Biorąc walenie: jak dzięcioły unikają wstrząsów - 💡 Fix My Ideas

Biorąc walenie: jak dzięcioły unikają wstrząsów

Biorąc walenie: jak dzięcioły unikają wstrząsów


Autor: Ethan Holmes, 2019

Dzięcioł Zdjęcie Dicka Danielsa.

Niedawno obserwowałem dzięcioła uderzającego dziobem o metalową krawędź budynku. Dzięcioł znajduje odpowiednie drzewo (lub w moim ptasim futerale, kawałek metalu), który znacznie wzmacnia jego bębnienie. Muszą być słyszani na całym swoim terytorium, aby mogli przyciągnąć kobiety i ostrzec inne samce, by trzymały się z daleka. Jako obserwator ptaków uważam tę perkusję terytorialną za oczywistą. Ale jako ktoś zainteresowany nauką z natury, muszę być pod wrażeniem, że te ptaki nie dają sobie urazów mózgu.

Bęben dzięcioła 18 do 22 razy na sekundę z opóźnieniem 1200 G. Dla porównania jest to ponad 12-krotność siły G, która powoduje wstrząs mózgu u człowieka. Cztery ostatnio dodane strategie na AskNature opisują adaptacje dzięcioła, które wspólnie chronią mózg przed urazami.

Każda adaptacja lub strategia może zainspirować sposoby zapobiegania uszkodzeniom spowodowanym uderzeniami i wibracjami urządzeń, takich jak elektronika poddana mikroobróbce, obudowy komputerów, kaski rowerowe, foteliki samochodowe dla dzieci, wózki inwalidzkie, zderzaki samochodów i ciężarówek, kadłuby szybkich łodzi i ich mieszkańcy, buty do ochrony kolana i stawy - zwłaszcza dla osób cierpiących na zapalenie stawów - i opakowania chroniące wszystkie łamliwe przedmioty, takie jak szkło, jaja itp.

Jedna strategia dzięcioła ma związek z kształtem dzioba i jego składem materiałowym. Druga strategia to połączenie małej objętości przestrzeni czaszkowej dzięcioła i gładkiej powierzchni mózgu. Trzecia strategia wykorzystuje płytkową gąbczastą kość w przedniej części czaszki, aby wchłonąć wstrząs. Ostatnia strategia obejmuje długą, elastyczną kość, która otacza głowę dzięcioła i zabezpiecza i kieruje siły wibracyjne z dala od mózgu.

Po prostu porozmawiam o pierwszej strategii i pokażę, jak, kiedy robisz biomimikrę, możesz przyjąć biologiczną strategię i przełożyć ją na coś, co projektant lub inżynier może wykorzystać.

Jak wyjaśniono na AskNature, dziób dzięcioła składa się z dwóch warstw: wewnętrznej warstwy mocnej, gęstej kości i zewnętrznej warstwy bardziej elastycznego materiału. Warstwa zewnętrzna jest pierwszą, która napotka wszelkie siły uderzenia. Elastyczna tkanka pozwala dziobowi na przenoszenie dużych naprężeń i zmniejsza ryzyko wstrząsu poprzez zginanie i zginanie przy każdej transmitancji wibracyjnej. Gdy siły dotrą do twardej kości, górny dziób przecina się z bardzo cienką, długą kością zwaną kością gnykową, która przechodzi nad i za czaszką. Siły następnie przemieszczają się wzdłuż kości gnykowej, obracając się wokół czaszki i z powrotem przez język.

Kierunkowy wpływ sił wywieranych przez kość gnykową. Ilustrator i właściciel praw autorskich: Allison Miller. Dzięki uprzejmości Instytutu Biomimicry 3.8.

Gdy siły kontynuują podróż wzdłuż górnego dzioba, te, które nie zostały przekierowane, napotykają niższy dziób. Podążając ścieżką najmniejszego oporu, siły wibracyjne podążają w dół nachylenia kształtu dzioba i z dala od przestrzeni czaszki, w której znajduje się mózg.

Przekierowanie sił przez dolny dziób. Ilustrator i właściciel praw autorskich: Allison Miller. Dzięki uprzejmości Instytutu Biomimicry 3.8.

W biomimikrii ważne jest, aby wziąć tego rodzaju informacje biologiczne i umieścić je w terminach niebiologicznych. Nazywamy to restatement „zasadą projektowania”.

Oto, jak interpretuję tę strategię dzięcioła jako zasadę projektowania: ochronę przed uderzeniami, w szczególności przed nagłymi siłami poziomymi przyłożonymi do jednego końca konstrukcji, można uzyskać dzięki strukturze złożonej z zewnętrznej elastycznej warstwy i wewnętrznej, sztywniejszej warstwa. Gdy gwałtowna siła pozioma jest przykładana prostopadle do końca struktury, siła jest najpierw absorbowana przez warstwę elastyczną, a następnie przenoszona do wewnętrznej, sztywnej warstwy. Stamtąd siła jest kierowana w górę i w dół, gdzie się rozprasza.

Biologia odeszła i teraz jest w terminach, które mogą nie odstraszyć projektanta. Taka ilość szczegółów może być wystarczająca lub niektóre aplikacje, na przykład do zastosowania na ochronnej obudowie laptopa. Jednak w przypadku czegoś bardziej skomplikowanego, takiego jak kask rowerowy zaprojektowany do ochrony własnego mózgu, cenna może być bardziej szczegółowa zasada projektowania, na przykład opis długiej, elastycznej kości.

Biomimikra to proces multidyscyplinarny. Biolog pomaga innym członkom zespołu w zrozumieniu biologii, ale opracowanie zasady projektowania i wymyślenie możliwych zastosowań sprawdza się najlepiej w przypadku innych zaangażowanych dyscyplin. Przedstawiłem te cztery strategie praktykom biomimikry w jednej z grup biomimikry LinkedIn i wymyślili większość potencjalnych aplikacji wspomnianych wcześniej w artykule. Chciałbym usłyszeć twoje pomysły na tę lub inne trzy strategie.

Używane za zgodą DigiMorph.org.



Możesz Być Zainteresowany

Dodaj niesamowite tekstury do swoich projektów drewnianych

Dodaj niesamowite tekstury do swoich projektów drewnianych


Co jest w twoim zestawie Faire Survival Kit?

Co jest w twoim zestawie Faire Survival Kit?


Recenzja: Nowa drukarka 3D Formlabs, formularz 2

Recenzja: Nowa drukarka 3D Formlabs, formularz 2


Toczenie nietoperzy na tokarce z napędem ludzkim na Dominikanie

Toczenie nietoperzy na tokarce z napędem ludzkim na Dominikanie






Najnowsze Posty