想象一下,你正在公园里散步,突然有成千上万辆大众甲壳虫汽车从空中落下。它们下落的速度是你奔跑速度的五倍,所以躲避它们是不可能的。你完蛋了,对吧?如果你是一只蚊子,那就不是了。当然,雨滴之于这种讨厌的昆虫就像大众汽车之于我们,但在这种情况下,蚊子有一些人类没有的天然优势。 蚊子在暴雨中生存的秘诀并不是花哨的动作或空中杂技。佐治亚理工学院机械工程学助理教授 David Hu 表示,这是蚊子质量轻、翅膀疏水和随波逐流的心态的结合。Hu 研究了蚊子在雨天的飞行行为,以更好地了解微型飞行器 (MAV) 的极限。这些微型机器人飞机可以像昆虫一样小,因此了解蚊子如何在与雨滴的碰撞中生存下来可以帮助科学家开发更可靠的 MAV。 了解蚊子如何在与雨滴的碰撞中幸存下来可以帮助科学家开发更可靠的微型飞行器。“如何制造这些东西,以及制造出来后它们的极限是什么,仍然是一个问题,”胡说。蚊子可以为这些限制提供一些解决方案——为微型飞行器如何更好地适应空中碰撞提供思路。 雨滴从天而降的速度约为每小时 10 英里。当它以这种速度撞击固体表面时,会迅速减速 100%,产生相当于蚊子重量 10,000 倍的力量——足以杀死蚊子,胡说。 但是蚊子非常轻,所以雨滴在空中与蚊子碰撞时,速度只会减慢 2% 到 20%,产生约 50 到 300 个蚊子重量的力——这仍然是一个很大的力,但由于蚊子的外骨骼非常坚固,撞击时不足以杀死蚊子,胡说。“这就像你从夹克里拿出一根羽绒,然后把它放在蚊子上面,”胡说。 很容易想象,羽毛的轻拂不会对蚊子造成伤害,但蚊子如何应对雨滴的力量呢?会发生两种情况之一:如果雨滴打在蚊子的腿或翅膀上,蚊子会失去平衡并在空中旋转,因为雨滴会从其防水的末端滑落。蚊子会在大约百分之一秒内重新调整并回到正轨。 蚊子在大约百分之一秒内回到轨道。如果雨滴直接落在蚊子身上,影响会更大。雨滴不会在半空中旋转,而是抓住蚊子,使其迅速加速向下。这就像走在街上,然后一辆时速 10,000 英里的公共汽车撞到你,把你带走。 蚊子以超高的速度搭乘雨滴飞行约 5 至 10 厘米,然后做出意想不到的事情——它脱离雨滴并继续飞行。 胡说,这个过程就像那个不幸被公交车撞到的人身上恰好裹着报纸一样。当他和公交车相撞时,他的报纸四肢开始在风中飘动。胡说,由于蚊子的长腿和翅膀延伸到了落差的边缘,它们产生了风和扭矩,从而释放了蚊子。 蚊子是终极太极大师:它们不抵抗力量。在所有这些混乱中,你会认为蚊子会改变它们的行为来躲避雨滴。是的,它们可以承受冲击力,但在疾驰的雨滴的背上向地面猛冲,这可不是什么舒服的事。你错了。 胡说:“我称蚊子为终极太极大师,因为它们根本不抵抗这种力量。”相反,尽管喷气式飞机加速,蚊子还是顺势而为。 但当蚊子飞得太靠近地面时,这种无忧无虑的态度可能会对它们不利。如果蚊子距离地面 10 厘米或更少,并被雨滴直接击中身体,它就没有足够的时间脱落。相反,它会被砸到地上。太极大师就完蛋了。 本文由西北大学梅迪尔新闻学院联合撰写。如需更多信息,请点击此处。 |
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