Как летает шмель. Почему шмель летает? Доказательная база от ученого-физика

Шмель относится к перепончатокрылым насекомым, во многих отношениях является близким родственником медоносных пчел. В природе насчитывается примерно 290 видов шмелей. Это одно из самых холодостойких насекомых.

Шмель может разогревать своё тело до 40 градусов за счет постоянного и быстрого сокращения грудных мышц. При этом его температура может превышать температуру окружающего воздуха на 20-30 градусов. Эта особенность позволяет шмелю вылетать для сбора нектара раньше конкурентов, когда еще не прогрелся воздух.

Еще в прошлом веке появился парадокс, в котором доказывалось с точки зрения биологии и физики, что шмель не способен летать. В расчетах математических ошибок не было. Тем более, что математика неплохо описывала полеты пчел, бабочек и других насекомых.

Главная ошибка расчетов объясняется тем, что проведены они были в самом начале развития науки аэродинамики. Учёный применил к полету шмеля формулы для вычисления подъёмной силы самолетов, в итоге чего получил парадоксальный результат и сделал вывод, что шмель не способен летать, но летает, нарушая законы физики.

Еще одна ошибка в том, что ученый проделал все эти вычисления, так как не мог понять, что самолет, в отличие от шмеля, крылышками не машет. У шмеля механика полёта совершенно другая, и к самолетам она не подходит.

Почему шмель летает вопреки расчетам - стало аргументом в пользу бессилия науки. Но наука и техника развивались. Полет шмеля и движения его крыльев удалось заснять на камеру, потом просмотреть в замедленном режиме, изучить траекторию движения крыльев.

Оказалось, что при очень большой частоте движений крыльев у их краев образуются завихрения воздуха, которые убираются при завершении взмаха крыла. В завихрениях имеется разность давлений воздуха, которая и создает подъемную силу. На этом же принципе основан полет многих мух. Бабочки не умеют сбрасывать завихрения, но они умеют, в отличие от шмеля, планировать.

За один час полета шмель пролетает расстояние, превышающее его длину примерно в 10000 раз. Это означает, что человек со средним ростом в 180 сантиметров должен был бы пробежать за час 180 километров.

Самый крупный из шмелей живет в Центральной Америке. У взрослой самки длина тела может достигать до 3,2 сантиметров, а размах ее крыльев может быть и около 5 сантиметров.

Один из самых маленький шмелей - изменчивый шмель, живущий в Центральной Европе. Длина тела у взрослой самки всего лишь от 1,6 до 1,8 см, а размах крыльев изменчивого шмеля не превышает 3 сантиметров.

Узнать, почему шмель летает, удалось относительно недавно. Принципы его полета нельзя использовать для разработки самолетов. Но, возможно, их можно использовать для проектирования вертолетов с гибкими лопастями. Будущее покажет.

Рождение этой легенды относится к началу 20 века, когда один ученый рассчитал подъёмную силу крыльев шмеля. Но почему был выбран именно шмель? Дело в том, что шмель имеет малые крылья относительно массы и размеров собственного тела. Именно в этом и заключается особый интерес, а может ли шмель летать?
Шмель относится к перепончатокрылым насекомым, во многих отношениях является близким родственником медоносных пчел. В природе насчитывается примерно 290 видов шмелей. Это одно из самых холодостойких насекомых.
Шмель может разогревать своё тело до 40 градусов за счет постоянного и быстрого сокращения грудных мышц. При этом его температура может превышать температуру окружающего воздуха на 20-30 градусов. Эта особенность позволяет шмелю вылетать для сбора нектара раньше конкурентов, когда еще не прогрелся воздух.
Еще в прошлом веке появился парадокс, в котором доказывалось с точки зрения биологии и физики, что шмель не способен летать. В расчетах математических ошибок не было. Тем более, что математика неплохо описывала полеты пчел, бабочек и других насекомых.
Главная ошибка расчетов объясняется тем, что проведены они были в самом начале развития науки аэродинамики. Учёный применил к полету шмеля формулы для вычисления подъёмной силы самолетов, в итоге чего получил парадоксальный результат и сделал вывод, что шмель не способен летать, но летает, нарушая законы физики.
Еще одна ошибка в том, что ученый проделал все эти вычисления, так как не мог понять, что самолет, в отличие от шмеля, крылышками не машет. У шмеля механика полёта совершенно другая, и к самолетам она не подходит.
Почему шмель летает вопреки расчетам - стало аргументом в пользу бессилия науки. Но наука и техника развивались. Полет шмеля и движения его крыльев удалось заснять на камеру, потом просмотреть в замедленном режиме, изучить траекторию движения крыльев.
Оказалось, что при очень большой частоте движений крыльев у их краев образуются завихрения воздуха, которые убираются при завершении взмаха крыла. В завихрениях имеется разность давлений воздуха, которая и создает подъемную силу. На этом же принципе основан полет многих мух. Бабочки не умеют сбрасывать завихрения, но они умеют, в отличие от шмеля, планировать.
За один час полета шмель пролетает расстояние, превышающее его длину примерно в 10000 раз. Это означает, что человек со средним ростом в 180 сантиметров должен был бы пробежать за час 180 километров.
Самый крупный из шмелей живет в Центральной Америке. У взрослой самки длина тела может достигать до 3,2 сантиметров, а размах ее крыльев может быть и около 5 сантиметров.
Один из самых маленький шмелей - изменчивый шмель, живущий в Центральной Европе. Длина тела у взрослой самки всего лишь от 1,6 до 1,8 см, а размах крыльев изменчивого шмеля не превышает 3 сантиметров.
Узнать, почему шмель летает, удалось относительно недавно. Принципы его полета нельзя использовать для разработки самолетов. Но, возможно, их можно использовать для проектирования вертолетов с гибкими лопастями. Будущее покажет.

Разоблачаем! Шмель летать не должен? November 30th, 2016

Родилось такое утверждение в начале XX века, когда бурно развивалось самолетостроение. Ученые того времени применяли к насекомому условия полетов по законам аэродинамики (вычисления силы, предназначенной для подъема в воздух тяжеловесных лайнеров).

Почему выбор пал на мохнатое насекомое? У шмеля относительно грузной массы тела маленькие по размеру крылышки. Это и привлекло внимание ученых.

Математические исчисления подходили для пчел, мух, бабочек, а вот к шмелям это применение по законам физики оказалось невозможным. Загадочное насекомое опровергало все математические выводы ученых. Что они сделали? Попытались вписать шмелиный полет к формулам, исчисляющим подъемную силу авиалайнера, забыв о том, что самолет не умеет махать крыльями.

В итоге, получив парадоксальный вывод о невозможности полета земляной пчелы, ученые заявили, что «шмель летать не может, но летает, нарушая законы физики». Но мохнатое насекомое физику не изучало и на лекциях не сидело. Ежедневно шмелики, радостно гудя крыльями, показывали, насколько наука бессильна.

Почему шмель летает?

Наука развивалась. Полет насекомого, то, с какой скоростью и как именно оно летает, удалось досконально снять на камеру. Взмахи крыльев просматривали в замедленном темпе, изучали траекторию движения. Какие выводы получили?

При интенсивной работе крылышек, их края образуют воздушные завихрения. Завихи убираются, как только крыло перестает взмахивать.
Эти завихрения воздуха обладают различной плотностью воздушного потока.

Разница в давлении воздуха создает силу подъемную, которая и поднимает бомбуса в воздух.

Та же бабочка или комар не могут сбрасывать воздушные завихрения, их полет заложен на планировании в потоке воздушных масс. Шмель летает вопреки законам аэроанализа, ведь его работающие крылышки рождают большую аэродинамическую силу. А возвратно-поступательные взмахи крыльев делали исследования передвижения насекомого слишком сложными и непредсказуемыми для аналитики.

Аэродинамическая поверхность с подвижной амплитудой генерирует гораздо большую подъемную силу, чем жестко фиксированное крыло. И крылышки шмеля создают одновременно не только возвратно-поступательные, но и ритмически-колебательные движения (за секунду крыло бомбуса совершает 300-400 таких взмахов).

Доказательную базу привела в середине XX века женщина-физик из Корнельского университета Чжэн Джейн Ван (Jane Wang). Она потратила много часов, моделируя за сверхмощным компьютером схему движения вихревых потоков, создаваемых шмелиными крыльями, и сделала окончательный вывод: «Шмель не нарушает аэродинамические законы. Его полет зависит от крыльевых завихрений. А при полете самолета воздух обтекает его».

Чжэн отметила, что миф о полете земляной пчелы - это следствие неграмотного понимания инженерами-авиаконструкторами нестационарной газово-вязкой динамики.

Лайнер, выстроенный со строгим соблюдением шмелиных пропорций, никогда бы не взлетел. Принципы работы крыльев земляной пчелы невозможно применить для авиастроения. Но в будущем, если появится модель вертолетов с гибкими, эластичными лопастями, полет шмеля пригодится авиаконструкторам!

источники

Вы их больше слушайте, этих говорунов))) Начнем с того, что шмели летают. Если летают, значит, могут.

Байку про шмелей я слышал еще в школьные годы, когда занимался авиамоделизмом. Шмель не может летать, как самолет. Расчеты подъемной силы для самолетов неприменимы к шмелю. Его крылья не являются аэродинамическими плоскостями, которые создают подъемную силу за счет встречного потока воздуха. Если крылья шмеля жестко закрепить, он не сможет разогнаться до такой скорости, чтобы взлететь. Но он летает по другим принципам. Подъемная сила создается двумя парами крыльев, которые взаимодействуя, описывают этакие восьмерки. В этом смысле шмель летает подобно вертолету. И укладывается во все аэродинамические формулы. Просто это другие формулы, отличные от самолетных или планерных)))

По законам физики шмель не может летать, потому что площадь его крыльев слишком мала, чтобы поднять его увесистое тело от земли. Но я видела как шмели летают, с цветка на цветок. Может эти шмели на диете сидят?

Шмель не может летать потому, что по законам физики и аэродинамики размер площади его крыльев не может создать той подъемной силы, которая необходима для отрыва его толстенького тельца от поверхности листа или земли. А он летает наперекор всем известным человеку законам. Может это и не парадокс вовсе а просто шмель представитель какой то другой, более рзвитой цивилизации

Мне история с полетом шмеля почему-то сразу напоминает историю из жизни греческих философов рассказанную Пушкиным:

Как же шмель не может летать, если каждое лето мы легко убеждаемся в обратном. Летает и еще как! Были конечно рассказы про непризнанного гения аэродинамики, который любопытства ради посчитал подъемную силу крыльев шмеля и пришел к выводу, что ее недостаточно чтобы поднять упитанное тело в воздух. Я эти формулы не знаю, но верю, что пользовался тот ученый неверными. Ведь считал он в 20 годах прошлого века, а тогда аэродинамика была в поре становления - раз, и не учитывал он скорость взмахов крыльями - два, а также создаваемые при этом завихрения и их гашение-сбрасывание на верхней траектории взмаха -три. Умеет все-таки шмель летать и это прекрасно!

Есть такое мнение среди научных деятелей, что согласно законам аэродинамики шмель не должен летать. Но такой вывод сделали согласно уравнениям аэродинамики, которые используют при расчте подъмной силы самолтов, а полет шмеля происходит при других числах Рейнольдса и не нарушает никаких законов. Все просто.

Некоторые ученые считают, что шмель не должен летать, и об этом свидетельствуют законы аэродинамики. Но на самом деле, шмель летает благодаря абсолютно другим физическим явлениям, поэтому никаких законов его полет не нарушает.

Наверное, шмель - это иноплянетянин! Раз вопреки всем законам физики берет и летит!

А если серьезно - люди много чего говорят... Нужно умнее быть и не слушать всякую чепуху. Тем более тогда, когда каждый из нас своими двумя глазами каждый летний сезон лицезреет обратное!

Еще много неизведанных загадок стоит перед учеными. В соответствии с законами физики и аэродинамики шмель летать не должен. Но, как всем известно, шмель очень хорошо летает. Матушка природа все предусмотрела. А ученым еще только предстоит найти очередное научное объяснение.

Если шмель не может летать, значит, он приболел или лишился своих небольших по площади, но очень подвижных крылышек, способ функционирования которых тщательно исследовался учными (почитать можно здесь). Как видим, полт осуществляется за счт вращения - возникающей силы достаточно, чтобы поднимать, удерживать в воздухе и перемещать даже такую бомбочку.

Существует мнение, что, согласно теории, шмель не должен уметь летать, так как это противоречит всему, но после тщательно исследования, ученые поняли, как это происходит на самом деле. Крылья шмеля изгибаются, тем самым создавая вихри, и являясь источниками подъемной силы при взмахах и опускании.

Другими словами, крылья шмеля образуют временные мощные силы, образующиеся в начале и конце каждого взмаха. С помощью торможения подобные силы необъяснимы.

Силы эти достигают максимума во время обратного взмаха, когда крыло начинает быстро вращаться. Из этого следует сделать вывод, что вращение в полете шмеля играет немаловажную роль.

Да, по законам физики у шмеля слишком маленькие крылья для полета. Но скорость их движения очень быстрая. За одну секунду он делает 300- 400 взмахов крыльями.

Шмель ни в коем случае не нарушает законы аэродинамики физики. Полет насекомого зависит от завихрения крыла. А крыло самолета не подвижно и воздух его обтекает. Поэтому можно считать мифом про закон аэродинамики.

Если бы шмель не мог летать, он бы и не летал, а он летает, да, грузно, да неловко, но летает.

Я тоже читала, что по расчтам каких-то там умных людей, шмель, по идее, не должен летать. Но, вполне вероятно, что их расчты основывались на каких-то стандартных шаблонах самолетостроения и авиамоделизма. Но шмель, плевать хотел на все выводы знающих людей и полетел себе за нектаром!

«Черный бархатный шмель, золотое оплечье,

Заунывно гудящий певучей струной.

Ты зачем залетаешь в жилье человечье,

И как будто тоскуешь со мной?»

И. А. Бунин

Приходит упоительное лето, расцветают ароматные цветочки, и все вокруг наполняется пением птиц и жужжанием насекомых. Порхают бабочки, стрекозки, трудятся над цветочные клумбами неутомимые пчелы и шмели. Шмель – уникальное создание природы. Неповоротливый, толстенький трудяга неустанно опыляет цветочки и приглашает посетить шмелиный сказочный мир, полный тайн и загадок.

Знакомство со шмелем

Шмель (земляная пчела или Bombus) относится к перепончатокрылым из семейства пчелиных. Они обитают везде (даже в прохладной Гренландии, снежной Аляске и суровой Чукотке), но вот Австралию толстые мохнатые насекомые не любят – их завезли туда недавно. В зоологическом мире 250 видов земляных пчел.

Шмель большое насекомое, его тельце с густыми черными волосками, достигает длины в 3,5-4 сантиметра. Бомбусы – существа миролюбивые и доброжелательные. Они умеют жалить, но, в отличие от пчел, кусаются неповоротливые создания редко и гораздо слабее.

Хотя при кусании земляные пчелы не оставляют жало в теле, но их яд содержит серотонин, понижающий кровяное давление. При наличии у человека аллергии, возможна сильнейшая реакция организма вплоть до анафилактического шока.

Как живет шмель. Шмели могут быть одиночками и создавать семьи. Виды насекомых, обитающих в условиях севера (где короткое одномесячное лето), обитают в гордом одиночестве. А в благодатных, теплых районах земляные пчелы успевают за летний сезон создать семью (проживет шмелиная семья ровно одно лето).

В зонах тропика некоторые виды шмелей создают многолетние семьи с огромным количеством домочадцев (до 500 особей). Бомбусы подразделяются на три группы:

Королева, выводящая потомство.
Рабочие шмели, следящие за строительством гнезда и сбором нектара.
Трутни, оплодотворяющие самку. Трутень не умеет кусать – вместо жала у него половые железы.

У мохнатых насекомых существуют зимние подземные норы – там проживает матка. По весне шмели выстраивают гнезда. Шмелиные жилища похожи на пчелиные. Личинки шмелей (в отличие от иных представителей мира насекомых), вылупляются и обитают в одной капсуле. В остальных отсеках гнезда шмели оборудуют медовые склады.

Там же они хранят и перги (пчелиный «хлеб»), оно спасает мохнатых, черно-золотых созданий от периода непогоды. У шмелиной семьи есть иерархия и четкое распределение обязанностей. Кто-то строит гнездо, другие собирают пыльцу.

Матка за жизнь откладывает 300-400 яиц для вывода рабочих существ. Ее последний выводок состоит из новых маток, которые и остаются зимовать, чтобы по весне дать жизнь новому потомству. Старая матка умирает.

Гнездо шмеля (или бомбидарий) – овальные, неправильной формы ячейки, созданные из буроватого либо красного воска. Жилища шмели обустраивают в дуплах, между каменистыми зазорами, на земле рядом с моховыми растениями, ветками. Земляные пчелы могут занять птичьи гнезда, норы кротов или мышей.

Они не следят за состоянием гнездовья и не пользуются одной сотой дважды для выведения потомства. Новые соты строятся на старых, полуразрушенных, поэтому шмелиные гнезда выглядят неряшливо.

Шмели умеют вентилировать жилище. Они зависают у входа в гнездо и активно трепещут крылышками, прогоняя в жилье потоки свежего воздуха.

А в холода насекомые превращаются в обогреватели. Они дружно сокращают мышцы, находясь на одном месте, издавая знакомый гудящий звук. Совместное гудение обогревает воздух в гнезде и поднимает его до комфортного для насекомых режима в +30-35⁰ С.

Чем питаются. Любимая пища земляных пчел – нектар. Они собирают его с распустившихся бутонов. У мохнатых насекомых есть одна удивительная способность – при интенсивной работе грудных мышц, насекомые поднимает у себя температуру тела до +40 ⁰ С.

Благодаря такой возможности, шмели принимаются за работу над цветами ранним утром, когда воздух еще не прогрелся. Из-за этого мохнатых насекомых называют «теплокровными». Такая способность разрешает бомбусам обитать в северных районах. В отличие от обычных, земляные пчелы не создают запасов меда – он им нужен лишь для спасения от голода при ненастной погоде.

Когда появились шмели. Когда бомбус впервые увидел мир – неизвестно, хотя найденные окаменелые остатки насекомых датируются в 25-40 млн. лет. Окаменелый шмель – редчайшая находка, попасть в смолу крупному насекомому и утонуть в ней сложно. Такие находки обнаруживали в Азии.

Польза шмеля. Земляная пчела – ценнейший опылитель. Благодаря длинному хоботку, это насекомое опыляет такие растения, с которыми не справляются обычные пчелы. Человечеством создана отрасль, посвященная выведению шмелей – шмелеводство. Мохнатых насекомых искусственно разводят для опыления растительных культур с целью увеличения урожайности.

Это любопытно

Как летает шмель. Крупные создания летают со скоростью в 18-20 км/час. В полете 90% энергии насекомого преобразуется в тепло. Летая, мохнатое существо имеет температуру тельца на 20-30⁰ выше окружающего пространства. У насекомых природа предусмотрела механизм охлаждения. Когда земляные пчелы в полете перегреваются, из специальных желез они выпускают на себя каплю прохладной жидкости.

Бомбусы, как и остальные насекомые, не могут летать спиной вперед. Это умеет делать лишь колибри. Из-за маленького размера птичку часто принимают за толстенького шмелика, поэтому существовало мнение, что шмель умеет летать таким неординарным способом.

Рекордсмены. Самый крупный бомбус обитает в центральных районах Америки. Длина его тела достигает 5 сантиметров. А самое маленькое шмелиное создание облюбовало ареал проживания в Центральной Европе, длина насекомого всего полтора сантиметра.

Загадочный миф . У людей существует распространенное мнение, что земляная пчела летает вопреки признанным законам аэродинамики. Это миф или летающее насекомое действительно «рушит» основы физики и обладает уникальной способностью? Или это представитель иной, развитой цивилизации, живущей по другим понятиям?

Почему шмель летать не должен?

Родилась такая легенда в начале XX века, когда бурно развивалось самолетостроение. Ученые того времени применяли к насекомому условия полетов по законам аэродинамики (вычисления силы, предназначенной для подъема в воздух тяжеловесных лайнеров).

Почему выбор пал на мохнатое насекомое? У бомбуса относительно грузной массы тела маленькие по размеру крылышки. Это и привлекло внимание ученых.

Разгадка тайны шмелиного полета

При интенсивной работе крылышек, их края образуют воздушные завихрения. Завихи убираются, как только крыло перестает взмахивать.
Эти завихрения воздуха обладают различной плотностью воздушного потока.
Разница в давлении воздуха создает силу подъемную, которая и поднимает бомбуса в воздух.

Доказательную базу привела в середине XX века женщина-физик из Корнельского университета Чжэн Джейн Ван. Она потратила много часов, моделируя за сверхмощным компьютером схему движения вихревых потоков, создаваемых шмелиными крыльями, и сделала окончательный вывод: «Шмель не нарушает аэродинамические законы. Его полет зависит от крыльевых завихрений. А при полете самолета воздух обтекает его».

Чжэн отметила, что миф о полете земляной пчелы – это следствие неграмотного понимания инженерами-авиаконструкторами нестационарной газово-вязкой динамики.

Главная » Английский алфавит » Как летает шмель. Почему шмель летает? Доказательная база от ученого-физика