Myšiak lesný - efektívne krídla

Plachtiace vtáky si natáčajú končeky krídel, aby šetrili energiu.

Plachtiace vtáky ako myšiaky, orly a bociany, majú na koncoch krídel špeciálne perie. Počas letu sa perie na koncoch týchto veľkých krídel stočí, až kým nie je takmer vertikálne. To zabraňuje vzduchu spod krídla, aby sa stočil a vytvoril trenie na vrchole krídla. Týmto spôsobom pôsobí na krídla smerom nahor sila, ktorá sa nazýva vztlak.

Vďaka prispôsobeniu koncov krídel potrebujú plachtiace vtáky na let menej energie. Ako to funguje?

Túto aktivitu možno použiť na skúmanie vplyvu tvaru krídel na efektívnosť letu.

• Požiadajte žiakov, aby si vybrali vtáka, ktorý im pripadá zaujímavý, a nakreslili jeho obrázok na papier. Môžete si vopred pripraviť niekoľko obrázkov vtákov, z ktorých si žiaci môžu vybrať; vyberte obrázky vtákov, ktoré dokážu naozaj dobre lietať, ako sú orly, supy a bociany.
• Potom ich požiadajte, aby na krídlach vtákov určili jedinečné znaky, ktoré im pomáhajú lietať (napríklad tvar krídel, perie atď.).
• Požiadajte žiakov, aby na základe obrázka vytvorili papierové lietadlo, ktoré bude obsahovať jedinečné črty vtáčích krídel. Mohli by napríklad pridať končeky krídel alebo klapky na krídla.
• Keď vytvoria svoje papierové lietadlo, nechajte ich vyskúšať, ako dobre lieta. Ako ďaleko letí, ako rýchlo a akým smerom? Ktoré lietadielka leteli najlepšie a ktoré najhoršie? Prečo?
• Teraz si pokus môžu žiaci zopakovať.  Ako môžu zmeniť svoj dizajn, aby doletelo lietadielko ďalej? (Toto môže byť pekný úvod do evolúcie. Pokus a omyl, čo funguje, sa zachová, čo nefunguje, zmizne. Ako robia zmeny? Učia sa jeden od druhého? Experimentujú sami?)
• Počas testovania papierových lietadiel diskutujte o tom, ako jedinečné vlastnosti vtáčích krídel inšpirovali konštrukciu lietadiel.
• Povzbuďte žiakov, aby experimentovali s rôznymi konštrukciami a vlastnosťami a zistili, ako ovplyvňujú let ich papierových lietadiel. Čo sa stane po každej zmene, ktorú urobia v návrhu svojho lietadla?
• Skúsil niekto pridať končeky krídel? Leteli ich papierové lietadlá ďalej?

Končeky krídel sú špičky vtáčích krídel, ktoré vtákom pomáhajú efektívnejšie lietať. Konce krídel mnohých vtákov majú špeciálny tvar, ktorý ovplyvňuje vzduch okolo nich počas letu. Konce ich krídel sa dvíhajú pod určitým uhlom, čo pomáha znižovať turbulencie a odpor vzduchu. To je pre vtáky dôležité, pretože im to umožňuje letieť na dlhšie vzdialenosti a spotrebovať menej energie pri love potravy alebo pri lete do hniezda.

Podrobnejšie vysvetlenie

Zahnuté konce krídel vtákov plnia niekoľko dôležitých funkcií súvisiacich s letom:

1. Lepší zdvih: Tvar koncov krídel ovplyvňuje prúdenie vzduchu nad krídlami. Zahnutý tvar koncov krídel vytvára vzdušný vír, ktorý pomáha zvyšovať vztlak vytváraný krídlom. Konce krídiel zabraňujú tomu, aby sa vzduch pohybujúci sa nad horným povrchom krídla oddelil od povrchu krídla, čo vytvára nižší tlak na jeho hornom povrchu a vyšší tlak na jeho dolnom povrchu.
2. Lepšia kontrola: Konce krídel umožňujú vtákom kontrolovať vztlak počas letu, čo môže byť užitočné pri vzlietaní a pristávaní. Úpravou uhla koncov krídel môžu vtáky zlepšiť aj svoju manévrovateľnosť; umožňuje im to robiť prudké pohyby vo vzduchu a rýchlejšie a jednoduchšie meniť smer.
3. Zníženie turbulencie: Vlnitý tvar koncov krídel tiež pomáha znižovať turbulencie, čo môže zlepšiť celkovú účinnosť letu. Znížením turbulencie môže vták letieť plynulejšie a šetriť energiu.

Konce krídel na lietadlách, ktoré napodobňujú krídla vtákov, poskytujú niekoľko výhod pre udržateľnosť:

1. Lepšia palivová úspornosť: konce krídel môžu znížiť odpor vzduchu a zlepšiť vztlak, čo vedie k zlepšeniu spotreby paliva a zníženiu emisií.
2. Lepšia stabilita: ohyb koncov krídel smerom nahor vytvára víry, ktoré stabilizujú lietadlo a zabraňujú jeho nadmernému nakláňaniu.
3. Nižšie hlukové znečistenie: konce krídel môžu tiež znížiť hluk generovaný lietadlami počas vzletu a pristátia, čím sa zníži hluk v blízkosti letísk.
4. Vyššia nosnosť: znížením odporu a zlepšením vztlaku môžu konce krídel zvýšiť nosnosť lietadla, čo umožňuje efektívnejšie využitie zdrojov.
5. Nižšie náklady na údržbu: konce krídel môžu tiež znížiť opotrebovanie motorov lietadla, čím potenciálne znížia náklady na údržbu a predĺžia životnosť lietadla.

Celkovo sú končeky krídel dôležitou súčasťou anatómie vtákov, ktoré im pomáhajú lietať lepšie, efektívnejšie a s väčšou kontrolou. Vďaka nižšej spotrebe energie bude možné prevádzkovať lietadlá, fungujúce na nových formách čistejšej energie.

Možné prepojenie na vyučovaciu metodiku STE(A)M:

• Identifikovať účinky odporu vzduchu a trenia, ktoré pôsobia medzi pohybujúcimi sa povrchmi.
• Inžinierstvo: navrhovanie materiálov, štruktúr a systémov, napodobňujúcich napr. anatómiu živých organizmov.
• Technológia: vývoj technológií, inšpirovaných fungovaním živých systémov.
• Udržateľnosť, ekológia: pri designovaní materiálov či konštrukcií sa otvárajú možnosti pre energeticky efektívnejšie a ekologicky šetrné riešenia inšpirované prírodnými vzormi.
• Biológia: skúmanie evolučných súvislostí vývoja stavby tiel živých organizmov.
• Vytváranie hypotéz a ich overovanie jednoduchými pokusmi a pozorovaniami.
• Vyhľadávanie, interpretácia a použitie vedeckých dôkazov na zodpovedanie otázok.
• Pozorovanie a kladenie otázok o tom, ako sa rôzne organizmy prispôsobujú.
• Analýzy výhod a nevýhod rôznych prispôsobení/správania.
• Aplikácia učením objavených skutočností na problémy reálneho sveta.

• Čo nás vtáky učia o aerodynamike, príp. hydrodynamike?
• Bude jedného dňa lietanie eco-friendly? Low Carbon Aviation
• Poznáte knižku Čajka Jonathan od Richarda Bacha? Čo sa tam píše o lietaní?
• A ako s témou lietania - inšpirácie od vtákov - pracoval Leonardo da Vinci?

Rozdiel medzi končekmi krídiel (wingtips) a pohyblivými krídelkami (winglets). Každé lietadlo má na konci krídiel špičky (wingtips), ale väčšina lietadiel nemá krídelká (winglets) - predĺženie na vonkajšej strane krídla, ktoré môže byť zakrivené nahor, nadol alebo na obe strany (vysvetlenie v angličtine aj s obrázkom).

Wingtipy a winglety sú aerodynamické zariadenia na krídle lietadla. Wingtipy sú predĺženia krídla v jeho najvzdialenejšej časti, ktoré sú zakrivené smerom nahor alebo nadol. Ich úlohou je zlepšovať palivovú účinnosť lietadla znížením odporu a zvýšením vztlaku. Na druhej strane, winglety sú vertikálne plutvy, ktoré sú pripevnené na konci wingtipov. Winglety fungujú tak, že znižujú turbulenciu vytváranú na konci krídla, čo pomáha znižovať odpor vzduchu a zvyšovať palivovú účinnosť. Winglety sú pri znižovaní odporu a zvyšovaní palivovej účinnosti účinnejšie ako wingtipy.

Pozrite sa, ako fungujú winglety (Winglets - How Do They Work?).

Prečítajte si, ako wingtipy pomáhajú znižovať vírový odpor.

Ako vtáky inšpirovali krídla lietadiel (Aerodynamic Wing Additions Inspired by Birds).

Lietadlá majú ďalšiu úpravu, inšpirovanú sovami. Lemovanie okrajov sovích pier pomáha rozdeliť prúdenie vzduchu nad povrchom krídel, čo znižuje turbulencie a hluk. Táto vlastnosť bola zopakovaná pri konštrukcii krídel lietadiel, aby sa zlepšila ich aerodynamická účinnosť a znížil hluk počas letu Experiment! How Does An Owl Fly So Silently?.