11 декември 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Защо дърветата се чупят при една и съща скорост на вятъра, независимо от размера си?

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 07 февруари 2016 в 10:1258870
Снимка: Jibi44/Wikimedia/Creative Commons

Когато циклонът Клаус преминал през югозападна Франция през януари 2009 г., той демонстрирал странен феномен: дърветата, независимо от своя диаметър, височина или еластични характеристики, не се чупят, докато скоростта на вятъра не достигне около 42 м/с (150 км/ч).

Това привидно странно съвпадение всъщност е било наблюдавано от няколко учени през историята, включително Галилео и Леонардо да Винчи, като и двамата предположили, че съпротивлението на стволовете на дърветата на стресови въздействия може да се обясни с помощта на математически закон.

Сега, използвайки данни от нов експеримент, учени твърдят, че са открили този закон. В изследване публикувано миналата седмица в списанието Physical Review, учените са закачали тежести по дървени прътове и парчета молив, за да измерят количеството сила необходимо за счупване на цилиндрична структура.

Както може да се предположи, те открили, че за една и съща дължина, увеличаването на диаметъра прави стволовете по-здрави - те могат да се кривят повече преди да се счупят. Това би трябвало да прави тънките високи дървета най-уязвими, но както отбелязват екипът учени, дърветата не нарастват на височина преди да са увеличили дебелината си пропорционално. Въвеждайки законите за нарастване на дърветата - които определят взаимоотношенията на различните параметри на размера при дърветата, като диаметър и височина - учените успели математически да обяснят защо дърветата по пътя на циклона Клаус (като тези на снимката по-горе) са се строшили след като ветровете са достигнали 42 м/с.

Данните показват, че дървото се разрушава при радиус с критична кривина, която зависи от диаметъра D и дължината L на ствола. Използването на тази връзка и силата на вятъра, учените стигнали до един закон, показващ скоростта на вятъра V, при която дърво се чупи:

V ~ D0.75/ L

Предишни изследвания са показали, че при дървета с приблизително троен диаметър за двойна височина (D ~ L1.5), критичната скорост на вятъра слабо зависи от височината на дървото (V ~ L1/8). Критичната скоростта не зависи от модула на еластичност на дървото, според данните от изследванията, показващи, че твърдата дървесина (например, дъб) е също толкова устойчива на вятър както меката дървесина (например, бор).

Уравненията показват, че промяната на характеристиките на дърветата имало незначителен ефект на тяхната устойчивост на екстремни ветрове. Удвояването на размера на едно дърво увеличава силата на необходимия за строшаването му вятър само с 9%. По същия начин, по-високата устойчивост на чупене на различните дървета (дъб в сравнение с бор) увеличава критичната скорост на вятъра с по-малко от 10%.

Учените отбелязват, че откритието им може да отразява оптимизация, осъществена в хода на еволюцията, при който ветровете на Земята рядко надвишавали 50 м/с. Математическият модел може също да обясни как коралите и други неподвижни организми растат при различната сила на водните течения.

Източник: Science Magazine


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Въпроси
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.