Slyšeli jste už o tom, že čmelák nemůže létat? Když vezmete v úvahu jeho hmotnost a aerodynamické charakteristiky a provedete potřebné výpočty, vyjde vám, že jeho let je teoreticky nemožný. Přitom pouhá procházka letní přírodou vás přesvědčí o opaku. Čmelák zkrátka žádné výpočty nedělá a vesele si létá bez jakýchkoli znalostí aerodynamiky. Ponechme nyní stranou zamyšlení, nakolik by se tímhle přístupem měli inspirovat pilotní žáci a pojďme se podívat na to, jak je to možné.
Jedná se o typický příklad toho, že exaktní věda nedokáže popsat úplně všechno, že i v každodenních maličkostech kolem nás se může skrývat něco, s čím si tak úplně neví rady? Nebo je pravda někde jinde a vědci ve skutečnosti dokážou let čmeláka vysvětlit a popsat poměrně dobře, jen taková informace není zdaleka tak chytlavá, jako neustále dokola opakovaná historka evokující do sebe zahleděné hloupé vědce a tajemnou všemocnou přírodu?
Jedná se o typický příklad toho, že exaktní věda nedokáže popsat úplně všechno, že i v každodenních maličkostech kolem nás se může skrývat něco, s čím si tak úplně neví rady? Nebo je pravda někde jinde a vědci ve skutečnosti dokážou let čmeláka vysvětlit a popsat poměrně dobře, jen taková informace není zdaleka tak chytlavá, jako neustále dokola opakovaná historka evokující do sebe zahleděné hloupé vědce a tajemnou všemocnou přírodu?
Než se dostaneme k odpovědi, pojďme se podívat, kde se vlastně tahle historka vzala.
Jedna z možných variant zasazuje její původ do Německa do třicátých let dvacátého století. Jeden významný aerodynamik u večeře konverzoval s významným biologem a přišla řeč na let čmeláků. Inženýr provedl rychlý výpočet, při kterém vzal v úvahu plochu křídel a hmotnost, a při kterém vyšel vztlak jako nedostatečný. I když se jednalo spíš o pobavení přátel u večeře, než o přesný výpočet, pro biologa to stačilo jako potvrzení domněnky, že tajemná příroda má převahu nad pouhým inženýrstvím.
Kdo konkrétně byl oním odborníkem není známo. Některé prameny uvádějí německého fyzika Ludwiga Prandtla, jiné zmiňují leteckého inženýra Jacoba Ackereta ze Švýcarska.
Je také možné, že za původem historky stojí francouzský entomolog Antoine Magnan, který v úvodu své knihy Le Vol des Insectes uvedl větu: “Aplikoval jsem na hmyz zákony odporu vzduchu a dospěl jsem s panem St Lague k závěru, že let hmyzu je nemožný.”
Ať už u původu téhle historky stál kdokoli a ať už byla na jejím počátku nevinná poznámka v úvodu Magnanovy knihy či rychlý výpočet na pivním tácku, dnes si už můžeme říct, že let čmeláka je moderní aerodynamikou popsán poměrně dobře a čmelák může v klidu létat nejen prakticky, ale i teoreticky.
Jedna z možných variant zasazuje její původ do Německa do třicátých let dvacátého století. Jeden významný aerodynamik u večeře konverzoval s významným biologem a přišla řeč na let čmeláků. Inženýr provedl rychlý výpočet, při kterém vzal v úvahu plochu křídel a hmotnost, a při kterém vyšel vztlak jako nedostatečný. I když se jednalo spíš o pobavení přátel u večeře, než o přesný výpočet, pro biologa to stačilo jako potvrzení domněnky, že tajemná příroda má převahu nad pouhým inženýrstvím.
Kdo konkrétně byl oním odborníkem není známo. Některé prameny uvádějí německého fyzika Ludwiga Prandtla, jiné zmiňují leteckého inženýra Jacoba Ackereta ze Švýcarska.
Je také možné, že za původem historky stojí francouzský entomolog Antoine Magnan, který v úvodu své knihy Le Vol des Insectes uvedl větu: “Aplikoval jsem na hmyz zákony odporu vzduchu a dospěl jsem s panem St Lague k závěru, že let hmyzu je nemožný.”
Ať už u původu téhle historky stál kdokoli a ať už byla na jejím počátku nevinná poznámka v úvodu Magnanovy knihy či rychlý výpočet na pivním tácku, dnes si už můžeme říct, že let čmeláka je moderní aerodynamikou popsán poměrně dobře a čmelák může v klidu létat nejen prakticky, ale i teoreticky.
To, co drží čmeláka (a mimochodem i další druhy hmyzu) ve vzduchu, není klasická vztlaková síla, způsobená víceméně laminárním obtékáním profilu. Jednou z příčin hmyzího letu jsou víry, které vznikají na křídlech a jejich vzájemná interakce při velmi malé hodnotě Reynoldsova čísla. K tomu se přidává Magnusův efekt při rotaci křídla. Jedná se o jev, při kterém těleso letící v tekutině (tedy i ve vzduchu) rotuje a tato rotace způsobuje sílu kolmou na směr letu. Jeho projev můžeme pozorovat v mnoha míčových sportech, kde je zodpovědný za zakřivení dráhy letícího míče. Zájemce o podrobnější vysvětlení můžu odkázat například na článek Hmyz jako dokonalý létající stroj od Rudolfa Dvořáka.
I když už víme, že hmyzí let nevysvětlíme aerodynamickým popisem statického křídla, pojďme se ještě vrátit k pivnímu tácku Ludwiga Prandtla (pokud to byl opravdu on, kdo stál za legendou o nemožnosti čmeláčího letu). Jak asi takový výpočet vypadal? Vzorec pro výpočet vztlaku vypadá následovně:
I když už víme, že hmyzí let nevysvětlíme aerodynamickým popisem statického křídla, pojďme se ještě vrátit k pivnímu tácku Ludwiga Prandtla (pokud to byl opravdu on, kdo stál za legendou o nemožnosti čmeláčího letu). Jak asi takový výpočet vypadal? Vzorec pro výpočet vztlaku vypadá následovně:
Hustota vzduchu ve standardní atmosféře je 1,225 kg/m2. Plocha křídel čmeláka se pohybuje okolo dvou centimetrů a jeho rychlost může být někde mezi třemi až čtyřmi metry za sekundu. Aby mohl čmelák letět ustáleným vodorovným letem (i když víme, že to nedělá), musí se vztlak rovnat jeho váze. Tu dostaneme tak, že gravitační zrychlení 9,89 vynásobíme čmelákovou hmotností. Tady je opravu velký rozptyl. Hmotnost čmeláků se podle druhu může pohybovat od 0,04 gramů u dělnic až po 0,7 gramů u královny.
Teď už máte všechna data a můžete si (ne)možnost čmeláčího letu podle klasické aerodynamiky spočítat sami. A pro ty, kterým se nechce počítat, jsem připravil tabulku, kam stačí doplnit jen doplnit data.
Teď už máte všechna data a můžete si (ne)možnost čmeláčího letu podle klasické aerodynamiky spočítat sami. A pro ty, kterým se nechce počítat, jsem připravil tabulku, kam stačí doplnit jen doplnit data.