Tušíte, že kdyby jádra atomu byla veliká jako tenisák, elektrony by měly velikost zrnek písku a bílou mičudu by obíhaly asi ve vzdálenosti 150 metrů? Pokud by byl člověk ve vztahu ke své váze silný jako mravenec, unesl by na zádech plně naloženou menší škodovku.
Když se začne srovnávat síla a rychlost hmyzu se stejnými vlastnostmi člověka, často dojdeme k úžasným objevům. Kdybychom co do velikosti a rychlosti porovnali mouchy s pánem tvorstva, za měsíc páření by oplozená vajíčka (muší???) pokryla celou zeměkouli až do hloubky 5,48 metru! Poměrná srovnání jsou pozoruhodná. Člověku občas přinášejí užitečná řešení v rozmanitých technických problémech.
21. STOLETÍ zve čtenáře do světa zvířat a lidí. Pod naším drobnohledem bude pro tentokrát rychlost.
Aerodynamika v koncích: Záhada letu včely
„Je nemožné, aby hmyz podle našich zákonů vůbec mohl létat. Pylem přetížená včela vůbec nemůže vzlétnout,“ prohlásil v roce 1960 jeden z italských odborníků přes aerodynamiku Nicola Tavoliny Modena. Měl pravdu. V rámci klasické aerodynamiky použité pro chod letadel a vrtulníků je let hmyzu absolutní nesmysl. Je to cosi podobného, jako by jste se znalostmi klasické fyziky přistupovali ke kvantové mechanice. Výpočty pro let strojů s letem hmyzu vůbec „nesedí“. Přesto v porovnání přírody a vyspělé lidské civilizace můžeme nalézt mnohá poučení. Obyčejná včela mávne při vzletu křidélky asi 200krát za sekundu. Vznikají miniaturní víry. V tom spočívá kouzlo a tajemství jejího letu.
Konstruktéři letadel odmítají létat; mají strach
Nejmodernější stroje, křižující oblohu, jsou podle přesných statistických výpočtů pro cestující z hlediska zachování života bezpečnější, než kdyby šli po chodníku. Jenomže statistika nikdy nezahrnovala spoustu nahodilých věcí a nepředvídatelných lapálií. Mezi těmi, kteří se seriózně zabývají pevnostními výpočty letounů, a těmi, kdo řeší aerodynamiku (nauka o pohybu vzdušin a jejich účinku na těleso jimi obtékané), je silné profesní napětí. Neexistuje ideální aerodynamické letadlo, které by bylo absolutně pevné a naopak.
Konstruktéři například nesnášejí okénka ani dveře. Dokonce by se jim lépe stavěla letadla, při jejichž provozu by se nepočítalo s pasažéry.
Proč padaly letouny DH Comet 1?
21. STOLETÍ zná odpověď:
Dne 2. května 1952 vzlétl z londýnského letiště Heathrow první dopravní letoun de Havilland DH-106 Comet 1 s proudovými motory, aby přepravil 36 platících cestujících do Johannesburgu v Jižní Africe na lince společnosti BOAC. Comet otevřel další novou etapu v letecké dopravě – znamenal nástup letounů s proudovými motory, ještě výkonnějšími a v dalších etapách svého vývoje ekonomičtějšími než stroje s turbovrtulovými motory. Nastala nebývalá šlamastyka. Stroj byl prvním dopravním tryskovým letadlem, které proslulo sérií tragických nehod způsobených hranatými okénky. Od trhliny načaté v obdélníkovém okénku se za letu rozpadl trup. I kulatá okénka a dveře dělají podle konstruktérů v aerodynamice nepořádek.
Jak vzlétne dělnice s mamutím nákladem?
Na jaře roku 2008 sledovali speciálními přístroji vědci z Melbournské univerzity let včely. Soustředili se na kusy, které nasbíraly enormní dávky pylu, čímž dvakrát převyšovaly svou hmotnost. Australané natáčeli jejich let speciální rychlofrekvenční kamerou rychlostí 20 000 snímků za sekundu. Poté jednotlivá okénka analyzovali. „Zjistili jsme, že naložená včela mává křídly v rozpětí 90° s frekvencí přibližně 230 mávnutí za sekundu. Mouchy a podobný hmyz mává v rozpětí přesahujícím 100° a někdy se přiblíží k 180°, frekvence je závislá na velikosti. Čím menší muška, tím rychleji mává. Moskyt například zvládne v jediné sekundě 400 mávnutí,“ říká šéf týmu Bert Greenswood. A jak je to se včelou s přetíženou nákladem? Je-li dvakrát těžší, na první pohled by se zdálo, že začne logicky mávat křídly dvakrát rychleji. Bylo by to energeticky nejvýhodnější. Včela však zvolí jinou techniku. Pouze zvětší oblouk, ve kterém křidélky mává. Na rozdíl od jiného hmyzu má jiné svalstvo. „Létá si po svém!“ dodává Bert Greenswood.
Zázrak techniky? Jen do určité míry
To nejlepší, co můžete objevit mezi soukromými letadly, je Cessna Citation X. Naloží dvanáct lidí a přepraví je rychlostí 1126 km/h do cílového letiště. Jedná se o nejrychlejší soukromé letadlo světa, a současně dokonce i o nejrychlejší civilní letadlo světa! Rychlejší civilní letadla Concordy a Tupolevy Tu-144 jsou dnes už jen v muzeích. Tradiční letecká společnost Cessna, založená roku 1927, má nyní na 10 000 zaměstnanců. Projekt Citation X patří mezi poslední hity.
Prvním majitelem tryskáče se stal světoznámý golfista Arnold Palmer. Jeho první lety se zapsaly do historie, když stanovil nové světové rychlostní rekordy. Není tedy s podivem, že nejrychlejší soukromé letadlo světa je současně nejlepším aerodynamickým dílem tohoto sektoru. To přináší nejen možnosti dosažení výjimečných rychlostí, ale také výrazné snížení spotřeby paliva a prodloužení doletu. Na letounu jsou pozoruhodná šípovitá křídla s dvacetimetrovým rozpětím, která jsou díky svému zkosení 37 stupňů také světovým unikátem.
21. STOLETÍ ví více:
Dvoupilotní letoun s motory Rolls-Royce není žádným drobečkem Díky 22 metrové délce nabízí skvělé možnosti uspořádání interiéru. Každý interiér je unikátním dílem. Další trumfem je výška interiéru. Vývojáři společnosti se zaměřili na možnost pohodlného pohybu v letadle, takže příjemně narovnáni můžete projít osm metrů letadla. Při delších letech se tato výhoda stává neocenitelnou. Citation X zvládne cestu z Los Angeles do New Yorku pod čtyři hodiny a na téměř tunovou nádrž přeletí šest časových pásem – šest tisíc kilometrů! Starší typ Citation X přijde dle modelového roku na 11 milionů dolarů a více. (U nás lze pěkný vybavený stroj koupit za cenu 230 milionů korun). Co však je to za letadlo, které je oproti říši hmyzu neohrabanou hračkou?
21. STOLETÍ zkoumá let čmeláka
Na konci 20. a na začátku nového století objevujeme tři základní druhy vzniku vztlaku. Běžné teorie je ještě neznají, avšak pro vzdušný pohyb čmeláka jsou podstatné.
1. Vírové proudění
Hmyzí křídla jsou obtékána převážně vírově (letecké stroje laminárně, tj. vrstevnatě, a turbulentně). Na podtlakové straně (na horní ploše křídla) se vytvoří vír. Tím se mohutné těleso může vznést.
2. Mávání do mávání
Vírové proudění by čmeláka neuneslo. Při pozorném zpomaleném sledování lze zjistit, že se křidélka při rychlém pohybu nahoru a dolů dostávají do oblasti, kde již je vzduch rozvířen od předchozího mávnutí. Dochází k tak řečenému „úplavu“ – pohybu vpřed.
3. Rychlost kmitu mění směr
Čmeláčí křídlo se natáčí v horní a dolní „úvrati“ (místa s nejzazším úhlem) kolem své nejdelší osy o poměrně velký úhel. Dochází k obdobě Magnusova efektu. Je to onen tajemný prvek mechaniky, který způsobuje falše u vhodně nakopnutých fotbalových míčů či „umně“ odehraných ping-pongových míčků. Náš čmelák se rozkýve do všech stran. Zatím to žádný stroj nedokáže.
Průzkumný robotický brouk
Cílem soudobého výzkumu letu hmyzu je rozpoznat a přesně pojmenovat jeho přesnou aerodynamiku. Vědci z floridské NASA pracují od roku 2007 na projektu FLY ONE MILE. Zatím docházejí k zajímavým objevům. Vyrobit létajícího mikrorobota – včelu bude pozoruhodné. Stačí ji vybavit kamerou a mikrofonem a stává se ideálním informačním zdrojem pro odposlech a špionáž. Navíc lze vše zmenšit do velikosti sotva viditelné mušky octomilky. Namísto kamery může nést jemné částice chemických či psychotropních zbraní. A to už je v dnešní době terno.
21. STOLETÍ: Boeing Jumbo Jet je břídil
Šok první
Vezmeme-li v úvahu běžné informace o mouchách domácích, dozvíme se, že obyčejná moucha může doletět na jeden zátah do místa vzdáleného až 20 kilometrů od místa, kde přišla na svět.
Připustíme-li nezvratnou skutečnost že obří Boeing 747 je zhruba sedm a půl tisíckrát větší než zmíněná moucha, měl by mít správně dolet zhruba 150 000 kilometrů. Nemá. Podle údajů firmy Boeing uvedený stroj létá asi do vzdálenosti 14 500 kilometrů.
Šok druhý
Moucha domácí (žije asi jeden měsíc), dosahuje průměrné letové rychlosti osm kilometrů za hodinu (v říši malého hmyzu jsou i letci mnohem hbitější!) Jumbo Jet by tedy musel svištět rychlostí 56 000 kilometrů v hodině (blížil by se třetí kosmické rychlosti).
A co dokonalost přírody – člověk?
Ve srovnání s většinou čtyřnohých savců jsme však velice pomalí běžci. Na mílové trati dosahují ti nejrychlejší rychlosti 24 km/hod. Gepard vyvine až 120 km/hod.
Bojíme se rychlosti
Před rokem navrhl britský europoslanec Chrise Davise, aby byly automobily konstrukčně omezeny rychlostí 162 km za hodinu.
Davis uvedl, že stejně jako zákon chrání občany před účinky drog, a nově i cigaretového kouře, měl by je chránit i před neuváženým užíváním silných aut.
Dalším důsledkem návrhu je snížená spotřeba paliva, pomalejší čerpání světových zásob, snížení emisí a menší následky dopravních nehod.
Odpor k tomuto návrhu vzešel coby výsledek tlaku výrobců luxusních aut Mercedes, Audi aj. kteří by neměli co prodávat a museli se, spíše než na rychlost, zaměřit na vývoj nových automatických prvků zvyšujících bezpečnost a napravujících možnou chybu řidiče.
Rychlý a ještě rychlejší
rychlost: km/h
růstu lidských vlasů…. 1,08.10-8
hlemýždě zahradního 0,013
lidské chůze 3,6–5,4
antilopy 90
sokola stěhovavého 390
zvuku ve vzduchu na úrovni mořské hladiny 1193
střely v ústí útočné pušky M16 3510
Země na oběžné dráze kolem Slunce 107 280
světla ve vakuu 1 079 252
