鳥兒飛的高低與扇翅膀頻率有關係嗎?

時間 2021-05-31 14:59:13

1樓:

沒有直接關係,這是乙個很「自然」結論。不同高度上,重力加速度幾乎相同,空氣密度幾乎相同,風速雖有差異,但是是各向同性(整體來看)的

現在來解釋為什麼低飛的鳥振翅更快。

原因是它們的翅膀更小,低空鳥類總體來說體型更小(鴕鳥什麼的不考慮……)。

而這是可以用數學解釋的,從量綱上可以推知這樣的結果。

我們考慮,它振翅的頻率,f,與以下一些量有關:

翅膀長度;

翅膀寬度;

空氣密度;

生物質量;

重力加速度。

便可列方程:

右邊的量綱必然等於左邊,即 T^(-1)。

而其中有量綱相同的量綱項:翅膀長度與翅膀寬度,這個問題以後解決,現在統一用面積S表示,假設它的冪次為 Theta 。

那麼可以列出方程:

解出:其中 Theta 仍然沒能解出,但問題並不大。因為我們定性的來說,翅膀面積越大,振翅頻率會越小,也就是說, Theta < 0。

這樣我們有定性的關係:

,k是待定係數,為量綱一量。

我們帶入不同的 Theta < 0 的值,發現他們都是與 S 成反比的函式。

(這裡假設了質量)

繪製成影象即是這樣的:

這裡 Theta 分別取了 -1,-2,-3,得到的影象從定性上說,都是一樣的。

選取實際的資料,按照平均水平,蜂鳥的振翅頻率80Hz左右,鷹可能會小於1Hz;蜂鳥體重按照20g算,鷹按照5kg(?)算;蜂鳥翼展按20cm算(按已知最大蜂鳥體型推算),鷹翼展按1.3m算。

帶入後,如果 Theta 取 -2 則相差了118倍,與實際情況相似。

流體力學之中,球體的阻力係數與迎風面積成正比,與速率的二次方(通常情況下)成正比。用在這裡, Theta 取 -2 也是合理的,從側面印證了上邊的想法。

2樓:

這個原理和飛機是一樣的。油門的大小並不改變高度資料,改變的只是飛行的速度。而真正對高度有影響的是公升降速度,公升降速度是隨著翼弦與相對氣流的夾角的改變而改變的。

這個夾角就是我們所說的迎角。飛機是乙個仿生學的東西,所以地球上鳥類也受這個這個規則的限制,高度不隨翅膀的震動速度而改變。

3樓:卜湘碩

一樓的資料很多很好,不過根據這些資料,我得出了相反的結論:有關係,飛的高低根本就是各自生活方式不同。

飛的越高,一般來講距離進食天敵等距離越遠,在高空不需要動作操控那麼精準,那麼大翅膀翱翔就是乙個節省能量的選擇(不影響俯衝獵食)。翅膀太大,要扇的快也不容易。

常在地面附近活動的鳥,生活方式對飛行精準行要求更高,那麼小翅膀配合高頻率顯然更合適。不過這些鳥能不能飛到高空,我想很多也是能的吧,但是沒必要誰吃飽了撐得飛那麼高呢。

4樓:凌波微步

有關係,扇動頻率跟翅膀大小、鳥兒體重、身體結構、氣壓、高度、濕度、氣溫、飢餓程度等等都有關係。

你要問跟飛得高低有什麼關係,就要排除其他條件的影響來研究。

5樓:白貓轉轉風

體型較小的鳥或許體內能量不足以讓它飛得那麼高,或者不足以應對高空的寒冷或穿過濕冷的雲層。

或許築巢越低的鳥越飛不高麼? 和扇翅膀的頻率不見得有關。

6樓:貞夢星

其實最主要的原因是當前風速和風向,和飛機乙個道理.但是鳥的質量小,外加氣動性比飛機強,所以在空中所需的公升力較小,便不需要頻率很高的扇翅.

然後回到問題上,關於老鷹和麻雀的對比

1.我猜測是因為老鷹的翼展長而寬,相對麻雀會有優勢.

2.老鷹通常盤旋時飛行高度比麻雀高,氣流相比低空會大一些3.老鷹的飛行速度比麻雀快,所以自然公升力也要大的多(這也是為什麼老鷹有時候也必須快速扇翅,因為速度較低必須要更多動力保持公升力)

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