ТЕМА РАБОТЫ "КАК ПЧЁЛЫ ИСПОЛЬЗУЮТ ЗАКОНЫ ФИЗИКИ".

II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

ТЕМА РАБОТЫ "КАК ПЧЁЛЫ ИСПОЛЬЗУЮТ ЗАКОНЫ ФИЗИКИ".

Измалкова А.А. 1
1средняя школа № 28, города Воронежа
Усеинова А.А. 1
1МБОУ СОШ № 28
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

 Вступление.

Если в теплый летний день вы услышали деловитое гудение, то это означает, что поблизости летает пчела, только что выбравшаяся из цветка, где она пила нектар. Ее легко узнать по мохнатому тельцу, опоясанному черными и желтыми полосами. Места обитания - сады, луга, поля, лесные опушки; сегодня благодаря человеку распространены по всему миру. Пчелы — лучшие друзья цветов. Это может показаться странным, ведь пчелы выпивают нектар цветов и уносят большую часть их пыльцы. Однако эти действия являются именно той частью совместной жизни флоры и фауны, от которой зависит выживание цветковых растений на Земле.

Как и большинство живых существ, растения должны постоянно воспроизводить потомство, приходящее на смену отжившим поколениям. Для того чтобы это произошло, необходимо соприкосновение пыльцы с крошечными зародышевыми клетками, производимыми пестиком цветка, — тогда и только тогда могут созреть семена растения. Этот процесс называется опылением. Сам цветок этого сделать не может — он лишен способности передвигаться. Лучшим видом транспорта для переноски пыльцы и становится мохнатая пчела, летающая в поисках нектара. Но по всем законам физики(аэродинамики) пчела летать не может. У неё маленький размах крыльев и большая масса тела. Так почему же она летает?

Основная часть.

Задача.

Условие:

Крылья пчелы колеблются с частотой 240 Гц. Сколько взмахов крыльями сделает пчела, пока долетит до цветочного поля, расположенного на расстоянии 500 м, если она летит со скоростью 4 м/с.

Дано: Решение:

V= 4 м/с t = s /v

W=240 Гц t = 500м / 4 м/с

S= 500 м t = 125 c

N- ? N = t * w

N = 125 c * 240 Гц

N = 30000

Ответ: 30000 взм за 500 м.Полёт пчелы.

У пчел имеются две пары крыльев — одна основная (передние крылья) и одна пара маленьких (задние крылья). Именно их вибрация производит гудящий звук, сопровождающий полет пчелы. Крылья пчелы состоят из прочных полых жилок, между которыми натянута перепонка. При полете оба крыла с каждой стороны сцепляются и действуют вместе и практически 4 крыла превращаются в 2.Собственный вес пчелы около 100 мг, а лететь она может много километров с ношей в 40 мг. Вообще, её способности удивляют. Она поднимает вес в 2 раза больше её собственного. Живут пчёлы колонией, причём в ней может насчитываться до 60000 рабочих пчел. Нектар собирается в предназначенный для этого орган- медовый зобик. И пока пчелка летит от медоноса до улья, сбор превращается в мёд. Учёные исследовали и доказали, что полёт пчелы похож на движение летательного аппарата с пропеллером. Крыло сначала движется назад по дуге, потом возвращается и переворачивается. Затем движение повторяется снова с переодичностью 230 раз за одну секунду. Скорость полета пчелы примерно достигает скорости поезда. Без груза она составляет 65 км/ч. Обратно нагруженное насекомое летит со скоростью уже от 15 до 30 км/ч. Ещё более замедляется полет, если пчеле приходится лететь против ветра. Двигаясь, насекомое издает деловитое жужжание, которое воспроизводят вибрирующие маленькие задние крылья, делая 11 400 взмахов в минуту.

Как пчёлы используют законы физики.

Мышцы пчелы позволяют ей совершать огромное количество взмахов крыльями в секунду - от до 400. При этом кончик крыла описывает особую траекторию, наподобие восьмерки. Так что никакого нарушения законов физики нет. В популярной литературе авторы вполне серьезно утверждают, что пчелы хорошо «знают» и используют такие науки, как математика, химия, экономика, аэродинамика, навигация и другие...

На примере опыта можно доказать, что пчёлы используют законы физики в повседневной жизни.

Заключение.

Таким образом, мы видим, что пчела - очень умное насекомое. Она может использовать как простые, так и сложные законы физики, математики, а также других наук. Газодинамический закон- это лишь маленькая часть, того, что знают пчёлы.

Выполняя работу, я доказала это на конкретном примере, а также открыла очень много нового для себя, например¸ строение пчелы, устройство полёта. Я узнала, что пчёлы необходимы всему человечеству, ведь недаром предрекал Альберт Эйнштейн, что если на Земле исчезнут пчёлы, то вскоре не станет и людей. Кроме того, пчёлы делают очень полезное и вкусное вещество- мёд.

В первых числах июня поместили четырех рамочный пакет пчел среднерусской породы в улей, в котором в прошлом году находилось три нуклеуса. В этом улье двенадцати рамочный корпус был разделен двумя перегородками на три отсека, в одном из которых помещалось три стандартные рамки, а в двух других — по четыре. Соответственно в нижней части улья было три летка — по одному в каждой из трех сторон. Ширина летков — 4 см. Улей на пасеке был установлен так, что летки находились с восточной, южной и западной стороны. Семья бурно развивалась, и пришлось вынуть одну перегородку в корпусе и расширить гнездо пчел до восьми рамок. Не сразу, но пчелы освоили южный леток и стали летать через два летка. К этому времени с восточной стороны улья разросся куст смородины и ветками закрыли прилетную доску. Но пчелы активно летали сквозь листву и ветки, и их число было примерно таким же, как и летающих через леток с южной стороны. В первых числах июля пришлось убрать и вторую перегородку из корпуса и расширить гнездо до двенадцати рамок. Опять не сразу, а через несколько дней пчелы освоили леток и с западной стороны. К этому времени начался главный взяток, и на корпус пришлось поставить магазин. Пчелы активно летали через все три летка, но бóльшая часть все же отдавала предпочтение южному. Примерно с 10 июля установилась очень теплая погода. Все летки в ульях основных семей были полностью открыты, и можно было наблюдать за пчелами в нуклеусном улье — потому что в этом улье не было конструктивной возможности для расширения летков. Но пчелы усиленно вентилировали гнездо и не проявляли беспокойства, значит, пока им удавалось поддерживать микроклимат в гнезде своими силами. День 23 июля выдался особенно жарким, к полудню температура воздуха в тени достигла 31°С. Все семьи резко усилили вентиляцию — на прилетных досках сидели десятки пчел-вентиляторщиц. Адекватно отреагировала на жару и семья в нуклеусном улье — на всех трех прилетных досках усиленно работали крыльями пчелы. При осмотре бросилось в глаза что-то необычное в поведении пчел, но что именно, было непонятно. Вентилирующие пчелы представляли живописное зрелище, и решили сделать несколько снимков. При настройке фотоаппарата и поиске наилучшего ракурса обнаружили то необычное, что привлекло внимание. Леток и прилетная доска с восточной стороны были закрыты ветками и оказались недоступными для фотографирования. На прилетной доске с южной стороны улья ничего необычного не было — пчелы сидели головками к летку и гнали воздух внутрь улья (фото 1). Вентиляция гнезда А вот на прилетной доске с западной стороны пчелы-вентиляторщицы вели себя странным образом — они расположились боком к летку и гнали воздух вдоль стенки улья мимо летка. На первый взгляд работа этих пчел казалась бессмысленной, но если вспомнить некоторые физические законы, то все встает на свои места, и действия пчел оказываются совершенно правильными и даже единственно верными. Из физики известно об обратной пропорциональной зависимости давления внутри газовой (в нашем случае более понятно — воздушной) струи от скорости этой струи, то есть чем больше скорость струи, тем меньше внутри этой струи давление. На этом физическом законе основано образование подъемной силы крыла самолета, а также работа энжекторных (отсасывающих) насосов и обыкновенных пульверизаторов. Разные типы эжекторов устанавливают на дымовых трубах для усиления тяги. Пчелы, прогоняя воздух с большой скоростью мимо летка, создают в районе летка пониженное давление, что увеличивает выход воздуха из улья. В этом случае пчелы действуют очень согласованно — через два летка (с

восточной и южной стороны) они гонят воздух внутрь улья, а через третий (с западной стороны) — обеспечивают максимальный выход теплого и влажного воздуха при минимальных затратах энергии. Пчеловоды обычно видят, как пчелы направляют воздух в улей с одной стороны летка, а выгоняют его с другой. Это легко проверить в безветренную погоду с помощью струйки дыма, об этом написано в учебниках. Часть теплого воздуха выходит из улья через открытый верхний леток за счет конвективных (тепловых) потоков. В нашем случае все три нижних летка расположены на одном уровне, а верхние летки отсутствуют, поэтому нет условий для возникновения конвективных потоков, а наличие трех летков с разных сторон улья для пчел противоестественно, но тем не менее они нашли оптимальный вариант вентиляции своего жилища. Как они до этого «додумались»? Откуда пчелам известны газодинамические законы физики? Очень похоже, что пчелы всегда об этом знали и при первой же возможности эти знания использовали. О подобном поведении пчел еще не было сообщений в литературе. Понимаю, что одного наблюдения для фиксации такого факта из жизни пчел недостаточно (может быть случайное совпадение), даже при наличии фотодокументов. Я описала яркий и эффективный случай использования пчелами газодинамического закона в экстремальных условиях. Но следует отметить, что этот физический закон используется пчелами при выпаривании меда. При движении воздушной струи в улочке, где располагается незрелый мед, понижается давление, при этом уменьшается работа по выходу молекул воды, и мед быстрее доходит до кондиции.

Список литературы.

1. Википедия- свободная энциклопедия

2. Брюханенко А.Н. – «Пчеловодство»

3. Еськов Е.К. – « Зимовка пчелиных семей»

4. Интернет-портал «Энциклопедия животного мира»

5. Интернет-портал «Бочка мёда»

6. Иван Басаргин «Дикие пчёлы»

Просмотров работы: 3691