Plachtění bez námahy

Káňata, orli, čápi a další ptáci, kteří často za letu plachtí, mají na špičkách křídel speciální pera. Tyto pera se mohou za letu prohnout až skoro kolmo nahoru vůči zbytku křídla. To není náhoda, ale naopak skvělý vynález, který ptákům pomáhá zlepšovat jejich letecké schopnosti. Díky této „vychytávce“ je plachtění pro ptáky mnohem méně náročné. To ptákům umožňuje létat na delší vzdálenosti a spotřebovávat méně energie, když loví potravu nebo létají do svých hnízd.

A jak to funguje?

Při této aktivitě s žáky prozkoumáme, jak tvar křídel ovlivňuje výkon letu.

• Nechte každého žáka, aby si vybral ptáka, kterého má rád, a nakreslil jeho obrázek na papír. (Doporučujeme volit druhy, které umí dobře plachtit).
• Požádejte žáky, aby identifikovali jedinečné rysy ptačích křídel, které mu pomáhají létat (jako je tvar křídel, peří atd.).
• Pomocí obrázku, který nakreslili, požádejte žáky, aby vytvořili papírové letadlo, které obsahuje jedinečné rysy ptačích křídel. Mohli by například ke křídlům přidat konce křídel nebo klapky.
• Jakmile vytvoří své papírové letadlo, nechte je otestovat, aby viděli, jak dobře létá. Jak daleko to jde, jak rychle a jakým směrem? Která letadla létala nejlépe a která nejhůře? Proč?
• Až budou testovat svá papírová letadla, diskutujte s nimi o tom, jak jedinečné vlastnosti ptačích křídel inspirovaly design letadel.
• Povzbuďte žáky, aby experimentovali s různými návrhy a funkcemi, aby zjistili, jak ovlivňují let jejich papírových letadel. Co se stane s každou změnou, kterou udělají ve svém designu letadla?

Ptáci a letadla mohou létat díky tomu, jak za letu proudí vzduch kolem jejich křídel. Aby to dobře fungovalo, tak pod křídlem tento vzduch musí tlačit víc než nad křídlem. – Má tam větší tlak, a díky tomu tam vzniká tzv. vztlak.

Na špičce křídla ale vzniká vír vzduchu (Vzduch tam proudí zpod křídla nad křídlo.), který zhoršuje schopnost letu.  Tento nechtěný vír může omezit právě zahnutí křídel na jejich koncích.

Co všechno může vylepšit prohnutí konců křídel?

1. Vylepšený vztlak:Zjednodušeně řečeno pták s prohnutými konci křídel lépe letí, jeho křídla tak mohou unést větší váhu, udržet se ve vzduchu je pro ptáka méně namáhavé.
2. Vylepšené ovládání:Konce křídel umožňují ptákům ovládat jejich vztlak během letu, což může být užitečné při vzletu a přistání. Úpravou úhlu špiček křídel mohou ptáci také zlepšit manévrovatelnost; umožňuje jim provádět náhlé pohyby ve vzduchu a rychleji a snadněji měnit směr.
3. Snížená turbulence:Zatočený tvar konce křídla také pomáhá snižovat turbulence. Díky tomu může pták létat plynuleji a dál šetřit energií.

V posledních letech (desetiletích) se konce křídel velké části dopravních letadel opatřují zahnutými konci – tzv. winglety. Toto vylepšení bylo inspirováno prohnutými konci křídel ptáků. Jejich využití je přínosné v mnoha ohledech:

1. Snížení spotřeby paliva: prohnutím konců křídel letadel se sníží odpor letu a zlepší vztlak, což vede ke zlepšení spotřeby paliva a snížení emisí.
2. Vylepšení stability: ohnutí konců křídel směrem nahoru pomáhá usměrňovat vzdušné víry, to stabilizuje letadlo a zabraňuje jeho nadměrnému naklánění.
3. Snížení hluku: konce křídel mohou také snížit hluk vytvářený letadly při vzletu a přistání, tím se sníží hlukové znečištění v blízkosti letišť.
4. Zvýšení nosnosti letadla: snížením odporu a zlepšením vztlaku mohou konce křídel zvýšit kapacitu toho, co letadlo unese.
5. Snížení nákladů na údržbu: konce křídel mohou také snížit opotřebení motorů letadla, potenciálně snížit náklady na údržbu a prodloužit životnost letadla.

Celkově tak mohou tvarované konce křídel přispět k méně škodlivému provozu letecké dopravy.

Some STEAM opportunities include:

• Identifikujte účinky odporu vzduchu a tření, které působí mezi pohyblivými povrchy.
• Analyzujte výhody a nevýhody různých adaptací/chování.
• Kladení otázek a pozorování.
• Provádění jednoduchých testů.
• Vytváření předpovědí.
• Použití vědeckých důkazů k zodpovězení otázky.
• Aplikujte učení na problémy reálného světa.

Rozdíl wingtipů a wingletů:

Wingtipy a winglety jsou aerodynamická zařízení připevněná ke křídlům letadla. Wingtipy jsou prodloužení křídla na nejvzdálenější části křídla, které se zakřivuje nahoru nebo dolů. Wingtipy mohou zlepšit palivovou účinnost letadla snížením odporu a zvýšením vztlaku. Winglety jsou na druhé straně svislé ploutve, které jsou připevněny ke konci křídel. Winglety fungují tak, že snižují turbulence vytvářené na konci křídla, což pomáhá snižovat odpor vzduchu a zvyšuje účinnost paliva. Winglety jsou účinnější než wingtipy při snižování odporu vzduchu a zvyšování spotřeby paliva.

Podívejte se jak křidélka fungují (watch here).

Přečtěte si jak křidélka fungují (read more here).

Jak ptáci inspirovali křídla letadel (read more here).

Obtékání křídla video v češtině https://www.youtube.com/watch?v=nAQt7UHnfco&ab_channel=dariusdaro

Letadla mají další úpravu, inspirovanou sovami. Třásně na okrajích sovího peří pomáhají rozbít proudění vzduchu nad povrchem křídel, což snižuje turbulence a hluk. Tato vlastnost byla replikována v konstrukci křídel letounu pro zlepšení jejich aerodynamické účinnosti a snížení hluku během letu (watch here).