Szárnyaló sasok

A szitáló madarak úgy állítják be a szárnyuk végét, hogy könnyedén „vitorlázhassanak” a levegőben.

A szitáló madarak, például az ölyvek, sasok és gólyák szárnya végén különleges tollak vannak. Ahogy repülnek, a nagy madarak szárnyának végén a tollak felfelé hajlanak, amíg csaknem függőlegesek lesznek. Ez megakadályozza, hogy a szárny alatti levegő felfelé irányuló örvényeket keltsen, ezzel megnőjön a légellenállás a szárny tetején. Ily módon a szárnyakra felfelé irányuló erő hat, és emiatt emelkednek feljebb és feljebb.

A szárnyvégek ilyen típusú alkalmazkodása miatt a szitáló madarak kevesebb energiát használnak fel a repüléshez. Vajon hogyan működik ez?

Minden gyerek hajtogatott már papírrepülőt. Ebben a feladatban is ezt tesszük, csak más-más szárnyformát alakítunk majd ki. Ezután megnézzük, melyik száll a leghatékonyabban.

Feladat leírása:

Egyszerű magyarázat (9-10 éveseknek)

A madár szárnyának vége abban segít, hogy a madár hatékonyabban repüljön. Ennek a szárnyvégnek sok madár esetében speciális alakja van, ami repülés közben befolyásolja a körülötte mozgó levegőt. A szárny legvége egy bizonyos szögben felfelé áll, ez segít csökkenteni az örvények képződését (turbulencia) és a légellenállást. Ezáltal a madarak kevesebb energiával nagyobb távolságokra tudnak repülni.

Haladó magyarázat (11-12 éveseknek)

A madarak felfelé hajló szárny vége számos, a repüléshez köthető fontos funkciót lát el:

1. Elősegíti a felemelkedést:

A szárnyvég befolyásolja a szárny körüli levegő áramlását. A felfelé hajló alak olyan légörvényt alakít ki, amely fokozza a szárny által keltett emelőerőt. A szárnyvég megakadályozza, hogy a levegő a szárny felső felére áramoljon, elkülöníti a szárnyfelületeket, ezáltal alacsonyabb nyomást alakít ki a szárny felső felületén és magasabbat az alsó felén.

2. Fokozza az irányítást:

A szárnyvégek lehetővé teszik a madarak számára, hogy jobban tudják irányítani az emelkedésüket repülés közben, ami hasznos lehet fel- és leszálláskor. A szárnyvég dőlésszögének beállításával a madarak javíthatják a manőverezőképességet is: lehetővé teszi számukra, hogy hirtelen mozdulatokat hajtsanak végre a levegőben, gyorsabban és könnyebben változtassanak irányt.

3. Csökkenti az örvényképződést:

A szárnyvég felfelé hajló formája segít az örvények képződésének (turbulencia) csökkenésében is, ami általánosságban javíthatja a repülés hatékonyságát. A turbulencia csökkenésével a madár egyenletesebben repülhet, és energiát takaríthat meg.

A repülőgépek szárnyvégének hasonló kialakítása számos fenntarthatósági előnnyel járhat:

1. Nagyobb üzemanyag-hatékonyság:

A szárnyvégek csökkenthetik a légellenállást és javíthatják a felhajtóerő hatását, ami növeli az üzemanyag-hatékonyságot és csökkenti a károsanyag-kibocsátást.

2. Nagyobb stabilitás:

A szárnyvégek felfelé hajlása olyan légmozgásokat hoz létre, amelyek stabilizálják a repülőgépet, és megakadályozzák a túlzott dülöngélést felszállás közben.

3. Csökkentett zajszennyezés:

A szárnyvégek csökkenthetik a repülőgépek által keltett zajt is fel- és leszálláskor, csökkentve a zajszennyezést a repülőterek közelében.

4. Megnövekedett teherbírás:

A légellenállás csökkentésével és a felhajtóerő javításával a szárnyvégek növelhetik a repülőgép hasznos teherbírását, ami lehetővé teszi az erőforrások hatékonyabb felhasználását.

5. Csökkentett karbantartási költségek:

A szárnyvégek csökkenthetik a repülőgép hajtóműveinek kopását is, ami potenciálisan csökkenti a karbantartási költségeket és meghosszabbítja a repülőgép élettartamát.

Összességében a szárnyvég ilyen kialakítása a jobb hatékonyság, a csökkentett kibocsátás és a kisebb környezeti terhelés révén hozzájárulhat ahhoz, hogy kevésbé legyen káros a légiközlekedés. Ha kevesebb energiát igényel a repülőgép üzemeltetése, akkor az megoldható akár megújuló energiaforrással is!

Környezetismeret/Természettudomány

·         Az állatok testrészeinek felismerése és megfigyelése

·         Megfigyelőképesség fejlesztése

·         Állatok testfelépítése

Technika és tervezés (Technológia)

·         Kreativitás fejlesztése

Digitális kultúra (Mérnöki tudományok, mérnöki tudományok)

·         Az online és az offline környezet összehasonlítása

·         Információszerzés az e-világban

Vizuális kultúra (Művészetek)

·         Technológia és hagyomány

Matematika

·         Geometriai formák és funkcióik

A szárnyvégek és a szárnyacskák különbségei:

A szárnyvégek és a szárnyacskák a repülőgép szárnyaihoz rögzített aerodinamikai eszközök. A szárnyvégek a szárnynak a legkülső részén lévő meghosszabbításai, amelyek felfelé vagy lefelé görbülnek. A szárnyvégek a légellenállás csökkentésével és a felhajtóerő növelésével javíthatják a repülőgép üzemanyag felhasználás hatékonyságát. A szárnyacskák viszont függőleges vezérsíkok, amelyek a szárnyvégek végéhez vannak rögzítve. A szárnyacskák úgy működnek, hogy csökkentik a szárnyvégen keletkező turbulenciát (örvények képződését), ami segít csökkenteni a légellenállást és növelni az üzemanyag felhasználás hatékonyságát. A szárnyacskák hatékonyabban csökkentik a légellenállást és növelik az üzemanyag felhasználás hatékonyságát, mint a szárnyvégek.

Magyar nyelven:

Hogyan tudnak olyan nesztelenül repülni a baglyok? Elolvashatjuk ebben és ebben a cikkben.

Angol nyelven:

A repülőgép szárnyak működését mutatja be ez a videó és ez a cikk.

Hogyan inspirálták a madarak a repülőgép szárnyakat? (tovább a cikkhez).

A repülőgépeken van egy másik alkalmazás is, amelyet a baglyok ihlettek. A bagolyszárny tollainak vége különlegesen finom kidolgozású, ez segít megtörni a légáramlást a szárnyak felületén, ami csökkenti a turbulenciát és a zajt. Ezt a funkciót vették figyelembe a repülőgépszárnyak tervezésekor, így javítva az aerodinamikai hatékonyságukat és csökkentve a repülés közben keletkező zajt. (tovább a videóhoz).