Физические особенности полета птиц

Автор: Головина Татьяна, 17 лет. Ученица Коммунального государственного учреждения «Средняя школа №13» акимата города Усть-Каменогорска.
Педагог: Гановичева Мария Анатольевна, Коммунальное государственное учреждение «Средняя школа №13» акимата города Усть-Каменогорска.
Описание: Данное исследование будет полезно школьникам, учителям физики и биологии.
Назначение: исследование можно рекомендовать для дополнительного чтения по предметам физика и биология, кроссворды можно использовать на уроках, а также при проведении внеурочных мероприятий.
В данной работе рассматриваются особенности жизнедеятельности птиц: способность летать, сохранять энергию, ориентироваться в пространстве, справляться с перегрузками. Эти способности уникальны, каждую из них может объяснить определенный раздел физики. Понимание механизма протекания данных процессов позволяет человеку перенести знания о природе в практическую плоскость и применять их в жизни. Знание особенностей полета привело к созданию большого количества разнообразных летательных аппаратов.
Цель: объяснение механизма полета птиц.
Задачи:
Образовательные: прививать интерес к науке, чтению.
Развивающие: развивать внимание, воображение, умение анализировать.
Воспитательные: воспитание экологической культуры и понимания взаимосвязи природных явлений.

Одна из самых завораживающих особенностей птиц – способность летать. Объяснить эту способность помогут законы механики.

Изучая особенности крыла, выяснили следующее: есть внутренняя часть (запястье), которая приводиться в действие мускулами плеча и расположена приблизительно посередине крыла; и внешняя часть, которая является продолжением крыла от запястья.

Над запястьем есть группа перьев, называемая крылышком. Между ними и крылом есть свободное пространство. Это группа перьев отвечает за взлет и приземление.

Птица взлетает не только за счет мышечных усилий, которые обеспечивают взмахи крыльями вверх. Раньше считалось, что таким образом она отталкивается от воздуха. Но воздух - не плотная среда и оттолкнуться от него сложно.

Оказывается при взмахе крыльев часть перьев птицы на доли секунды разворачивается под прямым углом к телу птицы и крылу, образуя пропеллеры.

Так как у перьев на конце крыла опахало тоньше с передней стороны, то при движении пера создается закручивающая сила. Перо жесткое в основании и гибкое в конце; когда птица опускает крыло, давление воздуха на широкую стороны опахала поворачивает перо вверх, закручивая в пропеллер. Следует помнить, что крылья не прилепляются к кости крыла неподвижно, а крепятся к широкой и гибкой перепонке.

Это дает свободу каждому перу. Птица может задействовать два пера в качестве пропеллера или девять в зависимости от желаемой скорости полета.

Внутренняя часть крыла отвечает за нужный для полета угол, обеспечивающий подъемную силу. При взмахах, поворачивая перья, птица снижает давление над крылом, а давление снизу, называемое подъемным, позволяет ей взлететь. Давление на переднюю стенку крыла для успешного взлета так же должно быть меньше чем на заднюю.

После взлета внутренней части крыла нет необходимости двигаться, она сравнима с рычагом для наружней части крыла, если птица меняет ее положение, то регулирует скорость своего полета. Хвост птицы служит рулем, он поворачивается в любую необходимую сторону, при взлете же он служит дополнительной плоскостью для подьема. Кости птиц очень легкие и эта природная особенность объясняет незначительную силу тяжести, которая птица преодолевает при взлете.

При перелетах стаями, птицы умело используют средства уменьшения сопротивления воздуха.


Самая сильная птица летает впереди. Воздух обтекает ее под определенным углом. Взмахи крыльев этой птицы порождают воздушную волну, которая переносит некоторую энергию. Если летящая следом птица попадает в эту воздушную волну, ей нужно прикладывать минимум усилий для полета, так как в этой волне сопротивление воздуха минимально. Этим же можно объяснить сопровождение птицами самолетов. Они летят за самолетами для уменьшения затрат энергии на полет, увлекаемые потоками воздуха.

Взмахи крыльев птиц в летящей стае совершаются в резонанс, а если соединить концы крыльев птиц воображаемой линией, то в фиксированный момент можно наблюдать синусоиду


Морские птицы для облегчения полета используют энергию морских волн. Над гребнем морской волны возникает поднимающийся вверх воздушный поток. Птица, влетая в него, может без усилий подняться вверх, затем она начинает падать, пока не попадет в поток воздуха следующей волны. Особенно часто таким способом перемещаются альбатросы.

Многие птицы сопровождают морские суда. От работающих двигателей через трубы в воздух над кораблем идут потоки теплого воздуха, попадая в эти потоки, птицы уменьшают свои энергозатраты при полетах.

У земли конвекция помогает птицам взлетать и затем парить высоко в небе.

Воздух у земли (особенно весной и летом) прогревается сильнее и образуются восходящее воздушные потоки.
Расправив крылья, поддерживаемая этими воздушными потоками, птица без усилий поднимает вверх. Крупные птицы при подъеме используют движение по винтовой линии, что позволяет получить значительную скорость и уменьшить прикладываемые усилия, так как облегчается закручивание меховых перьев в пропеллеры.

Кроме полета законы механики птицы используют в плавании, но это уже другая история...1.Какая сила способствует взлету птицы?
а)

б)

в)

2. Какая часть тела птицы отвечает за изменение направления полета?
а)

б)

в)

3. С каким простым механизмом можно сравнить крыло птицы?
а)

б)

в)

Верные ответы:
1В(слова: тяжести, Архимеда, подъемная)
2А(слова: хвост, голова, крылья)
3Б(слова: клин, рычаг, блок)

Рекомендуем посмотреть:

Конспект урока физики в 7 классе по теме: Строение вещества Конспект урока физики для 7 класса по теме: Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах Конспект урока физики в 7 классе по теме: Взаимодействия молекул Конспект урока физики в 7 класса по теме: Агрегатные состояния вещества

Похожие статьи:

Конспект урока физики 8 класс

Конспект урока физики 8 класс по теме: Параллельное соединение проводников

Конспект урока физики 8 класс на тему: Работа и мощность электрического тока

Конспект интегрированного урока «Английский язык и физика» в 10 классе

Методическая разработка урока по физике 9 класс