盘点大自然中的一些,懂得“物理学”的动物!
如果一只动物在觅食的过程中不小心从树顶掉下来 , 它们就不会知道这是地球的引力 。 然而 , 理论的不足并不意味着这些动物就不会用困难的物理定律来练习 。 当我们掌握了一些物理知识后 , 我们就能理解一些让人难以置信的动物“神技”和生活习惯 。
这种动物会“轻功”
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水面上 , 一只动物悠闲地飘着 。 它很苗条 , 有六条腿 。 它能平稳地踏在水面上 , 不怕弄湿或沉入水中 。 它是水黾 。 为什么水黾不会因为重力而下沉?
任何学过物理学的人都知道 , 如果物体的重量小于液体的浮力 , 它就不会下沉 。 因此 , 水上行走者要想在水上顺利行走 , 就需要有很大的浮力 。 就像希腊科学家阿基米德指出 , 物体的浮力等于液体下沉时的重力 。 但是 , 它是在液体的外表面 , 而不是在液体中 , 因此需要应用不同的计算规则 。
无论是落叶还是水黾 , 当它们落在液体表面时 , 决定浮力的主要因素有两个:一是液体表面产生的张力的强度 , 二是生物与液体接触的表面积 。
所谓液体张力 , 就是它的表面会像蹦床一样紧绷而富有弹性 。 水的表面张力很大 。 水行侠的脚只要平放在水面上 , 与水的接触面积就可以达到100%到一平方厘米 , 产生的浮力足以使水上漫游者保持一种轻盈的姿势 。 这就是为什么大多数水黾可以在水上安全地行走甚至跳跃 。
长得太“胖” , 也能飞得高 , 跳得远
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早在20世纪初 , 一些学者用传统的空气动力学定律证明大黄蜂是不可能飞行的 , 因为它们的身体太胖 , 翅膀太小 , 产生的推力比大黄蜂的体重还大 。 事实上 , 大黄蜂不仅能正常飞行 , 还能飞出比珠穆朗玛峰高100多米的高度 。 那么这些学者错在哪里了?
原来他们用的模型太简单了 。 他们假设黄蜂不拍打翅膀 , 像飞机机翼一样坚硬 , 而忽略了黄蜂翼尖的轨迹 。
与其他昆虫相比 , 大黄蜂拍打翅膀的频率更高 , 每秒150次 , 以产生升力 。 此外 , 大黄蜂翼尖的轨迹不是简单的上下运动 , 而是呈“8”字形或“Q”字形轨迹 。 当大黄蜂向下拍打翅膀时 , 这个轨迹会在翅膀的前缘产生一个叫做前缘涡的空气涡 。 这种漩涡的存在会在黄蜂翅膀上方形成一个低压区 , 类似于一个小旋风 , 使黄蜂获得向上的升力 。
蜘蛛善于利用静电
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【盘点大自然中的一些,懂得“物理学”的动物!】漫威漫画中最受欢迎的超级英雄之一是蜘蛛侠 。 蜘蛛侠有很强的攀爬能力 。 他可以徒手攀爬高楼的外缘 , 甚至可以在天花板上自由穿梭 。 在与敌人作战时 , 他还可以喷洒蜘蛛丝 , 使之牢牢地粘在一起 。 虽然蜘蛛侠在现实生活中并不存在 , 但在动物世界中却有一个真实的蜘蛛侠版本 。 蜘蛛能在屋檐和墙上飞的原因在于它们的脚 。 从力学角度看 , 当两个固体表面相互靠近时 , 它们之间的相互作用非常复杂 , 包括范德华力、静电力、耦合力、毛细力等 。 蜘蛛的脚上有很多刚毛 。 当它们与物体表面的分子相互作用时 , 就会产生范德华力 。 范德华力是中性分子相互靠近时产生的一种弱电磁力 。 大量范德华力的叠加足以支撑蜘蛛的重量 。
除了爬行 , 蜘蛛也非常善于捕食 。 很多人可能会认为蜘蛛的网是粘性的 , 小蛾子、蚊子或其他动物在飞行过程中碰到蜘蛛网就会成为蜘蛛的食物 。 然而 , 这些小动物并不是都被蜘蛛网误抓了 。
隐形海马
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矮海马只有2.5厘米长 , 被称为“世界上最慢的鱼” , 每小时只能走1.5米 。 如果水下有100米的冲刺 。 这些尖头、卷尾的生物需要将近三天的时间才能到达终点 , 但从生理角度来看 , 它们缓慢的生活方式也是有道理的 。
在温暖的加勒比海 , 住着矮海马和大多数鱼类都爱吃的桡足动物 , 它们是毫米大小的透明甲壳类动物 。 桡足类为了躲避遍布海洋的凶猛敌人 , 有着灵敏的触角 , 能探测到最小的液体运动 。 一旦探测到水中的运动 , 桡足类在一秒钟内可以游出500倍于身体距离的距离 , 而猎豹在一秒钟内只能跑出30倍于身体距离的距离 。
面对赛跑冠军的猎物 , 慢吞吞的海马要想吃到猎物就得蹑手蹑脚 。 好在海马的头部是一个又长又窄的三角形 , 这样可以更好地抵抗液体阻力的干扰 , 使水不会有太大的震动 。
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