Обычная кленовая крылатка и крохотный летательный аппарат, сконструированный по тем же принципам
Различные версии аппаратов, спроектированные Эваном Ульрихом с коллегами
Не только клены, но и масса других растений производят семена с крылышком, которые ботаники называют плодом- крылаткой . В воздухе такое семечко начинает быстро вращаться, что сильно замедляет падение и позволяет ему уноситься подальше от дерева. Такой способ полета может быть по‑своему привлекателен и для роботов. К примеру, микроаппараты подобной конструкции можно сбрасывать массой с самолета, и, падая, они будут вести наблюдения за противником. Недаром подобный проект сейчас реализуется по заказу американской армии (читайте: «Семена войны »).
Но Эвана Ульриха (Evan Ulrich) и его коллег, работающих в группе профессора Шона Хамберта (Sean Humbert), интересует не война, — а сам полет. Они занимаются тем, что тщательно исследуют механизмы полета природных созданий (обычно, все же, не растений, а насекомых) и пытаются повторить удачные инженерные решения в миниатюрных летательных аппаратах. Что касается кленовых крылаток, то однокрылый дистанционно управляемый аппарат, монокоптер, уже создан — и не один.
К такому решению авторы пришли не сразу, поначалу они планировали создать просто крохотный вертолет традиционного вида — и потерпели фиаско. Эвар Ульрих рассказывает: «Полноразмерные вертолеты обладают хорошими аэродинамическими свойствами. Но с уменьшением размеров стабильность полета падает до недопустимых пределов. Тогда-то мой руководитель и вспомнил о простейшей природной системе, обеспечивающей вертикальный полет».
Ученые стали исследовать кленовые крылатки детальнее, и с удивлением обнаружили, что эти семена — одни из самых эффективных «летунов» в природе. В отличие от вертолета, способного замереть, пока винт независимо крутится, семечко-монокоптер вращается целиком, что делает его траекторию намного более сложной. Однако и ее ученые научились с достаточной точностью предсказывать — а значит, и смогли в должной мере контролировать полет своего искусственного аппарата. Контроль осуществляется изменением угла крыла относительно горизонтали.
Собрав его конструкцию, для начала ее поведение в воздухе детально изучалось. Авторы просто сбрасывали прототип с высоты 12 м и фиксировали траекторию полета. Затем были созданы и апробированы три разных варианта уже с силовой установкой, самый крупный аппарат имел размеры около 50 см, самый миниатюрный — 7,5 см. Крыло у всех трех создано на основе прочного углеволокна ; все три способны в воздухе не только двигаться, но и зависать на месте, менять высоту. Пока что полет продолжается до получаса, но это, понятно, вопрос мощности бортовых батарей.
Авторы отмечают целый ряд достоинств этой оригинальной конструкции в сравнении с другими летательными аппаратами тех же размеров. Прежде всего, удивительная устойчивость к повреждениям. Даже в самом крайнем случае, при полном выходе из строя двигателя, он, вращаясь, просто опустится на землю, не повредившись. Кроме того, такая конструкция отличается стабильностью полета, дешевизной, механической простотой и достаточной для таких размеров грузоподъемностью.
Деревья — это форма деревянистых растений, состоящих из корня, ствола и кроны. В 2015 году на нашей планете насчитывалось три триллиона деревьев. Россия занимает первое место по их количеству – 640 млрд. Но с каждым годом из — за изменения климата и вырубки лесов их число всё уменьшается.
Классификация деревьев
Хвойные.
1. Хвойные (вечнозеленые) — эти деревья относятся к домену — эукариоты, царству – растений, отделу – хвойные. Они растут в умеренном климатическом поясе, так как любят умеренно теплый климат и достаточное увлажнение. Наибольшее число видов встречается в северном полушарии. Их размеры могут быть от карлика до гиганта.
В современном мире к хвойным относят древесные растения с одним стволом и боковыми ветвями, расположенными на нем. Это араукариевые, сосновые и кипарисовые деревья такие как ель, кипарис, можжевельник, секвойя, тис, каури, пихта, кедр, сосна и лиственница. Если у растения есть шишки, в которых развиваются семена, а листья похожи на длинные иголки, то его смело можно назвать хвойным.
Араукария.
Сосна.
Кедр
Кипарис
Именно к хвойным растениям относятся самые старые и высокие деревья.
Самое древнее дерево Мафусаи́л
Эту остистую межгорную сосну в 1953 году обнаружил ботаник Эдмунд Шульман. Примерный возраст дерева 4846 лет. Оно было посажено в 2831 году до нашей эры. На сегодняшний день это дерево считается живым и растет оно в Национальном лесу Инио в штате Калифорния (США) на высоте 3000 метров над уровнем моря.
Самое высокое дерево – Гиперион
Высота этого дерева – 115м. Диаметр ствола – 4,84 м. Растет оно в США штат Калифорния. Примерный возраст 700 – 800 лет. Это дерево было открыто в 2006 году Крисом Аткинсом и Майклом Тейлором.
Лиственные.
2. Лиственные (мелколиственные и широколиственные) отличаются формой кроны, окраской листьев и наличием плодов. К ним относятся такие деревья как клен, осина, липа, ясень. Так же деревья делятся по сроку жизни листьев на вечнозеленые и листопадные. Листопадные ближе к зиме сбрасывают свой лиственный покров, а весной вновь выпускают почки, из которых снова вырастают зеленые листочки. Вечнозеленые деревья меняют свои листья постепенно в любое время года.
Виды деревьев (фото и картинки).
Клён.
Дуб.
Каштан.
Липа.
Среди лиственных деревьев также есть знаменитые деревья.
Самое большое дерево – Каштан «сотни лошадей».
Одно из старейших каштановых деревьев в мире известно под названием Castagno dei cento cavalli. Растет оно на восточном побережье Сицилии в восьми километрах от действующего кратера вулкана Этны. Каштан вошел в книгу рекордов Гиннесса как дерево с наибольшим охватом ствола (в 1780г его окружность составляла 57,9м). Это дерево имеет один корень и несколько стволов над землей. Если верить легенде, то Джованна Арагонская – королева Неаполя, вместе со ста рыцарями попала в грозу. Все 100 путников смогли тогда укрыться под этим деревом. С тех пор его стали называть Каштаном «сотни лошадей».
Каштан «сотни лошадей». Коллекция Эрмитажа в СПб.
Жан Пьер Уэль — французский художник и гравер (1735 — 1813)
Если Вам понравился данный материал, поделитесь им со своими друзьями в социальных сетях. Спасибо!
В разделе на вопрос Как по-другому называются "вертолетики" на деревьях? И на каких деревьях они растут? заданный автором Простодушничать лучший ответ это Нет носики это носики, это "Клён ясенелистный"
А вот "вертолетики", это Ясень!
ЯСЕНЬ (Fraxinus), род быстрорастущих листопадных деревянистых растений семейства маслиновых. Примерно 65 видов, главным образом в умеренной зоне Северного полушария, в том числе ок. 20 видов с территории США. Некоторые виды – кустарники, большинство – мелкие или средних размеров деревья, но известны и ясени высотой до 18–34 м с диаметром ствола до 75–80 см. Характерны тонкая опушенная кора, желтовато-зеленые молодые побеги с супротивными непарноперистыми листьями, мелкие ветки в метелках или кистях и крылатый плод (крылатка) . Некоторые виды дают древесину, используются как декоративные или для озеленения.
Цветки большинства ясеней неброские, зеленоватые, но у ясеней пышноцветущего (F. floribunda) из Центральной Азии, двулепесткового (F. dipetala) из гор Калифорнии и остролистного (F. cuspidata) из пограничной полосы между США и Мексикой они хорошо заметные, белые.
Для определения вида ясеня важна форма плодов. Так, у ясеня американского (F. americana) его крыло верхушечное, а у ясеня пенсильванского (F. pennsylvanica) и ясеня ланцетного, или зеленого (F. pennsylvanica var. lanceolata), оно распространяется и на боковины плода. У ясеней американского и ланцетного веточки гладкие, а у ясеня пенсильванского, который мельче размером и растет на влажных местах, главные ветви тоньше, а веточки на них опушенные. У трех этих видов листочки на коротких черешках, а у ясеня черного (F. nigra) они сидячие. У ясеня четырехгранного, или голубого (F. quadrangulata), растущего в центральных штатах, веточки четырехгранные, а плоды вытянутые с широкими крыльями.
У меня под окном растет, каждую весну я убираюсь на балконе и собираю кучу этих "вертолетиков"))). Сухие они запускаются еще лучше чем зеленые, так как становятся легче. Ветер подхватывает их и они уносятся ввысь, как перышки.)
А еще их обожают снегири! Каждую зиму они у меня на ясене.)) У меня уже куча фотографий их скопилась правда не очень хорошего качества, так как снимаю из за стекла. Они вообще ничего не боятся подходишь в плотную к окну и снимаешь когда они садятся на балкон.)
Рядом растет кстати и клён ясенелистный но они его почему то не предпочитают.
Именно березку считают символом России. Береза, хоть и кажется нежной и хрупкой, она довольно неприхотлива, может расти и на сухих песках и на болотистых почвах. Белая кора березы называется береста. Она защищает дерево от перегрева, отражая солнечные лучи. Береза приносила пользу людям с давних времен. Когда не было бумаги, люди писали на бересте. Также, из коры делали туески, корзины, хлебницы, крУжки и т.д. Из лыка плели лапти. Из древесины изготавливали мебель. Также, из березки весной можно получить вкусный березовый сок. О березе поэты слагали стихи и песни.
Кора осинки гладкая зеленовато-серая. Цветет осина также как и береза – наряжается в сережки. Много связано с осиной легенд и поверий. Осине приписывают свойство отгонять нечистую силу. Листочки на осине дрожат от малейшего ветерка, как будто от страха. Про испуганного человека говорят «дрожит, как осиновый лист». «Осина не горит без керосина» - дрова из осины плохо горят, поэтому ее использовали как отделочный материал при постройке деревянных церквей. Древесина дерева очень прочная, почти как у дуба и пригодна для изготовления лодок, лыж.
Дуб – мощное красивое дерево. Дуб издавна считался символом богатырской силы и здоровья. Как лев среди зверей, так дуб среди деревьев считается «царем». Дубы живут около 500 лет. Плоды дуба – желуди – очень нравятся на вкус лесным жителям, а дети любят делать из них поделки. Листья дуба тоже очень красивы и оригинальны, их трудно спутать с другими. Кроме того, дуб обладает лечебными свойствами: отвар дубовой коры используют для полоскания рта и горла при воспалении. Древесину дуба используют в кораблестроении. Раньше даже пушечное ядро могло отскочить от борта корабля, не пробив его.
Ветви ивы тонкие и длинные свисают вниз как распущенные волосы у девушки. Иногда ива «плачет» - листья выделяют капельки воды, которые падают на землю как слезы. Это происходит если корнями поглощается больше воды, чем нужно. Ива «чувствует» воду, поэтому, чаще всего, ее можно увидеть на берегах рек и прудов. В старину люди искали место для того, чтобы выкопать колодец с помощью ивового прутика. Где прутик наклонится к земле, там и близко вода. Ивовые ветки – лоза - очень длинные и гибкие. Из них ремесленники плетут корзины. мебель, коляски, санки, даже игрушки. Корни у ивы очень развиты, деревья специально высаживают для укрепления берегов, плотин и т.п.
Конский каштан – очень интересное и красивое дерево. Их высаживают в парках, вдоль тротуаров. Деревья высокие, раскидистые и дают хорошую тень. Очень нарядно выглядит каштан во время цветения. Цветы каштана похожи на свечи, а листья - на открытую ладонь. Плоды тоже очень интересны, снаружи напоминают ежиков, а внутри блестящие коричневые «мячики». Каштаны не съедобны, кроме того, ими можно отравиться. Но каштаны часто используют в медицине. Дети их собирают для поделок.
Акация – дерево с колючками. Это очень выносливое дерево. Когда акация цветет, в воздухе стоит чудесный сладкий аромат, который очень привлекает пчёл. Акациевый мёд очень светлый, слегка с кислинкой.
Ель знакома нам с детства, ведь это самый известный символ Нового года. Ель это вечнозеленое хвойное дерево. Его листья – это иголки. Ветки ели называются «лапы». Из древесины ели получаются отличные музыкальные инструменты и бумага.
Липа известна нам своими душистыми цветами. Это одно из самых медоносных деревьев. Пчелы очень любят липу. Также, из цветов липы можно заваривать полезный чай. Липа часто встречается в народном фольклоре. Например: «ободрали, как липку» значит, что забрали всё. Дело в том, что раньше с липы сдирали кору и лыко, из которого плели лапти, таким образом, ствол дерева оставался совсем голый. Еще есть выражение «липа» которое означает подделку. В царские времена мошенники вырезали из липы копии царских печатей, отсюда и пошло выражение «липовая печать, «липа». Есть поверье, что в липу не ударит молния, поэтому в грозу можно прятаться под липами.
Сосны – стройные высокие деревья, крона расположена ближе к верхушке. Иголочки у сосны намного длиннее еловых. Сосна любит простор и солнце. В сосновом лесу, который называется бор, деревья растут на расстоянии друг от друга, а ковер из опавших иголок не дает пробиться лишней поросли. Находиться в сосновом лесу приятно и полезно. Сосны самые древние деревья на нашей планете. Некоторые сосны старше египетских пирамид. Их возраст почти 5000 лет.
Клён легко отличить по его резным листьям. Осенью листья клёна окрашиваются в разные цвета и выглядят очень живописно. Фотографы очень часто включают клены в свои осенние фотосессии. Кленовый лист красуется на флаге Канады. В этой стране популярен также кленовый сироп, который варят из сока клена. Кленовый сок собирают ранней весной, как и березовый. Плоды клёна в простонародье называют «вертолётики», при дуновении ветра, они срываются и летят, кружась, как пропеллер у вертолёта.
Тополь очень быстро растет. За год он может вырасти на 2 метра. Это дерево высаживают для озеленения городов, вдоль автомобильных трасс. Тополь отлично очищает воздух. Его листочки, снизу ворсистые, улавливают пыль и копоть, которые потом с дождем смываются в землю. Тополь выделяет много кислорода. Но есть у тополя недостаток. Это пора созревания семян. Тополиный пух разносится по ветру и кажется, что летом идет снег. У некоторых людей аллергия на тополиный пух. Кроме того, пух легко воспламеняется и увеличивается угроза пожаров.
В детстве почти всем нравилось запускать вертолетики — семена клена, которые, вращаясь, медленно падают на землю. Последнее помогает им распространяться на более обширных территориях, ведь медленно приближающиеся к земле зерна ветер уносит дальше. Как именно вращение отдаляет падение семечка, до сих пор не понимали не только дети, но и взрослые. Ученые из Университета Вагенингена в Нидерландах и Калифорнийского
Наконец-то раскрыли секрет полета кленовых листьев, а также выяснили, какую выгоду приносит семенам этот полет.
Эксперимент с маслом
Ученые выбрали для своих исследований три вида клена и один граб — семена этих деревьев, падая, вращаются вокруг своей оси. Чтобы понять аэродинамические процессы, сопровождающие полет семян, исследователи создали модель каждого вида 
семени, автоматически вращающуюся с помощью электрического привода. Модель поместили в специальный бак с маслом. Скорость вращения и вязкость были выбраны так, чтобы создаваемый модельным семечком поток масла оказался идентичен тому, который создает семечко в воздухе. В масло ученые добавили стеклянные шарики, которые подсвечивались лазером. Процесс снимался на высокоскоростную цифровую фотокамеру. Этот метод, называемый измерением скорости с помощью цифровой визуализации частиц (digital particle image velocimetry — DPIV), часто применяют для исследования воздушных или жидкостных потоков.
Ученые обработали отснятый материал и обнаружили, что их модельные семена, вращаясь, создают так называемый вихрь у передней кромки — воздушную воронку наподобие торнадо над центром тяжести падающего крутящегося семечка. Внутри этой воронки создается область пониженного давления, а значит, за счет разности давлений сверху и снизу семечка возникает подъемная сила, противодействующая гравитации и подолгу не позволяющая семени упасть.
Животная сила
Эта сила уже известна ученым. Именно ее используют насекомые, летучие мыши и даже колибри, когда зависают перед цветком, собирая его нектар. Именно подъемная сила, создаваемая вихрями, которые вызывают сложные колебания гибких крыльев шмеля, позволяет ему летать, хотя, по легенде, он и не должен это делать. Получается, что в процессе эволюции не только разные животные — насекомые, птицы и млекопитающие — придумали конвергентное аэродинамическое решение. До той же самой идеи «своим умом» дошли и некоторые растения, считают авторы статьи, опубликованной в Science.
Ученые решили проверить свои модельные эксперименты на настоящем семечке. В масло его поместить не получалось, поэтому его заставили падать в вертикальной аэродинамической трубе, скорость ветра в которой привели в соответствие со скоростью падения семечка. А для визуализации образующихся потоков и ожидаемых вихрей трубу заполнили дымом. Видеофильмы, снятые в трубе с участием 30 разных семян, подтвердили предположение ученых: вихри, приписываемые до этого только крыльям живых организмов, создаются и растительным крылом.
Для чего они вертятся
Зачем дерево старается распространить свои семена как можно дальше — понятно, под родительским деревом слишком мало ресурсов для их роста, а в далеких землях шансов выжить может быть побольше. Но почему дерево использует именно вращение — непонятно. Ведь существуют и альтернативные механизмы, к примеру планирование. Впрочем, последнее требует большой площади листа при низкой его массе.
Ученые сравнили соотношение времени падения к загруженности крыла — весу, который приходится на единицу площади крыла, — для самовращающихся семян и для планирующих. Они пришли к выводу, что эффективность вращения для распространения семян вдвое выше. В среднем у вращающихся семян загруженность крыла выше в 5,5 раза, чем у планирующих, при этом они падают быстрее всего лишь на 30%. Таким образом, растения, развившие такую интересную форму семян, могут позволить себе тратить энергию на запас питательных веществ в семени, а не на выращивание его огромного крыла.
Ученые полагают, что их исследование будет интересно всем, кто увлекался в детстве подбрасыванием кленовых семечек, а также биологам и эволюционистам. Возможно, их работы принесут и практическую пользу при создании вращающегося парашюта или микроскопического вертолета с одним крылом. Подобные разработки уже есть, но подсмотреть несколько уловок у природы для их усовершенствования не повредит.
