모기는 열린 창문쪽으로 윙윙 거리며, 의심의 여지가없는 피해자는 침대에서 평화롭게 자고 있습니다. 갑자기, 모기가 곤충을 향해 똑바로 내려 오는 모기의 무게는 약 50 배의 빗방울입니다. 방울은 인간을 가로 지르는 버스의 영향을 미쳐야하며 모기를 중력보다 최대 300 배까지 아래로 내려야합니다.
슬프게도 모기의 다음 희생자에게는 해충 이이 충돌에서 살아남을 것입니다.
이것이 바로 애틀랜타의 조지아 기술 연구소 (Georgia Institute of Technology)의 엔지니어 및 생물 학자 팀의 결론으로, 실시간 비디오와 정교한 수학의 조합을 사용하여 가벼운 곤충의 견고한 구조가 모기가 가장 큰 빗물의 맹공격을 으 rug 할 수 있음을 보여줍니다. 이 결과는 해충을 통제하는 데 거의 도움이되지 않지만 엔지니어가 작은 비행 로봇의 디자인을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.
항공 엔지니어들은 비가 비행기 비행을 손상시키는 방법에 대해 많은 것을 알고 있습니다. 폭우는 드래그를 증가시키고 리프트를 줄이며 실속의 위험을 증가시킵니다. 그러나 물이 날아 다니는 동물에 미치는 영향에 대한 연구는 드물다. 베를린의 Leibniz Institute for Zoo 및 Wildlife Research의 생물 학자 Christian Voigt가 이끄는 박쥐에 대한 최근의 한 연구는이 모피 전단지가 건조한 조건에 비해 비를 통해 전력에 약 2 배의 에너지가 필요하다는 것을 발견했습니다. 그럼에도 불구하고 일부 연구자들은 다양한 조건에서 곤충 비행의 역학을 연구했지만 과학자들은 비의 영향에 대해 거의 알지 못합니다.
이 지식 격차를 메우기 위해 기계 엔지니어 David Hu와 Georgia Institute of Technology의 동료들은 anopheles 를 결정하기로 결정했습니다. 말라리아 사람들을 감염시키는 주요 곤충 인 모기. Hu의 팀은 이미 물을 흔들어 젖은 개가 어떻게 건조한 지에 대한 물리학을 포함하여 물-동물 상호 작용에 대한 연구로 이미 잘 알려져 있습니다. 이 팀은 그것이 물을 넣을 수는 있지만 모기가 탈출하는 것을 막는 메쉬 탑으로 덮인 20 센티미터 높이의 아크릴 케이지 인 "비행 경기장"이라고 부르는 것을 건설했습니다. 초기 실험에서 연구원들은 물 제트기를 케이지에 쐈다. 케이지에 배치 된 6 개의 모기를 초당 4000 프레임을 캡처 한 고속 비디오 카메라로 촬영되었습니다.
곤충 핀볼 게임과 같았습니다. 6 개의 모기 모두 케이지의 바닥에 충돌하지 않고 낙하 충격에서 회복 할 수있었습니다. 한 가지 전형적인 예에서, 물 방울에 맞은 모기는 13 개의 신체 길이의 거리를 떨어 뜨렸다. 무슨 일이 있었는지 더 잘 그림을 묘사하기 위해 팀은 20 개의 모기를 더 느리게 떨어지는 방울에 적용했습니다. 비디오는 대부분의 충돌이 곤충의 몸보다는 날개와 다리에 타격을 입었다는 것을 보여주었습니다. 그 충격으로 인해 모기가 치는 위치에 따라 모기가 피치, 요 또는 롤을 일으켰습니다.
그러나 모기가 직접 타격을 입었을 때에도 약 20 개의 신체 길이가 떨어지지 않아도 회복되었습니다. Hu와 그의 동료들은 곤충의 낮은 질량 (약 2 밀리그램)으로 인해 빗방울이 최대 100 밀리그램이 될 수 있다고 가정했다. 빗방울은 모기를 만나면 속도와 운동량이 거의 없어서 실제 힘을 거의 부여한다는 가설을 세웠다. 이 가설을 테스트하기 위해 팀은 작은 스티로폼으로 만든 곤충 "모방"을 구성하여 모기와 같은 무게와 크기를 구조화했습니다. 연구원들이 분야로 분야를 풀어 주었을 때, 물방울이 위에서 충돌함에 따라 공중에 잠시 중단되었습니다.
실험에 따르면 미모의 무게의 1 ~ 300 배 사이의 물 강하가 충격시 2%에서 17% 만 느려 졌음을 보여주었습니다. 이 팀은 빗방울이 모기의 훨씬 작은 몸체를 변형시키고 크게 우회한다고 결론 지었다. Hu와 그의 공동 저자는 이번 주에 온라인으로 발표 된 국립 과학 아카데미 ,이 놀라운 효과는 모기의 가벼움뿐만 아니라 외골격, 내부 장기를 보호하는 단단한 외부 덮개 때문입니다.
연구 결과를 뒷받침하기 위해 팀은 모기를 마지막 스트레스 테스트에 적용하여 곤충의 몸을 압축하여 실제로 견딜 수있는 힘을 드러 냈습니다. 이 팀은 빗방울의 영향이 적용된 힘의 표준 척도 인 200 ~ 600 Dyne에 이르렀다 고 계산했습니다. 약 3000 ~ 4000 Dyne의 압박을받은 후, 빗방울의 영향이 여러 번, 모기는 여전히 풀릴 수있었습니다.
버클리 캘리포니아 대학교 (University of California)의 곤충 비행 전문가 인 로버트 더들리 (Robert Dudley)는이 논문은 "모기는 모기가 살아남아 생존하고 융통성이 낮기 때문에 비교적 큰 물 강하의 단일 충격을 기계적으로 보상한다는 것을 설득력있게 보여준다"고 말했다. Voigt는이 연구가 다양한 기상 조건에서 비행 동물이 어떻게 수행되는지에 대한 우리의 이해에 "훌륭한 기여"라고 덧붙였다. Voigt는 "매우 높은 G 세력, 최대 300 배의 중력에 의해"모기처럼 "곤충은"동물이 살아남은 가장 높은 기록 된 가속도 "라고 말합니다. (인간은 약 25G에 견딜 수 있습니다.)
HU는 그의 팀의 결과는 소위 마이크로 아어 르 (MAV)의 디자인에 영향을 미칠 수 있으며, 그 중 일부는 잠자리만큼 작으며 전쟁 영역의 감시 및 수색 및 구속 작전을 위해 군대가 점점 더 많이 사용하고 있다고 말합니다. 그러나 Voigt는 회의적입니다. "우리는 모기 크기의 공중 로봇을 만드는 데 멀리 떨어져 있습니다.
