Uçan (hareket)
Arasındaki veya bir uçuş anlamına hareketi ile gövdenin hava bir diğeri ile, bir gaz ya da bir vakum katı yüzeyine dokunmadan.
etimoloji
Fiil gibi, “uçmak için” MHD. Viegen gelen ahd. Fliogan geri böyle gider yanıyor plaũkti bir etmek “yüzmek için” IDG'nin. Kök pleuk- gelen genişletilir, pleu “rinnen, akış, yüzmek, uçmak” ve aslen iyi genel olarak "[hızlı] hareket etmek" anlamına geliyordu.
Farklı uçuş türleri
Farklı uçuş türleri, çeşitli hareket biçimlerine ve altında yatan fiziksel ilkelere göre ayırt edilir.
Çevreleyen havada aktif uçuş
Aerodinamik uçuş
Dinamik kaldırma ile havadan daha ağır bir cismin akıştaki cisimlerin oluşturduğu hareketine aerodinamik uçuş denir. Aerodinamik uçuş, fizikte aerodinamik yasaları ile tanımlanır , örn. B. Uçan kanatlar , çırparak kanatları , sabit kanatlar , döner kanatları .
Aerostatik uçuş
Etraftaki havadan daha düşük yoğunluklu bir gazla dolu olan ve statik kaldırma kuvveti yaşayan bir cismin havadaki hareketine aerostatik uçuş denir. Aerostatik uçuş, Arşimet prensibi kullanılarak açıklanmaktadır , örn. B. Serbest balonla uçmak .
Etraftaki havadan bağımsız aktif uçuş
Geri tepme sürücüsü
Geri tepme ile bir cismin uzayda uçuşu, roket itkisi ile gerçekleştirilir. Geri tepme tahriki, Newton'un 3. aksiyomunun pratik uygulamasıdır , örn. B. bir roketin uzay uçuşunda .
Pasif uçuş
Pasif uçuş , hayvanlar aleminde yaygın olan bir hareket biçimi olan zıplamayı içerir . Vücut yerden kopar, havada pasif olarak uçar ve yerçekiminin etkisiyle kısa bir süre sonra tekrar yere iner. Hava direncinin ve diğer aerodinamik etkilerin etkisini ihmal ederseniz, vücut bir yörünge parabolünün yörüngesini tanımlar . Vücudun aerodinamik özelliklerine bağlı olarak yörünge parabolü kısaltılabilir, uzatılabilir veya asimetrik olarak değiştirilebilir.
Herhangi bir nesnenin mekanik enerji (örneğin bir mızrak veya okun uçuşu ) veya bir itici ile ilk ivmesinden sonra bir mermi olarak pasif uçuşu, böyle bir balistik yörüngeyi tanımlar .
Sadece havada değil uzayda da uçabilen cihazlara füze denir. Roketler, yapay uydular , uzay sondaları ve diğer uzay araçları , hiçbir motor kullanılmadığında her zaman balistik yörüngede bulunur. Bu yörüngeler isteğe bağlı olarak bir gök cismi etrafında veya üç cisimli bir sistemin Lagrange noktası çevresinde periyodik yörüngeler olabilir .
Doğada uçuş
Bitki tohumlarının ve örümceklerin yüzdürme gücü
Bir bitki tohumları sözde rüzgar tanıtımlarında pasif uçuş için cihazlarla donatılmıştır.
Bazı örümcek türleri, daha sonra onlarla birlikte rüzgar tarafından yakalanan iplik demetleri yayar. Bu şekilde birkaç 100 kilometre yol kat edebilirsiniz.
1 pterosaur
2 yarasa
3 kuş .
Ön uçları homolog yapılardır ve aynı zamanda kanat olarak işlevlerinde bir analojidir. Pterozorlarda kanatlar 4. parmakla, yarasalarda 2. parmakla 5. parmakla, kuşlarda ise 2. parmakla taşınır.
Hayvan grupları
Böyle balık, penguenler ve deniz memelileri gibi bazı sucul canlılar edebiliyoruz havada atlama ederken, balık uçan ( aile olabilir Exocoetidae) kapsayacak tarafından havada 400 metreye kadar mesafeler kayma .
Tırmanan ve koşan çoğu kara hayvanı havaya zıplayabilir. Karadaki türlerin bazıları kanatlıdır , böylece daha da uzak mesafelere uçabilirler: Böcekler ( Insecta sınıfı ) kara hayvanlarının çoğunu oluşturur ve yetişkin böceklerin çoğunun iki çift kanadı vardır .
Karasal omurgalıların (Arasında kabile Omurgalılar) birden yakınsak uçabilen formları sırasında ortaya çıkan evrim .
Soyu tükenmiş Flugsaurier ( Pterosauria ) uçabilen sürüngenler (Reptilia sınıfı) arasında, son zamanlarda sadece süzülme yeteneğine sahip uçurtmalar ( Draco cinsi ) bulunmaktadır. Süslü ağaç yılanları süzülme uçuşunda ustalaşır.
Çoğu kuş (sınıf Aves) ve arasında memeliler (sınıf Mammalia) planörler (kayma sınırlı aile uçar kuskusgiller,), sincap kayma ( kabile Pteromyini, kayma ile sınırlıdır) ve yarasalar ( sipariş Chiroptera) uçmak edebiliyoruz.
Uçuş infazları
Uçmanın düzenlemesinde, süzülme, süzülme , Gaukelflug , Rüttelflug , Schwirrflug , çırpma uçuşu veya uçuş dümeni ve diğer uçuş formları arasında yapılabilir. Kur uçuşu gibi özel uçuş tasarımları da bulunmaktadır. B. öncelikle hareket olarak gerçekleştirilmeyen su çulluğu ile . Bazı böcekler söz konusu olduğunda, çiftleşme için bir sürü halinde uçmak kullanılır , örn. B. Bazı hymenoptera'ların düğün uçuşu veya bazı mayıs sineklerinin sürü dansı ( İngiliz evlilik uçuşu ) . Tazminat uçuş bir de dağılımının muhafaza edilmesi için hizmet veren yaşam .
Böceklerin uçuşu
Böcekler uçmak için farklı teknikler kullanır. Böceğin büyüklüğüne ve kanatların hareket hızına bağlı olarak, böcek için hava farklı bir şekilde "sert" tir. Bu nedenle, özellikle küçük böcekler havada "yüzerler", bu da boyutları, uçuşları ve kanat hızları nedeniyle kendilerine su kadar zor görünürler. Onların kanatları böylece aerodinamik şekilli değil, daha ziyade bir hızla dönen “andırır raket ”.
Kuş uçuşu
Kaldırma söz konusu olduğunda , bir kuşun uçuşu, bir hidrofoil ile aynı temel aerodinamik yasalara tabidir. Ancak eylem ilkesi tamamen farklıdır. Kanatları yukarı doğru hareket ettirmek, kanatları aşağı doğru hareket ettirmekten daha az direnç yaratır. Böylece kanatlar kuşu aşağıya (kanat yukarı çırptığında) olduğundan daha fazla yukarı (kanat aşağı çırparak) iter. Bu, esas olarak kanat yukarı doğru kanat çırptığında kanat uçlarının aşağı doğru bir eğriliği ile elde edilir. İleriye doğru hareket, kuşun niyetine bağlı olarak kanatların az çok belirgin bir eğriliğinden kaynaklanır (bir geminin pervanesinin kanatlarını düşünün). Başka bir deyişle, kanat uçlarındaki sözde el alanları, aşağı vuruşta ön kenar aşağıya bakacak şekilde döndürülür ve yukarı vuruşta el alanının ön kenarı yukarı bakar. Bu sadece havayı aşağı değil, aynı zamanda geriye doğru da iter. Yukarı ve aşağı hareketin eğimli ve daha az dikey bir yolda gerçekleştirilmesi, havayı sadece aşağı doğru değil, aynı zamanda geriye doğru da itmek ve böylece bir ileri hareket oluşturmak için de kullanılabilir (bkz. Kanat çırpma uçuşu ). Kuşun uçuş yüksekliğiyle kazandığı potansiyel enerjiyi süzülürken itici güce dönüştürmesi ile de kanat çırpmadan ileri hareket gerçekleştirilebilir . El kanatlarının uzunluğunun toplam kanat uzunluğuna oranına göre farklı kuş türlerinin performansını belirlemeye yönelik bir girişim de el kanadı indeksidir .
İlginçtir ki, uzun mesafeli kuş göçü sırasında göçmen kuşların kanat çırpma sıklığı , örn. B. Sahra üzerinde, kendi hedef bölgelerindeki kısa mesafeli uçuşlarla aynı değildir. "Günlük uçuşta" kanat çırpma sıklıkları daha yüksektir çünkü mümkün olduğunca çabuk hareket etmek isterler. Daha düşük kanat çırpma frekansı daha az enerji harcaması anlamına geldiğinden, kuş göçü sırasında güçlerini daha iyi bölerler. Bu, kuş göçü sırasında uçan kuşları kanat çırpma sıklığına göre tanımlamak için radar cihazlarını kullanmaya çalıştıkları için ornitologlar arasında bir süredir kafa karışıklığına yol açtı .
Büyük kuşlar
Enerji ve enerji tasarrufu sağlayan süzülme ve süzülme özellikle büyük kuşlarda gözlemlenebilir. Uçuşları uzun zamandır büyük (keşfedilmemiş) bir sır olarak kabul edildi. Süzülüşte itiş gücünü gereksiz kılan bir dizi doğal neden vardır: dağ yamaçlarında yükselişler, ısınan ve dolayısıyla yükselen hava kütleleri ( termal ) veya sert rüzgarlar ( dinamik kayma ). Yırtıcı kuşlar, geniş avlanma alanları içinde, bazen günde yüz kilometreden fazla, av uçuşlarında uzun mesafeleri katedebilirler. Albatros 3.5 metreye kadar kanat genişliği ile deniz meltemi saatlerce neredeyse hareketsiz havada kalmak mümkün değildir. Bazı kuşlar , uçarken yerinde kaldıkları titreyen uçuşta da ustalaşırlar .
Küçük kuşlar
Küçük kuşlar genellikle hem kayma hem de kürek uçuşunda hareket edebilir . Çok küçük sinek kuşu , havada asılı uçuşta da ustalaşan birkaç kuştan biridir ve saniyede 80'e kadar kanat çırpışı gibi çok yüksek bir frekansla uçar. Bu teknik, böceklerde olduğu gibi geriye veya yana doğru uçmayı veya havada hareketsiz durmayı mümkün kılar.
Oğul davranışı
Uçmakta olan sürülerin oluşumu ve V-oluşumu yoluyla kuşlar, çapraz olarak arkadaki kuşlar önden uçan uç girdabının kaldırma bölgesini kullanarak enerji tüketimini azaltırlar. Büyük kuşlar söz konusu olduğunda, kanatların çırpışını bir V oluşumunda senkronize etmek de avantajlı olabilir.
Teknik kopya
Tamamen üretmesidir kuş uçuşu için aktif bir mafsallı torsiyon sürücü kullanır ve böylece kanat cihazları çırparak basit farklıdır bir robot martı, otomasyon üreticisi tarafından 2011 yılında ilk kez sunuldu Festo de Hannover Fuarı'nda . Festos SmartBird kendi kendine kalkabilir ve inebilir ve kaldırma ve itme gücünü yalnızca kanatları ile oluşturur (aşağıya bakınız ornitopter).
Teknik füzeler
Havadan daha hafif
Balon uçuşu sırasında, aerostatik kaldırma, gaz hücrelerindeki kaldırma gazı veya sıcak hava ile üretilir . "Uçmak" terimi , teknik jargonda bir balon veya hava gemisinde bir gezintiye atıfta bulunmak için kullanılmaz, bunun yerine "sürüş" terimi kullanılır. İlk baloncular denizciliğin kelime dağarcığını benimsedikleri için bunun tarihsel kökenleri olabilir.
Hibrit şekiller, aerostatik kaldırma artı aerodinamik kuvvetleri kullanır. Hava gemileri, pervaneleri döndürerek aerodinamik olarak gerekli olan asansörün küçük bir bölümünü (yaklaşık yüzde beş) oluşturur. Hibrit hava gemileri , aerodinamikten daha fazla yararlanır ve hava gemilerinin ve uçakların özelliklerini birleştirir.
Bir uçurtma ve balonun bir melezi olan Kytoon, yüzdürme gücüne ek olarak rüzgarı pasif olarak kullanır. Biyonik uçan nesneler, kuşların uçuşuna veya deniz hayvanlarının dalışta yüzmesine dayanan hareket unsurlarını kullanır. Festo'nun kapalı mekan uçan nesnesi Air Jelly , bir ahtapot veya denizanasına benzer şekilde dokunaçlar üzerindeki sekiz kürek geri tepmesini kullanıyor . Her ikisi de Festo'dan AirRay ve AirPenguin , ışınlara ve penguenlere benzer .
Havadan ağır
Tarih
“ Kuşlar gibi ” uçabilmek insanlığın her zaman hayaliydi. Efsanesi Daedalus ve İkarus edilir aşağı geçirilen gelen antik Yunan mitolojisinde kendini yetiştirmiş kanatlarını kullanarak kuşlar gibi havada hareket. Bu kadim efsanede bile, teknik bilgisizlik ve yüksek ruhlu güvenlik önlemlerinin ihmal edilmesi, uçarken insani bir risk olarak tartışılmaktadır (Icarus, babası Daedalus'un balmumu ve kuş tüyleriyle yaptığı kanatların güneşe yaklaşırken eridiğini göz ardı eder ve ölümcül bir kaza).
Gerçekte, aerodinamik uçuşun fiziksel temelleri hakkında bilgisi olmayan insanlar, başlangıçta havada yalnızca insanlı uçurtmalarla veya çoğunlukla hayal gücüyle inşa edilmiş cihazlarla, en iyi ihtimalle şans eseri onu kullanmadan kısa süreli bir kaldırma aşamasına geçme şansına sahiplerdi . hava kutusunda uzun bir süre ( çapraz başvuru Albrecht Ludwig Berblinger ). Muhtemelen Saqqara'dan Hristiyanlık öncesi eser güvercini bir planör modelidir. İslami bir tarihçeye göre, alim Abbas İbn Firnas (akbaba tüylü) bir planör geliştiren ilk kişiydi ve 875'te uçmaya teşebbüs etti. Ancak hızlı iniş sırasında her iki bacağını da kırdığı söyleniyor.
Doğadaki rol modellere rağmen kanadın çalışma prensibini anlamak ve onu teknik olarak taklit etmek uzun zaman aldı . Uygulanması ampirik ve bilimsel yöntemlerle ( Leonardo da Vinci , George Cayley ) Ancak sonuna kadar kanat ve başarılı uçuş testlerinin çalışmasının anlaşılabilmesi yol açmadı ampirik uçuş araştırma için ilk kullanışlı görüş ve önerileriyle getirdi 19. yüzyılın. Bir kişinin ağırlığını taşımaya uygun aparatlarla ilk başarılı uçuşlar başlangıçta süzülme uçuşunda yapılmıştır (örneğin Otto Lilienthal , Octave Chanute , Wright kardeşler ).
20. yüzyılın başında motorlu sabit kanatlı uçakların kullanılmasıyla daha uzun uçuş rotalarını kontrol edilebilir bir uçakla kapatmak mümkündü. Wright kardeşler , başarılı motorlu uçuşları ile havacılık tarihinde bu güne kadar devam eden hızlı bir gelişimin teknik temelini attılar . Fonksiyonel, kas gücüyle çalışan uçaklar inşa etmeyi mümkün kılan sadece modern motorlu uçakların geliştirilmesi sırasında kazanılan bilgilerdi . Helikopter yüzeyleri döndürerek dikey hareketi (her ne kadar, uçak uçuş ile aynı aerodinamik prensiplerine tabidir rotorlar gerçekleştirilir).
Fiziksel temeller
Kanatlı veya kanatlı dinamik kaldırma üretimi , havanın özelliklerini ( kütle , viskozite ) kullanır. Bu özelliklerden dolayı, gelen hava uygun profilleme ve kanat ayarlaması ile yönlendirilir; akış yönüne dik olarak onlara bir dürtü iletilir. Newton'un birinci yasasına göre, akış yönündeki bu değişiklik, sürekli etki eden bir kuvvet gerektirir. Newton'un üçüncü yasasına ( actio ve reactio ) göre, eşit ve zıt bir kuvvet olan kaldırma, kanada etki eder.
Kaldırma kuvvetinin boyutu hıza, hücum açısına ve kanat geometrisine bağlıdır. Sürüş gücü ile hız değişirken ve uçuş irtifası değiştirilerek asansör ile hücum açısı değiştirilebilir. Kanat geometrisi bile uçuş sırasında değiştirilebilir, örn. B. iniş kanatlarının yardımıyla . İndüklenmiş bir sürüklenme olarak kaldırma kuvveti oluşumu , uçuş hareketine karşı koyduğundan, ileri hareket ( planörler ve planörler hariç ), havacılık motorları ile sürdürülür . Bu kısmen , kısmen jet motorları ile , bazen kombinasyon halinde ( turboprop tahrik ) bir veya daha fazla pervaneyi çalıştıran uçak motorlarının yardımıyla yapılır .
Uçuş manevraları , pilotun uçuştaki eylemleridir. Bunlar, seyahat veya düz uçuşun aksine tırmanma ve alçalma uçuşunu içerir .
Ornitopterler
Milyonlarca yıldır kanatlarını çırparak hareket eden ( çırparak uçuş ) biyolojik modeller, kuşlar , yarasalar ve böcekler , ancak son zamanlarda çalışabilmiştir. 2011 yılında yapay ringa balığı martısı SmartBird ile muhteşem bir başarı sunuldu . Çok küçük bir ornitopter, birbirine katlanan 3 kürek (kanatlar) vasıtasıyla denizanasının yüzmesini simüle eder. New York Üniversitesi'nde Leif Ristroph ve Stephen Childress tarafından geliştirilmiştir.
Ayrıca bakınız
Edebiyat
- David E. Alexander: Doğanın el ilanları - kuşlar, böcekler ve uçuşun biyomekaniği. Johns Hopkins University Press, Baltimore 2002, ISBN 0-8018-6756-8 .
- Peter Almond: Uçan - Fotoğraflarla Havacılığın Tarihi. Manfred Allié tarafından İngilizceden çevrilmiştir . DuMont Monte, Köln 2003, ISBN 3-8320-8806-7 .
- David Anderson, Scott Eberhardt: Uçuşu Anlamak . 2. Baskı. McGraw-Hill, New York ve diğerleri 2009, ISBN 978-0-07-162696-5 ( PDF dosyası olarak Uçuş kitabının bir Fiziksel Açıklaması ).
- Naomi Kato, Shinji Kamimura: Yüzme ve uçmanın biyo-mekanizmaları. Springer, Tokyo 2008, ISBN 978-4-431-73379-9 .
- Konrad Lorenz: Kuşların uçuşu. Neske, Pfullingen 1965.
- Henk Tennekes: Basit uçuş bilimi - Böceklerden jumbo jetlere . Rev. ve genişletilmiş baskı MIT Press, Cambridge (Massachusetts), Londra 2009, ISBN 978-0-262-51313-5 .
İnternet linkleri
- Kapsamlı öğretim materyalleri üzerinde okul televizyon portal ait Südwestrundfunk (SWR) konusunda (video filmi ve web bağlantı toplama dahil) "Neden uçaklar sinek mi?"
- Bilgi sayfası Model uçuş kulübü tarafından oluşturulan net aerodinamik .
- Eastern Kentucky Üniversitesi portalında ( Kuş Uçuşu , İngilizce) kuş uçuşu hakkında ayrıntılı açıklamalar .
- Video: Kuş uçuşu tekniği . Institute for Scientific Film (IWF) 1980, Technical Information Library (TIB) tarafından sağlanmıştır , doi : 10.3203 / IWF / D-1368 .
Bireysel kanıt
- ↑ Menşe sözlüğü (= On iki ciltte Der Duden . Cilt 7 ). 2. baskının yeniden basımı. Dudenverlag, Mannheim 1997 ( s. 194 ). Ayrıca bkz. DWDS ( “uçmak” ) ve Friedrich Kluge : Alman dilinin etimolojik sözlüğü . 7. baskı. Trübner, Strasbourg 1910 ( s. 141 ).
- ↑ http://www.swr.de/swr2/wissen/spinnen-koennen-fliegen/-/id=661224/did=12297428/nid=661224/1162x3/index.html
- ^ Ulrich Lehmann: Paleontological Dictionary , 4. baskı. Enke, Stuttgart, 1996
- ^ Benjamin E. Dial, Lloyd C. Fitzpatrick: Kuyruklu ve kuyruksuz Scinella lateralis'te (Sauria: Scincidae) yırtıcı kaçış başarısı. İn: Hayvan Davranışları 32, No. 1, 1984, sayfa 301-302..
- ↑ Masanao Honda, Hidetoshi Ota, Mari Kobayashi, Jarujin Nabhitabhata, Hoi-Sen Yong, Tsutomu Hikida: Uçan kertenkelelerin filogenetik ilişkileri, cins Draco (Reptilia, Agamidae). İçinde: Zoological Science 16, No. 3, 1999, s. 535-549, doi: 10.2108 / zsj.16.535 .
- ↑ Wunderwerk Vogelflug , Wildvogelhilfe, erişim tarihi 21 Temmuz 2014.
- ↑ Janet E. Harker: Maysineğin (Ephemeroptera) sürüsü davranışı ve çiftleşme rekabeti. In: Journal of Zoology 228, No. 4, 1992, s. 571-587, doi: 10.1111 / j.1469-7998.1992.tb04456.x .
- ↑ KG Sivaramakrishnan, К. Venkataraman: Maysineğin ortaya çıkması, kaynaşması, çiftleşmesi ve empoze edilmesine ilişkin davranışsal stratejiler. (PDF) İçinde: Proc. Indian Acad. Sci. Cilt 94. No. 3, Haziran 1985, 351-357.
- ↑ Festo , Golem.de'de martı modeline dayalı robotlar geliştiriyor
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=F_citFkSNtk Festo AirJelly, youtube videosu, Airshipworld 22 Nisan 2008, erişim tarihi 19 Kasım 2014
- ^ Uçuşun Fiziksel Bir Tanımı
- ↑ http://science.orf.at/stories/1731687/ Buluş: Bir denizanası uçmayı öğrenir, science.ORF.at, 15 Ocak 2014.