科学者はコウモリが逆さまに着陸する方法の奇妙な物理学を解きます

2016-01-26
研究者は、コウモリが逆さまに着陸するスローモーションビデオを使用して、操縦の物理学を分析しました。画像:ジェリーヤング/ゲッティイメージズ; ビデオ:ナショナルジオグラフィック

コウモリは、あなたが期待するように、頭を最初に、腹を下に、翼を横に伸ばして飛ぶ。では、サーカスのチラシの空中アクロバットを必要とする位置で、どのように逆さまに着陸するのでしょうか。

その質問に入る前に、コウモリがそもそも逆さまに着陸したいと思う理由を最初に見る必要がありますか?他の飛んでいる動物はこのように着陸しません。足をしっかりと体の下に置いて、鳥のように着陸してみませんか?

簡単に言えば、コウモリは直立していると離陸するのに十分な強さではないからです。彼らの翼は十分な揚力を生み出さず、彼らの脚は地面に沿って走るには短すぎて、足の上の位置から空中にそれらを入れるのに十分な速度を生成することができません。代わりに、彼らは高く登り、文字通り飛んでしまいます。着陸して逆さまにねぐらをすることで、何かが彼らの睡眠を脅かす場合、彼らは飛行する準備ができています。

それが「理由」です。彼らがあまり速く飛んでおらず、逆さまにホバリングできないとき、彼らはどのようにしてこの位置に入るのですか?慣性がすべてです。慣性にはニュートンの最初の運動の法則が含まれます。これは、静止している物体は外力が作用しない限り静止したままであり、運動している物体は外力が作用しない限り直線で継続するというものです。ここで慣性が発生します。慣性は、物体の質量に比例します。これは、物体が持つ物質の量です。質量が大きいほど、慣性が大きくなります。

コウモリの飛行を分析するために、研究者は骨、関節、翼の膜をマッピングし、超スローモーションビデオでそれらの動きを追跡しました。

しかし、これはコウモリとどのように関係していますか?それらはあまり質量がありません—それらは小さいです。さて、ここにあります:コウモリの羽は彼らの体のサイズに比べてたくさんの質量を持っています。彼らの翼は固い骨と筋肉で構成されるように進化したので、ほとんどの飛んでいる生き物の翼よりも重いので、地面から降りるのは難しいかもしれません。覚えておいてください。彼らは飛行に陥ります。ただし、同じ質量が外力(移動中の翼の小さな動きなど)によって作用されると、バットの向きが変わり、逆さまになります。

ブラウン大学のコウモリ研究室(または正式にはAeromechanics and Evolutionary Morphology Labとして知られている)の研究者は最近、カメラを使用してコウモリの動きをキャプチャするコウモリの着陸を研究し、囲いの天井に近づくにつれて片方の翼を引っ張ることを発見しましたもう一方の翼を完全に伸ばしたまま羽ばたきながら、体に近づけます。これにより、コウモリが正しい位置に回転して、最初に天井に足を着地させることができました。(片足のアヒルが輪になって泳いだり、手漕ぎボートが片側だけを漕いだりすることを考えてみてください。)

まだの場合は、上のビデオを見て詳細を理解してください。しかし、研究者が言うように、慣性の方向転換を示す動物はコウモリだけではありません。

「この種の操作は、猫が足に着地するように向きを変えるために使用するメカニズムに似ていますが、他の多くの動物でも使用されています。ヤモリはこのように大きな尾を動かします。登山や立ち直りの際に安定します。キツネザルは大きなジャンプでこのメカニズムを使用します。私たち人間は、体操選手や踏み台のダイバーが暴行やねじれを実行するとき、またはフィギュアスケーターが[の詳細を変更してスピンの速度を変更するときに、この種の動きを使用します。 ]腕または脚の位置。」

今それは興味深いです

スワーツ氏は、「飛行動物の空気力学、神経制御、生体材料などの研究は、小型航空機の製作者に設計アイデアのための豊富な材料を提供できる」ため、米国空軍が研究への資金提供を支援しました。

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