أجنحة الفراشات المحلقة.. ديناميكا فريدة وبراعة في التصميم
تاريخ النشر: 16th, May 2025 GMT
على عكس الطيور أو النحل، تُظهر الفراشات حركات تحليق تبدو عشوائية ومتقطعة لكنها أبعد ما يكون عن ذلك، حيث يعود هذا النمط الغريب من الطيران في المقام الأول إلى التحكم الفريد في ميل الجسم.
وفي دراسة جديدة بدورية "فيزيكس أوف فلويدز" قام العلماء من جامعة بيهانغ الصينية بدراسة نمط طيران فراشة الملفوف الأبيض (بيريس رابي) وذلك لفهم تلك الآلية.
وللتوصل إلى هذه النتائج، استخدم الباحثون كاميرات عالية السرعة لتصوير الفراشات وهي تحلق بكل الأوضاع الممكنة.
وبعد ذلك، حلل الذكاء الاصطناعي آلاف الإطارات في الثانية من بيانات الطيران، وتتبع حركات الجسم ومواضع الأجنحة بتقنية ثلاثية الأبعاد، مما سمح للعلماء برؤية كيفية حدوث تغيرات درجة الميل في الوقت الفعلي أثناء الطيران، دون إزعاج الحشرة.
يعرف ميل الجسم بأنه زاوية جسم الفراشة بالنسبة للأرض، وتخيل الأمر كما لو كنت تميل جسمك للأمام أو للخلف أثناء محاولة البقاء في مكانك، فسيؤثر ذلك بالطبع على وضعك وقد تقع.
وتحوم معظم الكائنات الطائرة عن طريق إبقاء أجسامها بزاوية ثابتة (ميل جسم ثابت) مع رفرفة أجنحتها بسرعة، لكن تبين للباحثين أنه في حالة الفراشات، يتغير ميل الجسم باستمرار، ويتأرجح أحيانًا للأمام أو للخلف.
وبحسب الدراسة فإن هذا التعديل، إلى جانب تعديلات زوايا ميل أجنحتها، يسمح للفراشات بتوليد قوة كافية للحفاظ على طيرانها المحلّق.
ويأتي ذلك بشكل خاص لأن الفراشات تتميز بأنها ذات أجنحة خفيفة وكبيرة وسرعات رفرفة بطيئة (حوالي 7-15 مرة في الثانية) ويمكنها ذلك من ضبط ميل جسمها بشكل لحظي، مما يعطيها قدرات طيران يمكن وصفها بالاستثنائية.
إعلانوهذه التغييرات الطفيفة في درجة ميل الجسم ليست عشوائية، بل تساعد الفراشات على ضبط مقدار الرفع الذي تولده، أو البقاء في مكانها أو التحرك برفق.
تطبيقات واعدةيفيد هذا النوع من الأبحاث في فهم كيفية تحليق الفراشات، الأمر الذي يمكن أن يساعد المهندسين على تصميم روبوتات طائرة دقيقة ذات قدرة مناورة مُحسّنة، حيث يُمكن أن يُؤدي دمج ديناميكيات حركة الجسم والجناح -التي تعلمها العلماء من الفراشات في تصاميم تلك المركبات الدقيقة- على القيام بمناورات رشيقة في الأماكن الضيقة، مما يجعلها مناسبة للملاحة الداخلية، ومهام البحث والإنقاذ، وعمليات المراقبة.
ومن خلال محاكاة رفرفة الأجنحة منخفضة التردد وتعديلات الجسم للفراشات، يُمكن للروبوتات الصغيرة الطائرة والمسيرات تحقيق طيران موفر للطاقة، مما يُطيل وقت التشغيل ويُقلل من استهلاك الطاقة.
ويُمكن لفهم التفاعل بين حركات الجسم والجناح في الفراشات أن يُساعد في تطوير خوارزميات تحكم تكيفية في الروبوتات، مما يسمح بطيران أكثر استجابة واستقرارًا في ظروف بيئية مُتغيرة.
المصدر: الجزيرة
إقرأ أيضاً:
قد تهلك الجسم.. 5 خرافات عن الماء
يعتقد أغلب الناس أن شرب ثمانية أكواب من الماء يوميا كاف، وأن القهوة تسبب الجفاف، وأن الماء هو الوسيلة الوحيدة لترطيب الجسم، لكن هذه مجرد خرافات حول الترطيب قد تضر بالصحة، وفقا لمجلة "ناشيونال جيوغرافيك".
وقد ترسخت العديد من الخرافات والمعلومات المغلوطة في المخيال الجماعي، حول الماء وأفضل طرق الترطيب وحماية الجسم من الحرارة.
الخرافة الأولى: يجب استهلاك ثمانية أكواب من الماء يومياتقول ويندي بازليان، خبيرة التغذية والعافية، إن فكرة شرب ثمانية أكواب يوميا ترسخت في ثقافتنا، لكن احتياجات الترطيب، تختلف من شخص إلى آخر حسب الحجم والنشاط والبيئة.
ووفقا لمعهد الطب التابع للأكاديمية الوطنية للعلوم والهندسة والطب، تنصح النساء باستهلاك نحو 11.5 كوبا يوميا، والرجال بـ15.5 كوبا يوميا.
وإذا كان الطقس حارا جدا، يحتاج الجسم إلى كمية أكبر، خصوصا عند ممارسة التمارين الرياضية.
ويفقد الجسم الماء عبر التنفس وتبخر العرق في الجلد، ويمكن أن يؤدي الجفاف إلى الإجهاد الحراري وضربات الشمس.
الخرافة الثانية: العطش مؤشر للحاجة إلى الماءتقول بازليان: "العطش إشارة مفيدة، لكنه أشبه بمصباح التحذير المتأخر، مثل لمبة الوقود في سيارتك، وليس مؤشرا لحظيا دقيقا لما يجري في الجسم الآن".
وذكر تقرير "ناشيونال جيوغرافيك"، أن انخفاضا بسيطا في مستوى الماء في الجسم يضعف الأداء الجسدي والعقلي.
وأظهرت دراسة أجريت على طلاب جامعيين ذكور، أن الجفاف الخفيف يؤثر سلبا على مستوى طاقتهم ومزاجهم والذاكرة قصيرة المدى والانتباه. بالمقابل، بعد شربهم الماء تحسنت حالتهم ومزاجهم وسرعة تفاعلهم وقدرتهم على التفكير.
الخرافة الثالثة: شرب السوائل هو الطريقة الوحيدة لترطيب الجسميعتقد كثيرون أن شرب الماء أو السوائل هو الطريقة الوحيدة لترطيب الجسم، لكن تشير بازليان إلى أن ما يقارب 20% من كمية السوائل يحصل عليها الجسم عن طريق الأطعمة مثل الفواكه والخضروات والمشروبات.
الخرافة الرابعة: شرب الكثير من الماء دفعة واحدة يحمي من الجفافعلى العكس، يمكن أن يؤدي شرب كمية مفرطة من السوائل وتجاوز قدرة الجسم على تصريفها إلى استنزاف معدن الصوديوم في الدم، وهذا قد يؤدي إلى الغثيان والصداع والضعف العضلي.
وينصح الأطباء بارتشاف الماء تدريجيا على مدار اليوم بدلا من شرب كميات كبيرة دفعة واحدة.
الخرافة الخامسة: القهوة والشاي يسببان الجفافتقول بازليان إن هذه خرافة، فالقهوة والشاي يصنعان من الماء.
كل ما تريد معرفته عن التقديم في مدرسة الضبعة النووية ..الرابط والشروط