В одном из эпизодов популярного документального сериала "Разрушители легенд" ведущие решили проверить, как изменится вес грузовика, перевозящего голубей, если все птицы в кузове взлетят. В результате показания весов, на которых стоял трейлер, практически не изменились.
Теперь учёные из Стенфордского университета (Stanford University) разработали сверхчувствительный прибор, который может измерять вес объектов в полёте. Кроме того, команда под руководством профессора Дэвида Лентинка (David Lentink) объяснила эксперимент с грузовиком и с голубями с точки зрения физики.
"Взвесить птицу в полёте не так просто, потому что взмахивая крыльями, она толкает воздух вверх и вниз, что влияет на показатели, — объясняет Лентник. — Более того, изменения в весе происходят по несколько раз в секунду. Обычным бытовым весам требуется время, чтобы определить вес, а нам была нужна сверхбыстрая система".
Изобретение представляет собой просторный ящик, в верхней и нижней части которого встроены датчики, измеряющие давление воздуха с частотой сто раз в секунду. Устройство оказалось настолько точным, что среагировало даже на работу системы вентиляции. В пресс-релизе университета авторы работы рассказывают, что были вынуждены выключать кондиционер, чтобы избежать помех.
Учёные помещали внутрь воробьиных попугаев вида Forpus Coelestis и сопоставляли показания приборов с кадрами видеосъёмки полёта птиц. Оказалось, что при движении крыльев вниз давление воздуха в два раза превышало собственный вес птицы. А при движении вверх вертикальная сила практически отсутствует, что на долю мгновения делает птиц невесомыми. Результаты полностью соответствуют морфологическим особенностям пернатых, у которых мышца, опускающая крыло, гораздо мощнее поднимающей.
Но почему же вес грузовика в эксперименте оставался постоянным, если вес птиц постоянно изменялся? Если бы в кузове машины находилось лишь несколько голубей, стрелка чувствительных весов действительно должна была бы колебаться. Но когда птиц много и все они машут крыльями, количество взмахов вверх и вниз примерно одинаково и общий вес груза остаётся стабильным.
"Мы разработали метод, объединяющий в себе точность и гуманное отношение к животным, которые могут летать в нормальной обстановке, — говорит Лентник. — Мы награждаем птиц за их усилися особым лакомством. В итоге у нас есть счастливые птицы и счастливые исследователи".
Новое устройство будет крайне полезно для измерения аэродинамических характеристик небольших дронов, которые передвигаются за счёт машущих движений крыльев. Дело в том, измерительные датчики, установленные на миниатюрные летающие устройства, влияют на характеристики полёта и вносят погрешность в расчёты.
Подробные результаты работы опубликованы в издании Royal Society journal Interface, а с полным текстом статьи можно познакомиться на сайте препринтов Arxiv.org.
