動物也懂物理學

如果一只動物在覓食過程中，不小心從樹頂上掉了下來，它們當然不會知道這是地球引力在作崇。不過，理論的不足，并不意味著這些動物不會利用艱深的物理規律來實踐。當我們掌握了一些物理知識后，就可以理解一些讓人類覺得不可思議的動物“神技”和生活習性。

在20世紀早期，有學者用傳統空氣動力學定律證明了大黃蜂是不可能飛行的，因為它們身體過于肥胖，而翅膀又太小，不足以產生超過大黃蜂身體重量的推力。事實是，大黃蜂不僅可以正常飛行，而且研究發現，有的黃蜂飛行的高度可以比珠穆朗瑪峰還要高。那么，這些學者錯在哪里呢？

原來，他們采用的模型過于簡單，他們假設黃蜂不扇動翅膀，像飛機機翼一樣僵硬，而且忽略了大黃蜂翅尖的運動軌跡。

比起其他昆蟲，為了產生升力，大黃蜂扇動翅膀頻率會更高，達到每秒150次。除此之外，大黃蜂的翅尖的軌跡并非是單純的上下運動，而是呈現一個“8”字型或者“q”型的運動軌跡，當大黃蜂向下拍動翅膀時，這種運動軌跡將在翅膀的前緣產生一個被稱為前緣渦的空氣漩渦。這個渦的存在，導致黃蜂翅膀上方產生一個低壓區域，類似于小型旋風，從而使得黃蜂獲得向上的升力。

（摘自《探索發現》2018年4月刊）