Eksperymenty podpowiadają, dlaczego ptasie gniazda są tak wytrzymałe

 Aby zbudować gniazdo, ptak nie sięgnie po byle jaką gałązkę. W jakiś sposób ptaki wybierają i selekcjonują materiał, który stworzy przytulne, solidne gniazdo.

"To jest dla mnie całkowicie zagadkowe" - mówi fizyk Hunter King z Uniwersytetu Akron w Ohio. Wydaje się, że ptaki mają wyczucie, jak właściwości pojedynczego patyka przełożą się na właściwości gniazda. Ten związek "to coś, czego nie potrafimy przewidzieć" - mówi King.

Ptasie gniazdo jest specjalną wersją materiału ziarnistego: substancji, takiej jak piasek, składającej się z wielu mniejszych obiektów (SN: 4/30/19). King i jego współpracownicy połączyli eksperymenty laboratoryjne i symulacje komputerowe, aby lepiej zrozumieć właściwości materiałów ziarnistych podobnych do gniazda - informują naukowcy w pracy, która ukaże się w Physical Review Letters.

W eksperymentach tłok wielokrotnie ściskał 460 bambusowych prętów rozrzuconych wewnątrz cylindra. Symulacje komputerowe pozwoliły badaczom przeanalizować punkty, w których stykały się pałeczki, co jest kluczowe dla zrozumienia materiału - twierdzi zespół.

Im większą siłę tłok przykładał do stosu, tym sztywniejszy stawał się stos, co oznacza, że był odporny na dalsze odkształcenia. W miarę jak tłok się wgłębiał, patyczki ślizgały się po sobie, a punkty styku między nimi zmieniały układ. Jak wykazały symulacje, usztywniło to pal, umożliwiając utworzenie dodatkowych punktów kontaktowych między palikami, co zapobiegło ich dalszemu zginaniu.

Zmiany sztywności pala zdawały się nie nadążać za ruchem tłoka, co jest zjawiskiem zwanym histerezą. Efekt ten powodował, że pal był sztywniejszy, gdy tłok wciskał się do środka, niż gdy materiał odbijał się, gdy tłok się cofał. Symulacje sugerują, że histereza powstała, ponieważ początkowe tarcie między patyczkami musiało zostać pokonane, zanim punkty styku zaczęły się układać.

Oprócz ptasich gniazd, badania te można zastosować do innych materiałów wykonanych z nieuporządkowanych układów długich włókien, takich jak filc. Mając lepsze zrozumienie fizycznych właściwości takich materiałów, inżynierowie mogliby wykorzystać je do tworzenia nowych struktur przeznaczonych do ochrony nie tylko ptasich jaj, ale także innych ładunków, które ludzie uważają za cenne.

businews.pl
itnews24.pl
itlife.pl
ofio.pl
dzieje.pl tvtu.pl
noizz.pl