какое насекомое зависает в воздухе при полете
Физика в мире животных: стрекозы и их полет
Стрекоз можно назвать прирожденными летунами. В воздухе эти насекомые проводят очень много времени, причем большинство видов без труда показывают примеры техники высшего пилотажа. К примеру, стрекоза может зависать в воздухе, лететь очень быстро или очень медленно, неожиданно менять направление своего полета в любом направлении. У стрекоз четыре крыла, которые действуют независимо друг от друга. Можно было бы думать, что движения переднего и заднего крыльев синхронизированы таким образом, что оба крыла составляют как бы единое целое, одну плоскость. Но это вовсе не так.
Сразу стоит сказать, что принцип полета стрекозы не уникален, его используют многие насекомые, как двукрылые, так и четырехкрылые. В основе всего — возникновение тяги в том случае, если махи крыльями вниз совершатся быстрее, чем махи вверх. По сравнению с полетным аппаратом большинства насекомых, эта система у стрекоз значительно усложнена. Для чего? Дело в том, что это усложнение позволяет стрекозам выполнять в воздухе приемы, которые большинству других насекомых недоступны. Кроме того, стрекозы могут разгоняться до очень большой скорости в 40 километров в час.
При ближайшем рассмотрении размещения крыльев стрекозы можно видеть, что расстояние между сочленениями передних и задних крыльев гораздо меньше, чем ширина этих крыльев. И даже, если они разведены довольно широко, все равно, при встречных движениях такие крылья должны зацепляться друг за друга. На самом деле, стрекоза не испытывает никаких неудобств в полете. Они старается (хотя «старается» — немного не то слово) совмещать контуры передних и задних крыльев. При полете вперед крылья стрекоз расходятся, а при схождении хлопают друг по другу.
Причем в этом случае плоскости верхних и нижних крыльев вовсе не параллельны. Задние кромки крыльев при движении несколько отстают в своем движении от передних. Так что при взмахах верхние и нижние крылья формируют схлопывающийся клин, вследствие чего назад выбрасывается струя воздуха, создавая реактивную силу, толкающую стрекозу вперед. Специалисты говорят, что компоновка крыльев стрекозы оптимальна для полета.
В результате в большинстве случаев стрекозы летают быстрее, чем их жертвы. Кроме того, эти насекомые могут выполнять практически любые маневры, очень быстро поворачивая в стороны, пикируя вниз или поднимаясь вверх. Мало какие насекомые способны избежать столь быстрого охотника.
Интересно, что раньше ученые считали, что использование столь сложного летательного аппарата требует от стрекоз больших физических затрат. Ученые из Ульмского университета в Германии и Королевского ветеринарного колледжа в Лондоне не так давно решили проверить это утверждение. Для того, чтобы это сделать, специалисты разработали роботизированную стрекозу. Ее поместили в минеральное масло, через которое пропускали газ. Вверх поднимались пузырьки, которые моделировали движения воздуха вокруг крыльев в полете. Механическую стрекозу оснастили датчиками, при помощи которых ученые измеряли ту силу, которая требуется для поднятия или опускания крыла.
Так вот, авторы исследования получили данные, которые ясно показывают: стрекозы используют специальный алгоритм полета, который позволяет увеличить эффективность работы крыльев этих насекомых на 22% по сравнению с летающими насекомыми, у которых два крыла. Дело в том, то при прохождении определенной части пути заднее крыло стрекозы улавливает поток воздуха от движения крыла, которое находится спереди и определенным образом отталкивается от него. Важным моментом является еще и то, что крылья стрекоз изгибаются от оснований к верхушкам. Это позволяет отбрасывать воздух без особых проблем подобно тому, как отбрасывают его крылья птиц. Результаты изучения полета стрекоз этой группой исследователей были опубликованы в издании Journal of the Royal Society Interface.
Что касается боковых маневров, то стрекозы делают это благодаря разбалансу крыльев. Для того, чтобы получить возможность быстро сместиться влево, стрекозе необходимо увеличить амплитуду махов у правой пары крыльев. Опрокидывание стрекозы становится маловероятным, если учесть умение этих насекомых работать с положением брюшка. При полете налево, чтобы не произошло смещение, стрекоза изгибает брюшко вправо. Кстати, для того, чтобы повернуть вправо, стрекозе нужно начать немного схлопывать левую пару крыльев. В результате этого маневра крылья отбросят определенное количество воздуха назад и насекомое повернется вправо.
Кстати, ранее считалось, что утолщения на передней кромке крыла стрекозы предназначены для нивелирования так называемого флаттера. Этот термин обозначает колебания жестких крыльев. Сейчас некоторые ученые полагают, что эти утолщения работают в качестве амортизаторов, облегчающих разведение верхних и нижних крыльев. Если бы не этот фактор, то верхние и нижние крылья могли бы схлопнуться и стрекоза не смогла бы больше нормально летать.
Интересно, что при наборе скорости стрекоза буквально таранит своих жертв. Сила удара при этом очень высокая. Но стрекоза не страдает от столкновений благодаря своему прочному и эластичному хитиновому покрову. А вот жертвам стрекоз везет меньше, они теряют способность двигаться или даже умирают от подобных столкновений.
В целом, стрекозы — идеальная машина для полета и охоты. Организм насекомого состоит из нескольких уникальных элементов, каждый из которых сложен, но эффективен.
Полёт насекомых
Как летают насекомые? Рассмотрим разные типы полета.
Планирование
Получив начальную скорость движения от прыжка или активного полета, насекомое может пролететь некоторое расстояние на распростертых и чуть отведенных назад неподвижных крыльях (рис. 86).
Вы могли видеть, как вспугнутая саранча-кобылка выпрыгивает из травы, с треском разгоняется вперед и вверх, быстро работая крыльями, а затем снижается на неподвижных крыльях и, пролетев 2—3 метра, исчезает в траве.
Набегающий на крыло воздух создает подъемную силу, уравновешивающую часть силы притяжения Земли, и замедляет падение. Из-за своих малых размеров насекомые не могут планировать долго.
Парение
Парение насекомых (рис. 87) возможно в том случае, когда в воздухе есть восходящие вверх потоки воздуха. Они образуются над нагретыми солнцем предметами, а также при столкновении ветра с препятствием — стеной, скалой, опушкой леса. Попав в восходящий поток, насекомое широко раскрывает крылья, и восходящий воздух несет его вверх. Часть подъемной силы воздуха насекомое использует для движения вперед.
Вы могли видеть, как парит бабочка-чернушка над нагретой солнцем дорогой. Траурница, аполлон, черный парусник и сатурн парят кругами, набирая высоту, затем летят, снижаясь, к другому месту, где есть восходящий поток воздуха, и вновь начинают кружить в нем.
У парителей крылья широкие. Вершина переднего крыла вынесена далеко вперед, а на заднем крыле есть длинные, направленные назад выросты — стекатели вихревых потоков воздуха. Если присмотреться, то можно увидеть, как парят разнокрылые стрекозы. Задняя пара крыльев у них остается неподвижной, а передняя слегка работает, управляя полетом.
Насекомые пользуются парением, чтобы экономить энергию во время кормовых перемещений и миграций. Последние могут быть протяженными. Так, североамериканская бабочка данаида осенью улетает из Северной Америки до Мексики, а весной возвращается обратно. Бабочки летят огромными стаями и в каждом удобном месте набирают высоту, кружа в восходящих потоках. Среди них встречаются отдельные особи, улетающие за 2800 км и возвращающиеся обратно.
 |
| Рис. 87. При парении насекомое использует для набора высоты восходящие потоки воздуха, образующиеся над нагретыми предметами или при набегании ветра на препятствие. Для парения нужны большие и широкие крылья, как у некоторых бабочек |
Активный машущий линейный полет
При активном машущем линейном полете (рис. 88) крылья насекомого активно работают (машут).
Подобно винту вертолета, они гонят закрученный в кольцевые вихри воздух назад и вниз. Вследствие этого позади и ниже насекомого воздух уплотнен, а впереди — разрежен. Так создается подъемная сила, уравновешивающая силу притяжения Земли, и сила тяги вперед, уравновешивающая силу сопротивления воздуха. Кончик крыла выписывает в воздухе как бы восьмерку, а само крыло перекручивается, образуя винтовую плоскость, необходимую для закручивания вихрей.
 |
| Рис. 88. Силы, действующие на летящую в активном линейном полете скорпионницу и кольцевые вихри, создаваемые работающими крыльями |
Зависание в воздухе
Крылья начинают гнать воздух вертикально вниз, сила их тяги направлена вверх и уравновешивает силу притяжения Земли. В результате насекомое останавливается и зависает в воздухе, как вертолет (рис. 89).
Так поступают крупные, питающиеся нектаром бабочки-бражники, сосущие его, не садясь на цветок, который не выдержал бы их тяжести. В воздухе останавливаются и некоторые хищники, например, стрекозы, высматривая жертву. У некоторых насекомых, например, поденок, зависание входит в ритуал брачного полета.
 |
| Рис. 89. Зависание насекомого в воздухе |
Работа крыльев
У разных видов насекомых форма крыльев и режимы их работы разные, но всегда крыло выписывает восьмерку и перекручивается. Крыло — это рычаг первого рода, и насекомое гребет им, примерно так же, как мы гребем веслом, вставленным в уключину (рис. 90). Материал с сайта http://doklad-referat.ru
Если бы мы вошли внутрь крылоносного сегмента — «машинного зала» летящего насекомого, то увидели бы следующую картину. По бокам зала от неподвижного пола к подвижному потолку протянуты две толстые колонны — спинно-брюшные мышцы. Под потолком вдоль зала проходят, как две толстых балки, продольные мышцы. От них пышет жаром — так сильно они разогрелись от работы. Чтобы поднять крылья вверх и отвести их назад, сокращаются спинно-брюшные мышцы. Они тянут потолок (спинку грудного отдела) вниз, а та давит вниз на внутренний кончик крыла. Крыло опирается на боковую стенку (ось вращения рычага), и поэтому его длинный наружный конец поднимается вверх. Продольные мышцы при этом расслаблены. Чтобы опустить крыло вниз и вперед, насекомое расслабляет спинно-брюшные мышцы и сокращает продольные. Они прогибают потолок вверх, тянут за собой вверх короткое плечо крыла, а длинное плечо опускается вниз.
Крупные бабочки делают около 5 взмахов в секунду, саранча — около 20, бражник — около 50. Их полет кажется нам бесшумным. Комнатная муха делает около 100—200 взмахов в секунду, и ее полет временами чуть слышен. При полете насекомого с более частыми взмахами крыльев (например, у пчелы их 200 в секунду), мы слышим жужжание или гудение, а если частота взмахов еще больше (700—1000 в секунду, как у комара), наше ухо слышит высокий тонкий писк или звон. При еще большей частоте взмахов полет становится для нас неслышимым.
С какой скоростью летают мухи? Интересные факты про полёт мух
Изучение механики полета мух
Мухи вызывают огромный интерес у ученых, которые полагают, что это удивительные создания природы. Особе внимание уделяется их аэродинамике, скорости, а полет является уникальным. Убедиться в этом может каждый желающий, если внимательно присмотреться к перелетам насекомого. Аэродинамика мухи проявляется в том, что летает она своеобразно: то зависает в воздухе, бросается стремительно вперед, то моментально меняет курс, переворачивается в воздухе. Такое поведение заинтересовало американских ученых Корнеллского университета.
Во время исследований они зафиксировали много интересных моментов:
Чтобы развернуться в полете при довольно большой скорости на 120 градусов, муха делает 18 взмахов крыльев всего за 80 миллисекунд.
Особенности крыльев
Большинство насекомых наделено двумя парами крыльев. В отличие от них, у мух имеется только передняя пара, поэтому они вместе с комарами относятся к отряду двукрылых. Отсутствие второй пары позволяет им делать более частые движения крыльями и маневрировать во время полётов. Среди огромного количества насекомых мухи считаются самыми ловкими летунами.
Они умеют совершать боковые и задние полёты, а также отлично держатся в воздухе вверх ногами, что позволяет им комфортно себя чувствовать, сидя на потолке. Для совершения подобных трюков у насекомых имеются жужжальца – булавовидные органы, которые возникли из задних крыльев.
Чувствительные рецепторы, которыми пронизаны жужжальца, выполняют функцию стабилизаторов. Их движения имеют ту же частоту, что и у крыльев. Особь, у которой удалены жужжальца, не способна летать. Кстати, звук, который издаётся ею при полёте, появляется не только от частых махов крыльями – это ещё и результат вибрирования жужжалец.
Особенности полета
Мухи летают зигзагами с приличной скоростью, у них нет какой-то определенной траектории, но от ряда факторов она зависит. Направление и быстрота полета во многом определяется потребностями насекомого: чувства голода, инстинкта размножения. Маневрируют они в том случае, если видят на своем пути препятствия. Для взлета им не нужен разгон, а чтобы сесть на поверхность, им не приходится тормозить.
К основным типам полета относятся:
Если мухе предстоит лететь на длинные (до 2 км) расстояния, при которых приходится менять направление, она не останавливается. Полет этих насекомых до конца не изучен. Ученые и сегодня не понимают тонкости искусства подобного типа передвижения.
Мухи ходят вверх тормашками благодаря тому, что на их лапках имеется липкая подушечка, позволяющая удерживаться на разных видах поверхностей.
Аэродинамика мухи
Ученые сравнивают насекомое и его возможности с летающей тарелкой. Спокойно может зависать в воздухе, совершать рывки в разные стороны, не набирая предварительно разгона, быстро срывается с места, резко приземляется, отлично держится на горизонтальной, вертикальной поверхности. Самая важная загадка для ученых, которую еще не могли разгадать – как она держится вниз головой на потолке, а затем спокойно переворачивается во время полета.
Разгадав тайну аэродинамики, ученые смогут создать совершенный летательный аппарат, который станет основным военным достижением.
Траекторию полета мухи сложно вычислить. Она быстро меняет направление, летает зигзагами, вправо, влево, вниз, вверх. Быстроту, мгновенную реакцию обеспечивает сложный глаз, который позволяет видеть вокруг своей оси. Срывается в воздух еще до того, как человек порядочно замахнется.
С мухой в аэродинамике, скорости не сравнится ни одно насекомое. Основная цель научных деятелей – разгадать тайну.
Максимальные показатели для полетов мухи
Класс насекомых необычайно разнообразен. Выделяется множество отрядов, объединенных схожими свойствами строения тела, отдельных органов, способом питания.
Муха причислена к двукрылым. Недостаток летательных органов не сказался на качестве, скорости передвижения.
Размах крыльев мухи
Отсутствие «лишней» пары крыльев позволяет творить чудеса: совершать быстрые взмахи, легко маневрировать в воздушном пространстве.
Высокую подвижность обеспечивают жужжальца, сформировавшиеся из задних крыльев. При удалении парного органа полеты прекратятся, насекомое пополнит ряды ползающих существ.
Дальность
Расстояния, на которые могут перелетать мухи, поражает многих ученых, они преодолевают до 3 км в час без остановки. Но вот чтобы пролететь данные дистанции, необходимы важные причины.
Обычно муха развивает высокие скоростные показатели, если она сильно голодна, если ей требуется отложить яйца, на этот быстрый полет ее побуждает жажда спаривания.
Насекомые начинают быстро летать при неблагоприятных погодных условиях.
Обычно активность мух наблюдается летом, они часто встречаются на улице, но в конце летнего сезона начинают перебираться в жилища людей. Также они любят обитать в хозяйственных постройках, сараях с живностью.
Высота
Двукрылые насекомые встречаются практически повсеместно. Ученые доказали: высота полета мухи ограничена. Они как птицы не поднимаются высоко в небо.
Для безбедного существования еда находится практически рядом. Добыть пропитание несложно: вокруг свалки, навозные кучи, удается полакомиться вкусным вареньем, крошками хлеба, нектаром растений.
Муха поедающая хлеб
Корм находится низко, укрытие рядом. Стремиться вверх необходимость отпадает.
Ученые специально не проводили опыты, пытаясь установить, как высоко поднимаются представители группы. Насекомые долетают до 5- 10 этажа. Жители многоэтажек утверждают, что замечали надоед на 25-28 этажах.
Исследователи комментируют необычное явление. Они утверждают, что самостоятельно насекомые на значительную высоту не поднимаются. Максимальная высота полета мухи зависит от ветра.
Виды полёта
Полёт насекомых может быть активным и пассивным
Полет во время дождя
Полет комара в дождь
Мелкое существо не перестает удивлять своими способностями. Ученые сравнительно недавно исследовали полет комара во время дождя, высоту перемещения.
Капля дождя имеет размеры 8 мм, вес до 100 мг, что превышает размер насекомого в несколько раз.
Опыт проводили в специальном контейнере, где искусственно создавали дождь. Снимали происходящее камеру, после чего анализировали происходящее. Во время дождя кровососы могут летать, но их движения не имеют четкой координации, капли дождя не позволяют подниматься высоко, максимальный полет на высоте 1 м над поверхностью земли.
Строение комаров и мух различно, также отличаются они и размерами, но досаждают человеку одинаково. Последние способны подниматься значительно выше, подняться более высоко помогает ветер, да и полет мухи имеет свои особенности.
Расстояние и скорость
Большие расстояния насекомые преодолевают легко. Скорость полета мухи составляет порядка 6,4 км в час. У нее отличная реакция, в чем многие люди убедились на собственном примере, пытаясь избавиться от досадливых вредителей с помощью мухобойки или газеты.
Она способна долететь на высоту, равную 10-ти этажному зданию, что подтверждают эксперименты, проводимые учеными. Некоторые жители многоэтажных домов заявляют о том, что видели мух и на 28 этаже. В некотором роде высота полета зависит от погодных условий, в том числе от ветра.
комнатная муха за одну минуту может сделать 1000 взмахов. На большие расстояния насекомые практически не летают, так как в непосредственной близости имеется возможность легко найти пропитание. А вот в сельской местности они способны летать на большие расстояния в поисках навоза.
Скоростные достижения
Муха летает на расстояния до 3 км без остановки. Чтобы преодолеть такую дистанцию, нужны веские причины. Способствующими факторами являются пища, откладывание яиц, спаривание для продолжения рода, а также неблагоприятные климатические условия. К концу лета из дикой природы вредители охотно переселяются в дома человека, квартиры, хозяйственные пристройки.
Скорость полета мухи развивается до 6,4 км в час. Эта способность обеспечивает большую выживаемость в природе. Легко скрывается от врагов, находит благоприятные условия для существования, источник пищи.
Летательный аппарат чрезвычайно прост – пара прозрачных крыльев, жужжальца вместо подкрылков. Отсутствие второй пары крыльев позволяет им зависать в воздухе, легко менять траекторию, развивать скорость.
Заключение
Изредка «путешественники» поднимаются вверх на лифтах, проникают в жилье в коробках с вещами, заползают через вентиляционные шахты.
Яйца насекомых заносятся в горы, где затем появятся молодые особи. Самостоятельно взлететь на Джомолунгму мухам не суждено.
Олимпиадные задания по окружающему миру(3 класс)
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Задание 1. Подчеркни лишнее название в каждой строчке:
а) Лягушка, ёж, гадюка, хамелеон, уж.
б) Лист, почва, стебель, плод, корень.
в) Гнездо, нора, курятник, берлога, муравейник.
г) Снегирь, соловей, лебедь, дрозд, ласточка.
д) Гранит, каменный уголь, бумага, торф, природный газ.
е) Россия, Франция, Ханты – Мансийск, Китай.
Задание 2. Подумай какие части растения употребляют в пищу:
у свёклы – ____________________________
Задание 3. Какие реки текут по территории Ставропольского края? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Какое насекомое при полете «зависает» в воздухе? ________________
Какая птица при полете «парит» в воздухе? ___________________
Задание 5. Ответь на вопрос одним словом.
Какую звезду можно увидеть днём? _____________________
Как называется прибор для определения сторон горизонта? ____________________
Как называется начало реки? __________________________
Газ, необходимый для жизни растений. _______________________
Воображаемая линия, которая делит земной шар на Северное и Южное полушария. _________ _____________________________________
Кто спит вниз головой? ______________________________
У какой птицы мешок под клювом? _____________________
1. Вещество, повышающее плодородие почвы:
а) песок б) глина в) перегной г) торф
2. Распространённое вещество, встречающееся на земле в трёх состояниях:
а) песок; б) глина; в) известняк; г) вода
3. Следы какого зверя похожи на человеческие?
а) лося; б) медведя; в) волка; г) рыси
4. Последними улетают в тёплые края птицы:
а) зерноядные; б) насекомоядные; в) водоплавающие
5. С помощью какого органа люди получают самое большое количество сведений об окружающем мире?
а) глаза б) уши в) нос
Напиши об этом 4-5 предложений
Подчеркни лишнее название в каждой строчке:
За каждый правильный ответ 1 б. (Всего 6 б.)
Задание 2. Подумай какие части растения употребляют в пищу:
у свёклы – корнеплоды, ботву
За каждый правильный ответ 1 б. (Всего 5 б.)
Задание 3.Какие реки текут по территории Саратовской области?
(по 1 баллу за каждую реку)
Какое насекомое при полете «зависает» в воздухе? комар
Какая птица при полете «парит» в воздухе? Орёл
За каждый правильный ответ 1 б. (Всего 2 б.)
Задание 5. Ответь на вопрос одним словом.
Какую звезду можно увидеть днём? Солнце.
Как называется прибор для определения сторон горизонта? компас
Как называется начало реки? исток
Газ, необходимый для жизни растений. Углекислый газ
Воображаемая линия, которая делит земной шар на Северное и Южное полушария. Экватор.
Кто спит вниз головой? Летучая мышь.
У какой птицы мешок под клювом? У пеликана.
За каждый правильный ответ 1 б. (Всего 7 б.)
Задание 6. Обведи букву правильного ответа.
За каждый правильный ответ 1 б. (Всего 5 б.)
Напиши об этом 4-5 предложений
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс повышения квалификации
Специфика преподавания предмета «Родной (русский) язык» с учетом реализации ФГОС НОО
Курс повышения квалификации
Новые методы и технологии преподавания в начальной школе по ФГОС
Номер материала: ДВ-525114
Международная дистанционная олимпиада Осень 2021
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами
Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно
Минобрнауки утвердило перечень вступительных экзаменов в вузы
Время чтения: 1 минута
Большинство московских родителей поддерживают экспресс-тестирование на ковид в школах
Время чтения: 1 минута
В Туве предложили ввести антиковидные паспорта для школьников
Время чтения: 2 минуты
Роспотребнадзор продлил действие санитарных правил для образовательных учреждений
Время чтения: 1 минута
Прослушивание музыки снижает усталость мозга
Время чтения: 1 минута
В Тюменской области студенты и школьники перейдут на дистанционное обучение
Время чтения: 2 минуты
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.