Kuormittamattoman nielun lentonopeuden arvioiminen

Molempien afrikkalaisten lajien kinemaattista tietoa oli vaikea löytää, mutta lato tai eurooppalainen niellä (Hirundo rustica) on tutkittu intensiivisesti, ja kinemaattista tietoa kyseiselle lajille oli helposti saatavissa.

Kysymys painosuhteista on yksinkertainen

54 vuoden tutkimus 26 285 eurooppalaisesta pääskystä, jotka siepattiin ja vapautettiin lintujen väestöyksiköstä. Capetownin yliopisto havaitsee, että keskimääräisen aikuisen eurooppalaisen pääskysen siipipituus on 12,2 cm ja ruumiinpaino 20,3 grammaa. 4

Koska siipien lyöntitaajuus ja siipien amplitudi skaalautuvat kehon massaan, 5 ja lennon kinemaattiseen tietoja on saatavilla vähintään 22 muusta lintulajista, 6 eurooppalaisen nielun taajuus (f) ja amplitudi (A) on voitava arvioida vertaamalla vastaaviin lajeihin. Näillä kahdella luvulla on mahdollista arvioida lentonopeus (U).

Nopeuden ylläpitämiseksi niellä on voitettava siipensä neljäkymmentäkolme kertaa sekunnissa, eikö?

Oikeastaan väärin. Vertaamalla eurooppalaista nieltä lintulajeille, joiden ruumiin paino on samanlainen, voidaan arvioida, että pääskynen lyö siipiään 18 kertaa sekunnissa 18 cm: n amplitudilla:

Laji Kehon massa Taajuus Amplitudi
Seepra-peippo 13 g 27 Hz 11 cm
eurooppalainen niellä 20 g ≈ 18 Hz? ≈ 18 cm?
Downy Woodpecker 27 g 14 Hz 29 cm
Budgerigar 34 g 14 Hz 15 cm

Huomaa, että jopa pieni Seepra-peippo räpyttää siipiään enintään 27 kertaa sekunnissa risteilyn aikana.

Jos jätämme huomiotta kehon massan ja katsomme vain lintua sp ecies, joilla on samanlainen siipien kärkiväli, voimme arvioida keskimääräisen taajuuden 14 lyöntiä sekunnissa ja amplitudin 23 cm:

Laji Siipien kärkiväli Taajuus Amplitudi
Budgerigar 27 cm 14 Hz 15 cm
eurooppalainen niellä ≈ 28–30 cm ≈ 14 Hz? ≈ 23 cm?
unikkoinen tikka 31 cm 14 Hz 29 cm
Eurooppalainen kottarainen 35 cm 14 Hz 26 cm

Arvioimalla kaikki 6 arvoa keskiarvoksi voimme arvioida, että keskimääräinen eurooppalainen niele lentää matkanopeudella noin 15 lyöntiä sekunnissa ja noin 22 cm: n amplitudilla.

Ohita vähän, veli

Viime kuussa julkaistussa artikkelissa The Strouhal Number in Cruising Flight osoitettiin, kuinka yksinkertaistetut lentoaaltomuodot, jotka kuvaajan amplitudi aallonpituudesta voivat olla hyödyllisiä Strouhal-suhteen (fA / U) visualisoimiseksi, ulottumattomissa parametri, jolla on taipumus laskea 0,2–0,4 tehokkaan risteilylennon aikana.

Eurooppalaisen nielun lentäessä arvioidulla siipien sykkeen amplitudilla 24 cm, ennustettu risteilyn malli vaihtelee Strouhal-luvusta ( St) / 0,2:

… vähemmän tehokkaaseen 0,4:

Jos ensimmäinen kaavio (St = 0,2) on tarkka, eurooppalaisen nielun matkanopeus olisi noin 16 metriä sekunnissa (15 lyöntiä sekunnissa * 1,1 metriä sekunnissa). Jos toinen kaavio (St = 0,4) on tarkka, eurooppalaisen nielun matkanopeus olisi lähempänä 8 metriä sekunnissa (15 lyöntiä sekunnissa * 0,55 metriä lyöntiä).

Jos ratkaistaan Strouhal-väliarvolla 0,3:

Voimme arvioida, että eurooppalaisen nielun ilmannopeus on noin 11 metriä sekunnissa (15 lyöntiä sekunnissa * 0,73 metriä / lyönti).

Kolme on luku, jonka lasket

Ilmanopeus voidaan ennustaa myös julkaistun kaavan avulla. Kääntämällä tämän keskipisteen Strouhal-suhde 0,3 (fA / U ≈ 0,3) Graham K. Taylor et ai. osoittavat, että nyrkkisääntönä lentävän eläimen nopeus on noin 3 kertaa taajuus kertaa amplitudi (U ≈ 3fA). 5

Tarvitsemme nyt vain liittää numerot:

U ≈ 3fA
f 15 bea (lyöntiä sekunnissa)
A ≈ 0,22 (m / s)
U ≈ 3 * 15 * 0,22 ≈ 9,9

… arvioimalla, että kuormittamattoman eurooppalaisen nielun nopeusnopeus on 10 metriä sekunnissa.

Voi, joo, olen samaa mieltä

Joitakin lisätutkimuksia tehtäessä kävi selväksi, että nämä arviot ovat tarkkoja, vaikkakin ehkä sattumanvaraisia.

Todellinen tutkimus Lundissa, Ruotsissa sijaitsevan kahden turbulenssin tuulitunnelissa lentävän kahden eurooppalaisen pääskysen osoittaa, että pääskyset sieppaa siipensä paljon hitaammin kuin arvioin, vain 7–9 lyöntiä sekunnissa:

”Verrattuna muihin samankokoisiin lajeihin, niellä on melko pieni siipien taajuus ja suhteellisen pitkät siivet.” 7

Suurin nopeus, jonka linnut pystyivät ylläpitämään, oli 13–14 metriä sekunnissa, ja vaikka Lundin tutkimuksessa ei keskustella erityisesti risteilystä, tehokkain räpytys (7) lyöntiä sekunnissa) tapahtui nopeudella 8–11 metriä sekunnissa, amplitudi 90–100 & deg (17–19 cm).

Ja iloa oli paljon

Yllä olevien numeroiden keskiarvoistaminen ja liittäminen Strouhal-yhtälöön risteilylle (fA / U = 7 lyöntiä sekunnissa * 0,18 metriä sekunnissa / 9,5 metriä sekunnissa) tuottaa Strouhal-luvun noin 0,13:

… mikä tarkoittaa yllättävän tehokasta lentomallia, joka putoaa selvästi alle odotetun alueen 0,2–0,4.

Vaikka lopullinen vastaus edellyttäisi tietysti lisämittauksia, julkaistut lajien laajuiset siipien pituuden ja painon keskiarvot, Strouhalin alustavat arviot, jotka perustuvat näihin keskiarvoihin ja lajien välisiin vertailuihin, Lundin tuulen t Erilaisilla nopeuksilla lentävien lintujen unnel -tutkimus ja tämän tutkimuksen perusteella tarkistetut Strouhal-luvut johtavat kaikki siihen, että arvioin, että kuormaamattoman eurooppalaisen nielun keskimääräinen matkanopeus on noin 11 metriä sekunnissa tai 24 mailia tunnissa.

Mikä on Assyrian pääkaupunki?

Lisävastauksia etsiville Assyrian neljä pääkaupunkia olivat Ashur (tai Qalat Sherqat), Calah (tai Nimrud), lyhytaikainen Dur Sharrukin (tai Khorsabad) ja Ninive. (8) Kaikkien neljän muinaisen kaupungin rauniot kuuluvat modernin Irakin valtion piiriin.

Kiitos kaikille, jotka ovat kirjoittaneet kommenttein ja kysymyksin. Vastaukset lähetetään tänne yhdessä tohtori Graham Taylorin tarkistetun arvion ja eräiden vaihtoehtoisten teorioiden kanssa.

  1. Chris & Tilde Stuart
    Birds of Africa: From Seabirds siemensyöjille
    MIT Press (1999)
  2. G. L. Maclean – Robertsin eteläisen Afrikan linnut – John Voelcker Bird Book Fund, Kapkaupunki, Etelä-Afrikka (1985)
  3. Graham Chapman, John Cleese, Eric Idle, Terry Gilliam, Terry Jones , Michael Palin – Monty Python ja Pyhä Graali
    Python (Monty) Pictures Ltd. (1975)
  4. Lintujen väestötietoyksikkö
    TURVALLISET tulokset eurooppalaisesta nieltä (Hirundo rustica)
    Kapkaupungin yliopiston tilastotieteiden laitos (2002)
  5. Graham K. Taylor, Robert L. Nudds, Adrian LR Thomas
    Lentävät ja uivat eläimet risteilevät Strouhal-numerolla, joka on viritetty suurelle tehokkuudelle
    Nature 425, 707–711 (16. lokakuuta 2003)
  6. Sähköpostikirje Graham Taylorin kanssa Oxfordin yliopiston eläintieteiden osastolta (22. – 23.10.2003)
  7. Kirsty J. Park, Mikael Rosén, Anders Hedenström
    Nurmipääskyn (Hirundo rustica) lentokinetiikka laajalla nopeusalueella tuulitunnelissa
    Journal of Experimental Biology 204, 2741–2750 (2001)
  8. Ashur-kirsikka
    Assyrian historia
    Mesopotamian tietosanakirja (2001)

Leave a Reply

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *