Главная страница » Живность » Физика в мире животных: лапа геккона

Чат
Свідомий
Свідомий
Свідомий
россо леванто
bylterer, awe2
Apollon13
bylterer, awe2
я AZEF сосу недорого
Кого отпиздить лопатой?
я AZEF сосу недорого
Объебошицца в панэдзельнык
я AZEF сосу недорого
Шо вы мрази тутошния?
Apollon13
россо леванто, бэндерка
россо леванто
Apollon13, Link
Apollon13
россо леванто, ввшивата
россо леванто
Apollon13, ешь овсянку
Apollon13
Типичные вышиванием
Apollon13
россо леванто, а бревно в своём глазу не видешь awe2
россо леванто
Турецкая пресса сообщает, что американцы взяли в плен и держат на военной базе главу ИГИЛ Абу Бакр аль-Багдади.

Того самого, кого Минобороны РФ уже дважды «убивало»
Apollon13
Баба
Apollon13
Свідомий, завали ебало пидор абарт
Свідомий
Apollon13, а тебя это заняло на 20 минут.
Apollon13
Свідомий, ты себя сепаром чувствуешь?это связано с тем что ты в Украине живёшь?у меня для тебя плохие новости butthurt
Свідомий
Свідомий
Свідомий
Цитата: Apollon13
18:36:44
Нормально студент живёт, в отличии от сепаров.
a-lexmak
шо за новая хуйня с криптовалютой на сайтах? у меня ноут ибенит, шо дурной...
Hevding
Залупу в лапу
я AZEF сосу недорого
Хуй в хату
Коммандор
LOLеще и категория "ручной инструмент"

Только зарегистрированные посетители могут писать в чате.
Опрос

Кто ты, камрад?

(М) 8==>
(Ж) (.)(.)
(не определился) (.)(.) 8==>
 
 
 
Физика в мире животных: лапа геккона


Гекконы - обитатели тропических и субтропических областей Старого и Нового Света. Эти ящерицы живут и на континентах, и на островах, ареал их распространения обширен. У гекконов есть одна особенность - они умеют удерживаться практически на любой поверхности. Вес тела животного удерживает даже одна лапа. Поверхность может быть любой - дерево, скальная порода, даже полированное стекло.

На способность геккона крепко держаться за что угодно обращали внимание еще древние греки. Аристотель пытался понять принцип закрепления лапы ящерицы, интересовались гекконами и средневековые ученые. Изучают их и в наше время. Есть несколько теорий, объясняющих выдающиеся способности этих ящериц в "альпинизме".

Присоски на пальцах. Одно из первых объяснений, которое выглядело вполне логичным. Правда, после изучения лапы геккона под микроскопом оказалось, что присосок на пальцах нет. К сожалению, миф о присосках живет и по сей день.

Электростатика. Еще одно правдоподобное объяснение, которое удалось опровергнуть (хотя есть и некоторые подтверждения этой теории, о них поговорим ниже), создав условия, при которых заряда на лапах геккона просто не могло быть. Животное все равно крепко держалось на гладкой поверхности.

Опровержение было получено еще в 30-х годах прошлого века. Немецкий ученый Вольф-Дитрих Деллит (Wolf-Dietrich Dellit) направил поток ионизированного воздуха в сторону лап геккона, который держался на металлической поверхности. Ионизация, по мнению Деллита, должна была нейтрализовать или значительно уменьшить силу сцепления лап с поверхностью, если бы механизм сцепления имел электрическую природу. Этого не произошло, поэтому был сделан вывод, что гекконы используют что-то еще.

Канадский ученый Александр Пенлидис считает, что этот эксперимент был некорректным. Дело в том, что контакт между лапами геккона и поверхностью чрезвычайно тесен, вследствие чего ионизированные молекулы просто не в состоянии проникнуть между сверхмалыми структурами лап и поверхности и нейтрализовать взаимодействие.

Сцепление лап геккона с неровностями поверхности. Это объяснение тоже не подходит, поскольку гекконы могут передвигаться по вертикальной поверхности из полированного стекла. Более того, они могут передвигаться и по потолку из того же материала.

Физика в мире животных: лапа геккона


С появлением электронного микроскопа лапу геккона удалось изучить во всех деталях. Как оказалось, она покрыта чрезвычайно тонкими щетинками, длина которых составляет до сотни микрометров. Концентрация щетинок на единицу площади поверхности лапы очень высока: более 14 000 волосков на 1 мм^2. Каждая щетинка, в свою очередь, не является монолитным образованием, а делится на конце на 400-1000 еще более мелких волокон. Толщина таких волокон составляет 0,2 мкм. На 1 см^2 контакта с поверхностью приходится около 2 млрд волокон, каждое из которых к концу расширяется.

Физика в мире животных: лапа геккона


а. Лапка геккона б. "Подушечка" пальца геккона под микроскопом в. Одна из щетинок лапы геккона г. Она же, под бОльшим увеличением д. Максимальное увеличение щетинки


Американские ученые выяснили, что сила сцепления лапы геккона токи составляет 10 Ньютон на 1 см^2. Такое сцепление возможно лишь для гладких поверхностей, где задействованы практически все волокна на лапах животного. Если речь идет о поверхностях, часто встречающихся в местах обитания гекконов - скалы, деревья, здесь задействована лишь часть волокон на лапах (в силу большого числа неровностей на этих поверхностях), но и этого достаточно для удержания животного на месте.

Как оказалось, микроскопические волоски на лапах геккона сцепляются с опорной поверхностью посредством ван-дер-ваальсовых сил. Ван-дер-ваальсовы силы - силы межмолекулярного (и межатомного) взаимодействия с энергией 10-20 кДж/моль. Основу ван-дер-ваальсовых сил составляют кулоновские силы взаимодействия между электронами и ядрами одной молекулы и ядрами и электронами другой. На определенном расстоянии между молекулами силы притяжения и отталкивания уравновешивают друг друга, и образуется устойчивая система. Именно такую систему и составляет лапа геккона с поверхностью, с которой она соприкасается.

Сложное строение лапы обеспечивает и еще одно ее свойство - гидрофобность. Лапа отталкивает воду и грязь, благодаря чему геккон может неплохо передвигаться и по влажным поверхностям.

Геккон без проблем открепляет лапу от поверхности, на которой она закреплена. Для этого используется специальный механизм. Дело в том, что прикрепившаяся к какому-либо материалу щетинка может без труда открепиться, если угол между волокном и поверхностью составит более 30°. При движении, изменяя угол соприкосновения лапы и поверхности, геккон без труда закрепляет и открепляет лапы. Затраты энергии на этот процесс минимальны.

Силы Ванд-дер-ваальса или что-то еще?

Два года назад канадский ученый Александр Пенлидис (Alexander Penlidis) решил самостоятельно изучить механизм прилипания лап геккона к поверхностям. Как оказалось, при соприкосновении лапы и поверхности возникает обмен электрическими зарядами. В итоге образуется положительный электростатический заряд у лапы и отрицательный - у поверхности.

Пенлидис ставил эксперимент с двумя типами полимерных поверхностей - тефлоном AF и полидиметилсилоксаном. Согласно выводам, сделанным ученым по результатам исследования, сила адгезии коррелировала с величиной электростатического заряда лапы и поверхности. А из этого следует, что именно электрический заряд играет главную роль в сцеплении лапы с поверхностями.

Физика в мире животных: лапа геккона


Исследование интересное, но оно не отвечает на важный вопрос - каким образом геккон держится на очень неровных поверхностях, где обеспечить адгезию с использованием электрического заряда гораздо сложнее, чем на ровной поверхности. Возможно, лапы геккона имеют двойной механизм сцепления - и силы ван-дер-ваальса, и электрический заряд.

Влияние воды

В подавляющем большинстве случаев ученые проводили эксперименты с гекконами в сухой среде. Ученые из Акронского университета решили проверить, насколько хорошо ящерица может перемещаться по увлажненным поверхностям. Как оказалось, если распылить на стеклянную пластину воду, то животное держится на такой поверхности гораздо хуже, чем на той же пластине без капель воды.



Тем не менее, удержаться на влажной поверхности геккону удается. Но если пластину погрузить на небольшую глубину в воду, а геккона снова поместить на пластину, то ящерица не может удержаться на поверхности в таких условиях. Если погрузить лапы геккона в воду на полтора часа, а затем посадить его на стекло, он соскальзывает, не в силах закрепиться.

По мнению Алиссы Старк (Alyssa Stark) из Акронского университета, это объясняется тем, что вода мешает силам ван-дер-ваальсового взаимодействия, и лапы геккона не могут закрепиться на поверхности.

Не только лапы

В механизме закрепления лап на поверхности участвует все тело геккона, утверждают ученые из Массачусетского университета в Амхерсте. Тело рептилии, по словам Альфреда Кросби (Alfred Crosby), играет роль пружины, которая прижимает лапы к поверхности. И чем больше масса тела геккона, тем сильнее эта пружина. Благодаря этому механизму в любой поверхности отлично держатся и крупные виды гекконов, а не только их мелкие родственники.

Несмотря на то, что Александр Пенлидис смог доказать влияние электрического заряда на адгезионную способность лап геккона, большинство специалистов поддерживают все же точку зрения о механизме сцепления на основе сил ван-дер-ваальса. Сейчас ученые пытаются объяснить еще одну интересную проблему - происхождение этого механизма в процессе эволюции.

"Гекконовый скотч"

С тех пор, как механизм работы лапок геккона в целом стал понятен, люди пытаются воcпроизвести его искусственно. В частности, агентство DARPA создало альпинистское оборудование, позволяющее человеку с массой 122 кг (масса тела + полезная нагрузка) взобраться на стеклянную отвесную стену на высоту в 7,6 м. Инженер из Стэнфорда создал робота, который может взбираться по практически отвесным гладким поверхностям. Манипуляторы робота тоже созданы по образцу лапы геккона. А специалисты из Пенсильванского университета разработали новый тип высокоточного захвата, который можно использовать на производстве для работы с мелкими деталями. Ведется и разработка сверхклейкого скотча, который может выдержать много циклов использования и поверхность которого не загрязняется при длительном использовании. В NASA разработали специальное крепление, которое можно использовать как условиях Земли, так и в условиях невесомости в космосе. Оно позволяет крепить грузы к поверхностям при помощи специальной "липучки", созданной по образу и подобию поверхности лапки
30
 
den666nau
11:41:29 02.08.16
 
Azazello25
12:05:47 02.08.16
 
Hevding
12:07:58 02.08.16
 
_Sir_
12:20:35 02.08.16
 
Sakegary
12:32:10 02.08.16
 
Jeck
12:39:01 02.08.16
 
kazakov1551983
12:47:20 02.08.16
 
sspy
12:50:08 02.08.16
 
Black_Dragon
13:02:09 02.08.16
 
IgorC
14:02:41 02.08.16
123
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Лучшие комментарии
#---
 
mini maus
02-08-2016 16:27
10
alexkr1999,
Потому что гекконы с начала эволюции физику учили,а не за мамонтами гонялись,как некоторые. idea
#---
 
Ruprecht
02-08-2016 20:17
6
5

Цитата: mini maus
Потому что гекконы с начала эволюции физику учили,а не за мамонтами гонялись,как некоторые.

Супергерой Человек-Геккон в обычной жизни Доктор физико-математических наук smoka
#---
 
alexkr1999
02-08-2016 13:57
5
очуметь
как это могло в процессе эволюции появиться?
и почему только у гекконов?
#1
02-08-2016 13:57
 
19714
 
Старожилы S.F.W.
5
 
Ruprecht
20:17:33 02.08.16
 
ASC
21:39:06 02.08.16
 
ДиКаЯ
4:45:27 03.08.16
 
val43
6:36:20 03.08.16
 
maldavanu4
9:50:21 03.08.16
очуметь
как это могло в процессе эволюции появиться?
и почему только у гекконов?
__________________________________________
http://www.newstarter.prom.ua
Магазин "Стартер & Генератор" - Стартеры и генераторы на любые иномарки по хорошим ценам

#2
02-08-2016 16:27
 
72
 
Читатели
10
 
Ruprecht
20:17:24 02.08.16
 
ASC
21:39:12 02.08.16
 
Grinddozer
23:09:07 02.08.16
 
ДиКаЯ
4:45:29 03.08.16
 
habatun
5:21:23 03.08.16
 
val43
6:36:13 03.08.16
 
maldavanu4
9:50:22 03.08.16
 
kap1to111ka
19:29:40 03.08.16
 
vlag
19:42:30 03.08.16
 
sergsum
9:05:22 19.08.16
alexkr1999,
Потому что гекконы с начала эволюции физику учили,а не за мамонтами гонялись,как некоторые. idea

#3
02-08-2016 20:17
 
4003
 
9259
 
Редакторы
6
 
ASC
21:39:24 02.08.16
 
Grinddozer
23:09:11 02.08.16
 
ДиКаЯ
4:45:30 03.08.16
 
habatun
5:21:28 03.08.16
 
val43
6:36:26 03.08.16
 
maldavanu4
9:50:23 03.08.16
5

Цитата: mini maus
Потому что гекконы с начала эволюции физику учили,а не за мамонтами гонялись,как некоторые.

Супергерой Человек-Геккон в обычной жизни Доктор физико-математических наук smoka
__________________________________________
Сарынь на кичку!

#4
02-08-2016 23:09
 
5968
 
Читатели
0
ahuel
__________________________________________
Дамы и Господа, Ублюдки и Проститутки!
Кровососы, Членососы и Человеческие Отбросы!
Чудилы и Мудилы! Укурки и Фигляры-придурки!
Те, кто копается в говнище и те кто смерти ищет -
Вы Дома!

#5
02-08-2016 23:10
 
15081
 
Старожилы S.F.W.
0
5

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
наверх