nödvändiga korrigeringar har gjorts och flera nya ritningar har lagts till. Kapitlet ”Zoologi i frågor och svar” har kompletterats med nya frågor; ordningen för deras fördelning ändras i enlighet med det zoologiska systemet.

J. Tsinger

Bok:

Hur insekter flyger

<<< Назад

Framåt >>>

Hur insekter flyger

De flesta insekter som bor på jorden har vingar. Det är sant att endast insekter i vuxna utvecklingsstadier har vingar. Som bekant flyger varken larver, nymfer eller puppor. Vissa insekter, som trollsländor, fjärilar, hymenoptera och skalbaggar, har fyra vingar, medan andra: flugor, myggor och vissa majflugor har två vingar. Varje insekt har sina egna flygegenskaper, var och en flyger på sitt eget sätt, men många av dem har något gemensamt i flygningen. Först och främst bygger deras flykt på att flaxa med vingarna – flaxande flykt.

Den enklaste vingklaffen är besatt av majflugor- de flaxar varje vinge uppifrån och ned och placerar den endast något i en vinkel mot luftflödet som strömmar mot dem. De mest komplexa vingflikarna har Diptera(myggor och flugor), samt Hymenoptera(bin, getingar, bevingade myror). Deras vingar flaxar så att änden av varje vinge, om insekten är orörlig, beskriver en åtta-siffra kurva i luften. När du flaxar nedåt är vingen nästan horisontell i början av slaget. När den går ner rör den sig samtidigt framåt, och längst ner vänder den sig så att den stiger upp och framkanten går upp och tillbaka. Sådana svängningar upprepas med stor frekvens. Varje vinge fungerar som en propeller.

Pilarna indikerar rörelseriktningen: A - sänkning av vingen (V-positionen visas med en prickad linje); B - vinglyft (position I visas med en streckad linje).

Nedan är samma vingpositioner på sinusoiden. Punkten är vingens framkant, linjen är vingplattan.

En sådan siffra på åtta kan bara observeras hos en stationär insekt när den slår med vingarna. Under flygningen, när insekten rör sig framåt, sträcker sig denna åttasiffra och änden av vingen beskriver en vågliknande kurva (sinusform).

Hymenoptera har fyra vingar, men de främre och bakre vingarna på varje sida av kroppen är sammankopplade i flykten med en speciell krok gjord av krokar, så att höger och vänster vingpar fungerar tillsammans som en vinge.

Flygkontroll hos insekter uppnås nästan uteslutande av deras vingar. Att ändra riktningen på det vingflapande planet påverkar ändringen i flygriktningen. Detta uppnår en förändring av flygningen till framåtrörelse, bakåtrörelse, flygning på ett ställe eller hängande i luften (”stående” flygning), stigande uppåt, sväng höger och vänster. Flugor är en av de smidigaste insekterna som flyger. De gör ofta plötsliga hopp åt sidan. Detta uppnås genom att plötsligt stänga av vingarna på ena sidan av kroppen - deras rörelse avbryts tillfälligt, medan vingarna på den andra sidan av kroppen fortsätter att svänga, vilket orsakar ett hopp bort från den ursprungliga flygriktningen.

Bin under flygning." class="img-responsive img-thumbnail">
Bin på flykt.

Insekter som majflugor kan också ändra flygriktning och styra något genom att ändra positionen på buken och stjärtfilamenten i dess ände.

När de flyger flaxar insekter väldigt ofta med vingarna, så ofta att enskilda vingflikar inte kan ses med det mänskliga ögat. Vi kan ofta höra ett bi eller en skalbagge surra under flygning. Vad betyder detta surrande?

Ljud är vibrationer i luften som vi fångar med öronen. Ju oftare luftvibrationerna är, desto högre tonhöjd har ljudet. Dyngbaggen slår upp till 87 vingslag per sekund, ljudet som uppstår är ett relativt lågt surr. När en mygga flyger gör den upp till 594 vingslag per sekund, vilket är anledningen till att ljudet från dess flygning är så högt och liknar ett gnisslande.

Frekvensen av vingfladder kan bestämmas av tonhöjden på ljudet de producerar. Du behöver bara ta hänsyn till att den högsta tonen motsvarar två gånger antalet vibrationer per sekund, eftersom varje flaxande av vingen ger två vågor av luftvibrationer.

Så till exempel kl honungsbi en hög ton motsvarar 440 dubbla vibrationer per sekund, dvs 220 slag per sekund. Faktum är att, som observationer visar, producerar ett bi i genomsnitt cirka 260 slag per sekund.

Olika insekter flaxar med sina vingar vid olika frekvenser när de flyger, och hos dipteraner och fjärilar ökar antalet klaffar med ökande lufttemperatur, medan frekvensen av vingklaffar hos hymenoptera och skalbaggar inte beror på temperaturen. Dagfjärilar slår mindre ofta med vingarna. Svalstjärten gör 5 slag per sekund, rutabaga - 6 och den sörjande fågeln - 10 slag per sekund. På en halv meters avstånd verkar fjärilarnas flygning helt tyst, men om en dagfjäril flyger nära ditt öra kan du höra ett mycket lågt ljud som produceras av dess vingar. Fjärilar slår oftast oftare med vingarna. Skopor(släktet Agrotis) gör 37–48 slag per sekund, och ocellerad hökmoth- 37–41 slag.

Hawkmoths, särskilt små tunghökar, producerar ett lågt brummande ljud som påminner något om en humla.

På toppen finns en märkbar våg som löper längs vingarna (från filmning). Nedan är den "stående" flygningen av en hökfjäril som suger nektar.

Humlan slår från 123 till 233 slag per sekund, och den vanliga getingen gör 165–247. En husfluga gör 147–220 slag per sekund. De som dock oftast slår med vingarna är myggorna, som ibland svärmar i luften i svärmar. Deras larver matas ofta till akvariefiskar - dessa är de så kallade blodmaskarna, knallröda rörliga maskar. Fiskare fäster dem på en fiskekrok och använder dem som bete för att fånga fisk.

Det håriga rycket gör från 196 till 494 slag per sekund, och andra representanter för denna stora familj av ryck producerar till och med upp till tusen slag per sekund.

Hur mycket energi behöver insekter förbruka för att flyga när de flaxar med vingarna så ofta! Hur ofta drar deras muskler ihop sig! Experiment har dock visat att ett bi som flyger efter en muta på ett avstånd av 3 kilometer, konsumerar endast 0,00035 gram socker. Ett bis skörd innehåller vanligtvis 0,02 gram nektar. Med en sockerkoncentration på 20 procent är denna mängd lika med 0,004 gram rent socker. Följaktligen, även på ett avstånd av 3 kilometer, är flygningen av ett bi ganska kostnadseffektiv, eftersom konsumtionen av bränd mat i form av socker inte överstiger 9 procent av belastningen.

Om vi ​​tar bin eller humlor och lägger dem i ett insektarium eller en stor glasburk täckt med gasväv ovanpå, kommer de efter 2–2,5 timmar att dö av hunger, eftersom de när de flyger kommer att använda all sin kraft och hela sin kraft matförråd. Om vi ​​lägger dem i en trång låda med hål där de inte kan flyga kommer insekterna att leva mycket längre och behålla förmågan att flyga.

Om vi ​​matar dem under det första experimentet kommer de inte att dö på länge. Flyg kräver mycket energi från insekten.

Det finns en filmkamera ("tidsförstoringsglas") med vilken du kan ta ögonblicksbilder i mycket hög hastighet. Om du filmar flygande insekter med 2000 eller 3500 bilder per sekund, och sedan ser filmen på skärmen med 16 bilder per sekund, det vill säga 125 respektive 219 gånger långsammare, kan du se alla rörelser av insekternas vingar och se hur de flyger.

Det visar sig att fjärilarnas flykt, särskilt de dagliga, skiljer sig mycket från flykten för andra insekter. De högra och vänstra vingparen närmar sig varandra över och under kroppen när de flaxar. Ovanför ryggen möts vingarna till och med ofta helt och träffar ibland varandra och ger ett ljud. Vingarna på höger och vänster sida flaxar samtidigt, eftersom framsidan och baksidan är förbundna med varandra och vanligtvis har en speciell krok för detta ändamål. När de närmar sig berör vingarna först med sina framkanter och sedan med hela sitt plan. Tack vare detta verkar vingarna pressa ut luften som är instängd mellan dem. Samma sak händer när vingarna möts under kroppen under nedåtgående. Dessutom, med en sådan långsam visning av en höghastighetsfilm, kan du se hur fjärilarnas vingar mjukt böjs, en våg löper längs deras vingar från framkanten till baksidan, och de verkar flyta och sakta rör sig vingar.

A - amiral; B - urtikaria.

Trollslända använder en mängd olika tekniker under flygning; sedan viftar hon med fram- och bakvingarna växelvis, går sedan plötsligt över till glidflygning på utsträckta, orörliga vingar, sedan slår hon igen med vingarna, men denna gång tillsammans med både fram- och bakvingar. Fall har observerats när en trollslända slår ett främre vingpar och håller det bakre paret lugnt utsträckt. Du kan ofta se en trollslända hänga orörlig i luften, som om den "står" och flaxar med vingarna på ett ställe. En trollslända kan också röra sig inte bara framåt, utan också bakåt under flykten, och efter att ha flytt byte (små insekter) kan den sväva uppåt en kort sträcka nästan vertikalt.

Aerodynamiker känner till ett fenomen som kallas fladdra. Dessa är skadliga vibrationer av vingen under flygning, som i höghastighetsflygplan kan nå farliga proportioner, så att vingarna till och med går sönder. Tekniker har letat efter sätt att dämpa dessa skadliga vibrationer under lång tid. Modeller av nya flygplan som testades dog, och testpiloter dog också, men under lång tid kunde konstruktörerna inte hitta den korrekta lösningen på problemet. Till slut var problemet löst: anti-fladderanordningen hittades. I framkanten i änden av varje vinge placerades en vikt (i det enklaste fallet tätades en blyvikt) - den dämpade skadliga vibrationer.

Insekternas flaxande flykt, och i synnerhet trollsländornas flykt, har också skadliga vibrationer. Genom århundradena har naturen utvecklat anordningar för att bekämpa fladder. Denna anpassning kommer tydligt till uttryck hos de flesta trollsländor. På varje vinge, i dess apikala del i framkanten, finns en mörk kitinös förtjockning - pterostigma eller vingocellus. Att ta bort detta öga, utan att beröva trollsländan förmågan att flyga, stör korrektheten av vingsvängningarna, trollsländan börjar fladdra. Experiment har visat den mekaniska betydelsen av dessa formationer som reglerar vingvibrationer. Titthålet visade sig vara en anordning som avlastar den flaxande vingen från skadliga vibrationer som fladder. Om denna betydelse av vingögat hos trollsländor hade varit känd innan tekniker uppfann en anti-fladderanordning för flygplan, då, genom att låna den från insekter, kunde en lång sökning ha undvikits.

Hos skalbaggar, när de inte flyger, täcker och skyddar de främre stela vingarna, eller elytra, de vikta bakre hinniga vingarna. Skalbaggar använder nästan aldrig sin elytra under flygning; elytran svajar bara något i takt med bakvingarnas flaxande. Under flygning håller skalbaggarna sin elytra i en viss vinkel mot varandra - i form av den latinska bokstaven V. Detta säkerställer lateral stabilitet hos skalbaggarna under flygning, precis som de V-formade upphöjda vingarna på ett flygplan säkerställer dess stabilitet när vändning. När planet vänder lutar det och ligger på ena vingen, medan den andra reser sig. Luften som strömmar på vingen pressar på dess yta och återför den till sin tidigare position, vilket rätar ut planet.

Skalbaggar från familjen bronzovok De flyger med sin elytra vikt och exponerar sina membranösa vingar underifrån. Flygningen av bronsfåglar är mycket manövrerbar.

De har den högsta flyghastigheten hökmalar Och hästflugor: De når hastigheter på 14 till 15 meter per sekund. Trollsländor flyger med en hastighet av 10 meter per sekund, dyngbaggar - upp till 7 meter per sekund, skav - upp till 3 meter per sekund, bin - upp till 6,7 meter per sekund.

En gång observerade de hur en stor trollslända höll jämna steg med ett plan som flög med en hastighet av 144 kilometer i timmen, och ibland till och med körde om det.

Insekternas flyghastighet är låg jämfört med fåglar. Om en humla gör 18 kilometer i timmen, så gör en kråka 50 kilometer, en stare 70 och en hassel 100 kilometer. Rekordhastigheten för ett propellerdrivet flygplan är 900 kilometer i timmen.

Men om man beräknar hastigheten med vilken en humla, en swift, en stare, en kråka och ett flygplan rör sig framåt över en sträcka som är lika med längden på sin egen kropp, visar det sig att den relativa hastigheten kommer att vara minst för flygplan och den högsta för insekter.

<<< Назад

Framåt >>>

Stora fåglar som kan glida bra använder endast vingflaggande ibland för flygning i varmt väder, och använder stigande strömmar av uppvärmd luft för att upprätthålla en stabil flygning. Dessa klaffar, plus fågelns välutvecklade löparben som används för startkörning, gör att den kan få den hastighet som krävs för att vingarnas lyftkraft ska spela in. Småfåglar och insekter använder sina vingar nästan hela flygtiden och med en relativt konstant flaxande frekvens. Deras vingar fungerar som en propeller med en omedelbart variabel stigning till den motsatta vid slagens yttersta punkter, när de lyfter längs en speciell bana och vid höga anfallsvinklar, mer framåt-bakåt än upp-ned, vilket är nödvändigt för att skapa dragkraft framåt och uppåt, vanligtvis lyft mot vinden. Och de flyger oftast korta sträckor...

I kombination med vingarnas flexibilitet och en tillräcklig flaxande frekvens under drift av flaxande vingar skapas en virvel, turbulent våg av en viss struktur. Virvlarna för en sådan våg i processen med horisontell flaxande flygning skapas av oscillerande vingar i motsatta faser av flaxande, och den resulterande vågen från dessa virvlar bidrar till deras flygning. I processen med konstanta svängningar fångas vågen av virvlar som skapas av vingarna i dess motfas av vingarna och trycker dem som luftfjädrar, och på grundval av denna aerodynamiska resonans inträffar den ytterligare flygningen av dessa flygande varelser efter start.

Vid resonansen av en sådan aerodynamisk oscillerande krets, som består av musklernas energi som vibrerar vingarna (pumpande energi); från oscillerande vingar, som skapar ett slags fjädrar i form av virvelvågor som exciteras av vingarna; från virvlarna som flyger från vingen och, i motfas av den aerodynamiska resonansen, dessutom trycka vingarna och skapa den lyftkraft som krävs för en insekts eller fågels flygning. Utan en sådan oscillerande krets avstämd till aerodynamisk resonans kommer ekonomisk flaxande flygning att vara omöjlig!

Det är denna YTTERLIGARE tryckning av den genererade vågen av den exciterade miljön av det oscillerande systemet, tillsammans med den aerodynamiska formen på själva oscillerande kretsen, som är kärnan i den ekonomiska driften av ett sådant aerodynamiskt oscillerande system! Det är bara viktigt att skapa en sådan våg och kunna ställa in den oscillerande kretsen till resonans med drivkraften och den exciterade vågen av mediet med minimal energiförbrukning, vilket undviker separationen av själva oscillerande systemet för dess goda och stabila funktion.

Genom att utvecklas under hundratals miljoner år har insekter skaffat sig en ganska avancerad och samtidigt relativt enkel apparat för att flyga i luften. Genom att reglera luftflödena som skapas av vingarna ändrar insekten, som en helikopter, flygriktningen, vilket skapar den nödvändiga dragkraften för horisontell flygning, för vilken något mindre energi redan spenderas i enlighet med lagarna för klassisk aerodynamik, eftersom pga. till sin lätthet och ringa storlek, används den i viss mån lyftkraften hos deras välflygande luftskrov.

Flygande skalbaggar använder också elytra för horisontell flygning, när de fungerar som vingarna på ett flygplan, och insektens flaxande vingar är som propellrar, och genom att kontrollera riktningen för alla aerodynamiska krafter, insekternas manövrar i luften, och alla borsten och ojämnheterna på ytan av vingarna och elytra arbetar för att bilda den nödvändiga turbulensen för kontinuerligt luftflöde, vilket säkerställer en stabil och ekonomisk flygning. Vissa skalbaggar har också elytra som flaxar lite, vilket skapar ytterligare lyft.

Många certifierade specialister inom flygområdet kände inte till dessa subtiliteter under lång tid och förstår dem fortfarande inte helt. Men det tog naturen tiotals miljoner år att sätta upp en sådan aerodynamisk resonansoscillerande krets, och idag, för att skapa ett pålitligt flygplan med flaxande vingar för mänsklig flygning, är det nödvändigt att utföra många experiment, bygga mättabeller och härleda en viss vetenskaplig algoritm för att tillämpa vetenskaplig forskning i praktiken. Även före andra världskriget lanserade tyska flygplansdesigners framgångsrikt små, lätta ornithoptrar med ett vridet gummiband för att driva.

Den berömde aerodynamikern Alexander Lippisch var också intresserad av detta, och 1930 lyckades Eric von Holst bygga en ornithopter, på vilken han installerade en förbränningsmotor och den flög på en lång lina tills bränslet tog slut. Kiselyov-svänghjulet, byggt vid Moscow Aviation Institute, flög också på linjen. Men hittills har ingen lyckats skapa ett pålitligt flygplan med flaxande vingar för mänsklig flykt...

Folk föreställer sig ofta ett svänghjul som en anordning som kan lyfta nästan vertikalt och till och med sväva i luften som en helikopter. Det är en vanföreställning. Ett svänghjul är ett flygplan som kan flyga under en relativt lång tid utan att sjunka med hjälp av flaxande vingar. Och hur det lyfter - med hjälp av en bogserbåt, med hjuldrift, med hjälp av en jetmotor, eller helt enkelt från en upphöjd position med hjälp av pilotens ben, som Lilenthal gjorde med sina vingar, gör det inte materia överhuvudtaget. Det viktiga är att med en sådan enhet kan du flyga som en fågel!

Det är klart att en örn inte kan flyga i ett lugn utan hjälp av benen, och en albatross, om den inte är på en kulle, kan springa tiotals meter i ett lugn innan den stiger till vingen! Av denna anledning landar inte svalor och hassvalar på marken alls, men de är bra flygare!

Ibland frågar de hur snabbt du ska slå med vingarna.

Hastighet är vägen att gå mot tiden. Vilken hastighet talar vi om i den oscillerande processen?

Även om vi kan säga det i planeringshastigheten.

Svängningarnas frekvens beror på frekvensen av naturliga svängningar i hela ving-luftsystemet, och med resonans av det mekaniska svängningssystemet som sådant kan flaxningsfrekvensen ändras mycket lite. Detta kommer att bero på hastigheten på luftflödet runt vingen, såväl som på vingens elasticitet och flexibilitet och när andra parametrar i hela oscillerande systemet ändras. Det är därför en sådan resonans kallas parametrisk, för när vissa parametrar ändras ändras andra parametrar i hela oscillerande systemet. Du kan också ändra amplituden på vingsvängningarna för att öka vingens hastighet i det mötande luftflödet för att öka dess lyftkraft, så långt som själva mekanismen, vingmaterialet och flygförhållandena tillåter.

Och eftersom varje oscillerande system har sin egen kvalitetsfaktor för dämpning och fungerar beroende på frekvensen och kraften hos drivkraften, på vingmaterialets elasticitet och styvhet, på kraften hos drivkraften för uppkomsten av resonanssvängningar, då parametrarna för hela oscillerande systemet kan ändras. Alla dessa parametrar, förresten, kan också ändras, det vill säga om vissa parametrar ändras i ett oscillerande system, kallas resonansen hos ett sådant oscillerande system parametrisk.

Nu om de nödvändiga flaxande ansträngningarna för flaxande flykt. Ibland räcker det med att titta på vilka anfallsvinklar tuppen tar av mot staketet, så under en kort stund kan även tuppar lyfta från stillastående upp på ett högt staket, men jag har inte sett dem flyga bra, vilket betyder han har inte tillräckligt med styrka för horisontell flygning, men han springer med hjälp av vingarna snabbare än utan dem. Han FLYGER trots allt upp på staketet och just tack vare vingarnas flaxande! Och när han springer hjälper han sig själv med vingarna och springer snabbare och manövrar bättre. Men en orre eller tjäder kan flyga ganska långt efter en nästan vertikal start, och deras vinge "står aldrig parallellt med marken" under start!

När man glider ett flygplan eller en fågel, såväl som under "tomgång", den mest ekonomiska horisontella flaxande flygningen med glidhastighet med god aerodynamik för hela vingsystemet, förvandlas dess motstånd till den nödvändiga lyftkraften för en sådan flygning, just av denna anledning , när du ändrar vissa parametrar i flaxande läge, kan flyghastigheten vara ännu lägre än under glidning. Detta beror på förmågan i detta läge att hålla kvar luft på vingarnas bärande yta utan att störa flödet.
Det är klart att ett sådant svänghjul inte kommer att kunna sväva som en trollslända på ett ställe, men för ekonomisk horisontell flygning är det ganska lämpligt.

Om banan över tiden är hastighet, så täcker vingen, som rör sig längs en sinusform under flaxningsprocessen, ett större avstånd på samma tid än fågelns kropp. Och eftersom vingen färdas ett större avstånd samtidigt, betyder det att hastigheten på vingen i luftflödet som strömmar runt den har ökat och följaktligen har dess lyftkraft ökat!

För att förstå hur vingen beter sig i "tomgångsläget", det mest ekonomiska flygläget för en lugnt flygande fågel, ta bara en plywoodskiva, cirka 100 x 50 cm, vid den smala kanten i en utsträckt hand mot vinden, som om det var din vinge, och växelvis ändra vinkelattacken, försök att hålla den horisontell mot marken.

I god vind kommer du knappast att kunna hålla handen i horisontellt läge, utan du kommer att få nästan oscillerande, flaxande rörelser! Här är ett specialfall av parametrisk resonans! Och om du fixerar en fem meter lång relativt tunn men stark bräda i bakrutorna på en bil och i olika hastigheter, lutande ut genom fönstret med ett fäste, försök att böja den på tvären en meter från fönstret och ändra vinkeln av attack i takt med dina egna vibrationer, vad får du? Samma flaxande rörelser, bara med ett mer elastiskt oscillerande system. Om ena änden av brädan i fönstret är styvt fixerad, och i det andra fönstret är brädan fixerad i en fjäderupphängning med dynamometeranordningar, kan du även på en bräda utan speciell profil se en kraftig minskning av vikten på bräda under olika vibrationslägen. Kan du gissa hur en sådan bräda kommer att fungera med en aerodynamisk vingprofil? Förresten, vid en viss hastighet kan kritiska lägen dyka upp och brädan kommer att gå sönder...

Fåglar gör detta i det mötande flödet med glidhastighet, men flyger UTAN ATT MINSKA, eftersom i detta fall vingen i varje ögonblick av flaxandet behåller sin lyftkraft, och har för detta ändamål den nödvändiga anfallsvinkeln och tillräcklig hastighet i detta mötande luftflöde , eftersom vingen passerar längs en sinusformad längre bana än en fågel!

När en mås i GLADING FLIGHT börjar ändra anfallsvinkeln på sina vingar, får den de nödvändiga vibrationerna på sina vingar för en stabil horisontell flygning!

Detta beror på det faktum att dess vingar färdas ett större avstånd i en sinusform än dess kropp, som rör sig i en rät linje, och vägen ett tag är hastighet, vilket betyder att vingens hastighet har blivit större på grund av detta och lyftkraften på vingarna har ökat i jämförelse med flygning utan att flaxa och fågeln flyger utan att gå ner, spenderar nästan ingen energi på flygningen på grund av den höga kvaliteten på vingen och den nästan fullständiga frånvaron av drag! Men hastigheten både i glidflygning och i flaxande flygning är SAMMA! Och dessutom utan drag!

Men när en fågel behöver flyga snabbare kan den i viss mån förändra både frekvensen, ansträngningen på flaxandet och amplituden på flaxandet, vilket skapar en framdrivande effekt på vingarna på grund av fjädrarnas elasticitet och tvärelasticiteten av vingstrukturen!

Förresten, i det här fallet uppträder både frontmotstånd och luftmotstånd, vilket kräver avsevärd ansträngning och därför betydande energikostnader. Det är ungefär detsamma som att gå i ett lugnt tempo och sedan springa snabbt. Förresten, när man går och springer, fungerar en persons ben också som ett oscillerande system och även i det parametriska resonansläget, om någon fortfarande inte visste detta...

Och musklerna, både under flygningen av fåglar och insekter, och när en person går, svänger bara pendeln och GER pumpenergi för att sätta igång oscillerande systemet för att utföra det nödvändiga arbetet!

I svänghjulets säte håller piloten handtagen för att BLADA vingen och genom att ändra anfallsvinkeln till resonansen av vingarnas vibrationer, och till och med svänga vingarna med fötterna, kan du få tillräcklig lyftkraft och dragkraft för horisontell flygning !

För att minska energin som läggs på att hålla vingarna i ett uträtat tillstånd har albatrossen förresten ett speciellt ben i axelleden, som när vingarna sprids passar in i axelbenets skåra, vilket gör vingen mer styv och elastisk. Detta gör att han kan spendera mindre energi på att hålla sina vingar utspridda, spendera dem bara på kontroll för att upprätthålla flyg och manöver.

Och på vingarna av en trollslända finns det en kitinös tätning, som kallas pterostigma, om denna tätning försiktigt skärs av, ökar vingarnas vibrationsfrekvens och vingen börjar kollapsa, eftersom den naturliga vibrationsfrekvensen hos vingarna vinge och frekvensen av musklerna som styr vingarna sammanfaller inte längre och denna obalans leder till att hela det balanserade systemet som är nödvändigt för dess fullständiga, stabila och säkra flygning förstörs.

Enligt min mening är allt elementärt enkelt och tydligt...

Om du gillade något här, och du har lust och möjligheter att lägga upp det för vidare distribution, är det inget som hindrar dig och för att göra detta behöver du bara klicka på knappen \Lägg upp meddelande\ nedan, om du är registrerad på webbplatsen ...
Stort tack till alla som publicerade meddelanden om mina artiklar och överförde sina poäng till mig för att jag tillkännagav artiklar om ett ämne av intresse för dig!

TACK SÅ MYCKET!!!

Tack för att du läser och bryr dig!!!

Fåglar. Vingen bör anses vara den viktigaste morfologiska anpassningen till luftmiljön.

Vinge- det här är bärplanet, som bildas av flygfjädrarna. Det finns 11 1:a ordningens svängfjädrar på fingrar och handleder, och 12 2:a ordningens svängfjädrar på underarmen. Basen för flygfjädrarna är en styv stång, till vilken hullingarna som utgör fläkten är symmetriskt fästa på båda sidor.

För att vingen ska generera lyft måste fågeln få starthastighet. Därefter fördelas luftflödet relativt vingens plan på ett sådant sätt att ett ökat lufttryck skapas under vingen. Ovanför vingens övre yta rör sig luften snabbare, vilket resulterar i ett relativt vakuum. En lyftkraft uppstår, som fågeln manipulerar genom att ändra anfallsvinkel, vingområde och bromsa med stjärtfjädrar.

Rörelsehastigheten i luften upprätthålls på olika sätt. Olika fåglar utvecklar olika hastigheter i luften. Det beror på vingarnas storlek och form, fågelns förmåga att ändra formen på vingen under flygning, på frekvensen av vingslag och även på fågelns förmåga att använda energin från luftströmmar. Det är vanligt att särskilja flera typer av flyg: flaxande, glidande (svävande), svävande flygning.

Viftande flyg antar att fågeln har korta och måttligt breda vingar och välutvecklade bröstmuskler, som en duva. Massan av bröstmusklerna kan nå 30-40% av kroppsvikten. Vingslagsfrekvensen för en duva är ungefär 2 slag per sekund, hos större fåglar är det mindre frekvent. Fåglar använder svansen och delvis vingarna som broms.

En fågels fjäderdräkt spelar en viktig roll för att organisera flygningen. Det gör kroppen strömlinjeformad och absorberar påverkan av luftströmmar. När de trycks stängs svängfjädrarna på grund av sammanlåsning av krokar och spår och bildar ett relativt styvt lastbärande plan av vingen. När vingen reser sig öppnas fjädrarna, vilket resulterar i en kraftig minskning av luftmotståndet. Vid landning slutar fågeln att flaxa med vingarna och hålla dem i önskad vinkel.

I den sista delen används stjärtens styrfjädrar och vingens svängfjädrar som broms, som vecklas ut med sin bukyta nästan vinkelrät mot rörelseriktningen.

Planerar flyg. Vid segelflyg använder fåglarna energin från luftströmmar. Fåglar har ett stort vingområde antingen på grund av längden (fregattfågel) eller på grund av längd och bredd (örnar). När en fågel glider, tar vingen sin maximala längd och är placerad inom rörelseplanet i en vinkel på 90° i förhållande till kroppens längdaxel. När de glider, rör sig fåglar utan att förlora höjd eller till och med få höjd med minimal energiförbrukning. Minskning under förångning är också möjlig utan extra energiförbrukning på grund av nedåtgående luftflöden.

Fåglar som örnar, drakar och, i mindre utsträckning, kråkor, använder energin från stigande och nedåtgående luftströmmar när de glider. Jordytan värms och kyls ojämnt. Varmare luft undanträngs av kall luft, vilket resulterar i vertikala rörelser av luftmassor. Dessutom förekommer luftrörelser i horisontalplanet. I bergsområden träffar horisontellt rörliga luftströmmar ett hinder (bergssluttning) och stiger uppåt.

Hos sjöfåglar (albatrosser, fregattfåglar) skiljer sig flygningen något från glidflyget för fåglar som lever på land.

De har långa och smala vingar (i fregatten och albatrossen upp till 4 m) med en ganska stor kropp. Fåglar drar fördel av vindbyar som uppstår ovanför vågorna. Med hjälp av mötande luftströmmar vinner fåglarna höjd. De svänger sedan 180° och glider i hög hastighet nedåt med sina bakåtböjda vingar och tappar höjd. Detta följs av en sväng i en bred båge med vingarna utsträckta framåt mot luftflödet. Liknande manövrar är tillgängliga för landfåglar. Men albatrossen svävar också periodvis över vågorna på grund av luftströmmar som stiger upp från vattenytan, precis som landfåglar gör.

Svävande flygning. Denna typ av rörelse i luften verkar vara den mest energikrävande. För att stanna på plats och inte tappa höjd måste fåglarna samtidigt skapa ett större lyft och dämpa linjära rörelser genom att bromsa. Under svävande flygning slår fåglarna med vingarna med hög frekvens (cirka 50 klaffar per sekund). Hos sådana fåglar (tornfalk, kolibri) har musklerna som rör vingen en mycket stor massa. Enbart bröstmusklerna kan ha en massa som är 1/3 av den totala kroppsmassan. Drivkraften skapas av en lätt och mycket rörlig vinge, som domineras av långa och relativt styva flygfjädrar av 1:a ordningen. Fåglar som använder svävande flyg har inte 12 svängfjädrar av andra ordningen, utan bara 6.

Däggdjur. Rörelse i luften är ett sällsynt fenomen hos däggdjur. Fladdermöss är de mest anpassade för att flyga. Dessa djur rör sig osäkert på marken (mer exakt, längs de vertikala ytorna av träd och grottor), men rör sig mästerligt i luften. Vissa arter (till exempel långvingen) utvecklar hastigheter på upp till 35-40 km/h under flygning över korta avstånd.

Fladdermöss, eller chiroptera (Chiroptera), har ett stort flygande membran. Det är ett hudveck mellan frambenen, bålen och bakbenen, samt mellan frambenens tår, bålen och svansen. Flygmembranet drivs av hypertrofierade bröstmuskler och framben. Bland fladdermöss, beroende på strukturen på deras flygmembran, delas fladdermöss in i skarpvingade, långvingade, bredvingade och trubbiga fladdermöss. Biomekaniken för fladdermössens rörelser i luften skiljer sig inte i grunden från fåglarnas.

Hos fladdermöss kan samma tre typer av flygning observeras som hos fåglar: flaxande, svävande (fladder) och glidning.

Förutom fladdermöss är rörelse i luften tillgänglig för flygande ekorrar, apor och några andra små djur som leder en trädlevande livsstil. Bland de ekorrar som använder luften för linjära rörelser är de mest kända den nordliga flygekorren och jätteflygekorren. Den senare, trots sin avsevärda storlek (kroppslängd 40-50 cm, svanslängd upp till 60 cm), även om den inte är kapabel till verklig flygning, täcker ändå, på grund av glidning, avstånd på upp till 500 m. I detta fall, ekorren flyttar från ett högt träd till ett annat. På grund av sådan förflyttning undviker gnagaren farliga grannar på marken och byter matplats utan att gå ner till marken. Från hälarna till handlederna har flygande ekorrar breda membran som sträcker sig längs kroppen, som vid hopp skapar ett bärande plan med en ganska stor yta.

Den nordliga flygekorren är mindre. Längden på kroppen överstiger inte 25 cm, svansen - 18 cm. Denna ekorre flyger dock lätt från träd till träd med en låg hastighet på cirka 100 m/min. Trots att en sådan flygning är passiv till sin natur, tillåter den ändå ekorrar att lösa livsproblem: fly från rovdjur, hitta sexpartners och utveckla nya matresurser.

Fisk. Fiskarnas flykt är ett ännu ovanligare fenomen än däggdjurens flykt. Dess effektivitet kan dock vara jämförbar med fåglarnas flygning.

Fiskar använder sina bröstfenor för att glida i luften. Sålunda, när de är rädda, hoppar flygande fiskar, på grund av bålmusklernas kaströrelse, musklerna i stjärtstången och det intensiva arbetet med det nedre bladet på stjärtfenan, upp ur vattnet och flyger avstånd i luften som tillåter dem för att bli av med sina förföljare.

På vattenytan arbetar den flygande fisken med sin svans under ganska lång tid och utvecklar stor dragkraft, vilket gör att den kan övervinna tyngdkraften. Flyghastigheten för dessa små fiskar överstiger hastigheten för deras förföljare (tonfisk, svärdfisk), och avstånden de flyger når flera hundra meter.

Andra fiskarter, som fiskar, kan inte bara glida utan också utföra komplexa manövrar i luften. Fingervingen stiger upp till vattenytan och glider längs den med en hastighet av 18 m/s. Fisken får så hög hastighet tack vare stjärtfenans sicksackrörelser med ett hypertrofierat underblad.

Fingervingens flyghastighet är jämförbar med hastigheten för moderna sjöfartyg och är ofta 60-70 km/h. Ett kraftigt svansslag lyfter fisken upp i luften till en höjd av 5-7 m. Fingervingen flyger i luften upp till 200 m, med hjälp av luftströmmar. Fisken kan vid behov ändra flygriktningen på grund av stjärtfenans rörelser. Den har också oscillerande rörelser av sina bröstfenor.