Aby polecieć wysoko i daleko, nasiona klonu wytwarzają wir
Ludzi od zawsze fascynowała zdolność nasion klonu do wirowania. Teraz zespół holenderskich i amerykańskich naukowców rzuca światło na tę prawdziwą zagadkę aerodynamiczną: w jaki sposób wirowanie nasion, zwane autorotacją, pozwala im wznosić się i przelatywać duże odległości, aby następnie powoli opaść na ziemię. Wyniki, opublikowane w czasopiśmie Science, pokazują sposób, w jaki rozwój ewolucyjny umożliwił roślinom i zwierzętom udoskonalenie umiejętności latania. Naukowcy z Uniwersytetu Wageningen, Holandia, i Kalifornijskiego Instytutu Technologii (Caltech), USA, odkryli, że wirowanie nasion klonu doprowadza do wytworzenia wiru przez krawędź wiodącą - obracającego się, poziomego tunelu powietrza wzdłuż skrzydełka. Według naukowców ciśnienie powietrza zostaje obniżone nad górną powierzchnią nasiona klonu, co pobudza ruch powietrza w górę i pozwala nasionku unieść się w górę i przeciwstawić sile ciążenia. Wir podwaja możliwość podnoszenia się nasion wirujących w porównaniu z niewirującymi. Zdolność wiru do zwiększenia wzlotu można porównać do mechanizmu wykorzystywanego przez ptaki, owady i nietoperze, kiedy machają skrzydłami, aby unosić się w powietrzu. Naukowcy obliczyli przepływ powietrza wytwarzany przez wirujące nasiona, dzięki zbudowaniu plastikowych modeli o promieniu około 12,7 cm (tj. od 5 do 10 razy większych od nasion klonu). Nasiona były wprowadzane w ruch wirowy w dużym zbiorniku z olejem mineralnym za pomocą robota zaprojektowanego w Caltechu. Badania pokazały, że parametry przepływu płynu wytwarzanego przez modele nasion były takie same, jak te generowane przez prawdziwe nasiona klonu. Jedyna różnica polegała na tym, że był to przepływ przez olej, a nie powietrze. Naukowcy wykorzystali wówczas silny laser do wytworzenia warstwy światła, aby oświetlić malutkie szklane kuleczki dodane do oleju. Kamera umożliwiła im uzyskanie obrazów ruchu kuleczek w czasie wirowania nasion w zbiorniku. Obrazy wykazały obecność wiru w pobliżu przedniej, wiodącej krawędzi kręcącego się nasiona. Holenderscy naukowcy zbadali przepływ wytworzony przez prawdziwe nasiona klonu w czasie wirowania swobodnego, aby potwierdzić wyniki uzyskane za pomocą modeli nasion. Naukowcy z Wageningen zbudowali tunel aerodynamiczny, aby zbadać przepływ wytwarzany przez prawdziwe nasiona klonu i wykorzystali dym do wizualizacji ruchu powietrza wokół wirujących nasion. "Nasiona klonu mogłyby stanowić najbardziej podstawowy, prosty projekt miniaturowego helikoptera, gdyby wirujące skrzydełko mogło być napędzane mikrosilnikiem" - wyjaśnia współkierownik projektu, profesor David Lentink z Uniwersytetu w Wageningen. Z kolei drugi współkierownik projektu, Michael H. Dickinson, profesor bioinżynierii w Caltechu, stwierdził: "Istnieje olbrzymie zainteresowanie opracowywaniem pojazdów powietrznych w skali mikro, które ze względu na swoje rozmiary muszą funkcjonować, wykorzystując te same zasady fizyki, co małe, naturalnie latające obiekty, takie jak owady czy nasiona klonu". Dodaje: "Przeprowadzone przez nas badania aerodynamiczne nasion klonu mogą pomóc w projektowaniu pierwszych udanych, "klonowych" helikopterów z napędem".
Kraje
Niderlandy, Stany Zjednoczone