что весит больше капелька воды или комар
Как комары в дождь летают?
Дождевая капля весит примерно в 50раз больше насекомого, но при столкновении лишь немного сбивает его с курса. Американские биологи из технологического института Джорджии заставили комаров пролететь сквозь контейнер, в котором имитировался сильный дождь. Съёмка процесса высокоскоростной видеокамерой показала, что комары не уворачиваются от капель воды, но при этом умудряются не пострадать от ударов, сообщает Мембрана.
Математик Дэвид Ху (David Hu), большую часть времени посвятивший изучению способов передвижения животных и насекомых, вместе с коллегами решил выяснить, что происходит с комарами во время дождя. Чтобы понять, как им это удаётся, команда Ху провела эксперимент с шариками из пенопласта. Учёные наполняли их различными жидкостями, стремясь получить наиболее реалистичную модель столкновения комара и капли воды.
Анализ полученных данных показал, что капля, соударяясь с малоинерционным объектом, деформируется, но не разлетается на брызги, как при столкновении с плоскостью. Из-за этого импульс, передающийся от водной капли насекомому, не велик. Согласно расчётам, шарик воды из-за удара теряет лишь 2% своей скорости, а комар продолжает лететь, как ни в чём не бывало.
В препринте статьи, появившемся на сайте ArXiv. org, авторы работы пишут, что комар в ходе столкновения с каплей может испытывать перегрузку от 30 до 300 g в течение одной миллисекунды. Предел же человеческих возможностей составляет 25 g на протяжении 1,2 секунды.
Почему капли дождя не убивают летящего комара?
Для уничтожения такого вредного насекомого, как комар, у миниатюрной капли воды имеется всё необходимое: диаметр капли составляет примерно 2−3 миллиметра, а масса в 50 раз больше массы комара. Несмотря на такие существенные различия, комары продолжают отчаянно летать под дождём, с удовольствием нападая на людей.
Однако как только комар приземляется на ровную поверхность, капля тотчас его убивает, падая с небес, словно огромный 50-метровый метеорит.
Но каким образом комару удаётся летать под таким «метеоритным» дождём? Американские учёные смогли узнать удивительные подробности передвижения в воздухе навязчивого насекомого. В частности, физики просчитали динамику столкновения комара и капли воды в процессе их движения. Научная статья, раскрывающая данную тему, опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
В процессе исследования учёные использовали высокоскоростную камеру, которая способна снимать комара в процессе его движения. В рамках опыта комар был помещён в специальную установку, в которой исследователи сымитировали падающие капли дождя. В итоге учёные выяснили, что в условиях обильного водяного ветра капли попадают в насекомое приблизительно раз в 20 секунд.
Они также заметили, что в момент попадания капли в тело летящего комара он балансирует вбок, не меняя при этом направления своего движения. Кроме этого, комар принимает на себя силу тяготения капли, вместе с ней спускаясь на некоторое время вниз. Безопасность полёта комара объясняется тем, что скорость капли почти не меняется после встречи с комаром.
Учёные надеются, что опыт природных качеств комара поможет в создании маленьких летательных аппаратов, которые способны будут летать в разных, особо трудных климатических условиях. Скорее всего, это будет касаться шпионских аппаратиков, которые не будут превышать размеры комара. Вообще, идея очень хорошая. Представьте себе бесконечные дожди, туман и ветер, и на фоне всего этого незаметный механический комар, фиксирующий всё, что необходимо разведке: бункера, склады, секретные зоны. Что уже говорить про квартиры и коттеджи олигархов, президентов
Среди маленьких летательных пассажирских аппаратов, которым тоже могут пригодиться чудеса комара, следует отметить гироплан. Внешне он похож чем-то на вертолет, однако в гироплане также имеются детали от самолета. Самолетный винт в сочетании с вертолетным винтом создают уникальную самовращающуюся динамику.
Каким образом можно внедрить в такой аппарат удивительные способности комара, тем самым обезопасив от обильных дождей, будут думать американские инженеры и авиаконструкторы. Не исключено, что сила тяготения обильной воды будет использована в пользу летального аппарата. В частности, чтобы осуществить столь специфическую затею, придется взять для опыта, наверное, теперь уже стрекозу, которой тоже, кстати, обильный дождь не страшен — вес стрекозы составляет примерно 3 грамма, поэтому прямого попадания водяных каплей на твёрдую поверхность она не боится.
Что касается шпионского дела, то я даже не сомневаюсь, что стрекозы со встроенными мини-камерами уже существуют.
Интересные факты о комарах
Интересные факты о комарах не перестают удивлять человечество. Мелкое насекомое изучено вдоль и поперек, но на них продолжают проводить опыты в лабораторных условиях, открывая все новые факты из жизни этих существ. Один из вопросов – сколько весит комар. Он очень маленький, но выпивает крови в 2 раза больше собственной массы тела.
Факты из истории
Существуют археологические находки, подтверждающие существование комаров в эпоху динозавров. Москиты появились в Юрскую эпоху, приблизительно 175 млн. лет тому назад. Активному их размножению способствовала высокая температура воздуха, повышенная влажность, обильная зелень.
Изначально питались исключительно нектаром растений, пыльцой. В ходе эволюции самки перешли на кровь. Самцы так и остались вегетарианцами. Существует более 3 тыс. разновидностей комаров разных размеров. Первобытные насекомые достигали размеров 5 см в длину. Современный обычный кровосос вырастает до 5 мм.
Факты о весе комара
Привычный вредитель весит всего 3 г в голодном состоянии. Самка питается кровью с целью пополнения белковых запасов, которые нужны для формирования яиц.
За один раз женская особь выпивает около 5,2 мг крови, количество укусов варьируется от действий жертвы. Масса комара удваивается, брюшко расширяется, приобретает красный оттенок. Переваривается пища в течение 2 суток. За это время в брюшке самки формируется до 200 яиц. Кладку делает по одному в водоемы со стоячей водой.
Факты из адаптационных способностей
В летнее время встретить комара можно повсеместно. Изначально кровососущие существа обитали в дикой природе вблизи водоемов, в болотистых местах, широколиственных лесах. Однако постепенно часть перебралась в городские населенные пункты. Сейчас встретить комара можно в любом мегаполисе.
Живут в сырых подвалах, подъездах, хозяйственных пристройках, возле мусорных баков, зарослях во дворе, городском парке. Яйца откладывают в сырую землю, на трубы, где постоянно собирается конденсат, мокрую тряпку, подгнившую листву. Поскольку развитие личинок нельзя назвать полноценным, поколение городских комаров намного слабее болотных.
Факты о процессе питания
Ротовой аппарат самки колюще-сосущий. Изначально выглядит очень просто – длинный хоботок, которым насекомое прокалывает кожу, всасывает кровь. Если подробно разбираться в строении рта, все выглядит намного сложнее.
Ротовой аппарат состоит из верхней, нижней челюсти, вытянутых губ, сосательной трубочки, 6 острых иголок. Две иголки заканчиваются уплотненными щетинками. Называют их зубами или подобием на них. Всего 50 штук. Изначально комариха не прокалывает кожу, а прогрызает, лишь потом вводит хоботок. Иглы удерживают ранку в открытом состоянии, обеспечивая легкое поступление пищи.
В слюне содержится специальный секрет, который не дает крови сворачиваться. Питание продолжается около 5 минут. Если самке не мешать трапезничать, она спокойно улетит, не будет дальше досаждать.
Эксперимент, проведенный в тундре Канады, удивил многих. За секунду человека с открытыми руками, ногами кусает около 9 тыс. москитов. В течение 2 часов теряется половина всей крови. В таком состоянии человек может умереть от малокровия. А 1200000 комаров способны высосать абсолютно всю кровь.
Где и как комары спят – достоверные факты
Активность усиливается с наступлением сумерек. Наибольшее количество укусов совершается вечером. С наступлением глубокой темноты комары куда-то исчезают. Но риск быть искусанным в собственной квартире во время сна всегда присутствует. Специалистам удалось выяснить, что спонтанное сонливое состояние у комаров появляется каждых 2 часа. Они просто сидят обездвиженными на стенах, потолках, а также деревьях, в траве. Сколько длится сон, сказать сложно, но при малейшем колебании воздуха насекомое пробуждается.
Спят комары зимой, если это состояние можно назвать сном. При температуре ниже 10 градусов Цельсия в организме насекомых замедляются обменные процессы, комар впадает в анабиоз. В таком состоянии пребывает всю зиму, просыпается при температуре 12 градусов Цельсия. Периодически их сон может прерываться, если самка спряталась в щелях оконных рам, стене в квартире. Высокая температура помещения провоцирует пробуждение, но очень скоро комар снова забирается в укромное место до весны.
Факты о дальности полета
В поисках пищи самка способна пролететь без остановок максимально 2 км. Спокойно преодолевает водоем, лес, учуяв запах потенциальной жертвы. Скорость комара не очень большая – около 3 км за час. Однако больше поражают их летательные способности в высоту.
Комары летают далеко, а также высоко. Исходя из анатомического строения, веса, прочих характеристик насекомого, подняться ввысь комар способен на 15 км. Выше не позволяет им подняться ветер. Однако постоянно фиксируются факты появления насекомых на самых верхних этажах небоскреба. Объясняется этот факт по-разному:
Поддерживать равновесие в воздухе помогают жужжальца – недоразвитые крылышки, которыми комар машет с частотой до 1000 в секунду. Жужжальца создают характерный звук – комариный писк, что тоже заставляет удивляться.
Факты о комарах для детей
Мелкие назойливые насекомые очень интересные в плане изучения.
Самые интересные факты:
Капля воды – казалось бы, разве может что-то быть проще? А ведь это действительно удивительное творение природы, изменяющееся в зависимости от внешних условий, собственных размеров, состава и ряда других параметров. Даже её форма, оказывается, может сильно отличаться от привычной. Постараемся, опираясь на науку и современнейшие данные, рассказать о ней побольше.
Самое интересное кратко
Какова форма капли?
Это зависит от объема – от идеальной сферы до формы, напоминающей купол парашюта.
Какой размер имеет дождевая капля?
Этот показатель серьезно различается – от 0,1 до 7 миллиметров.
Где выпал дождь из самых крупных капель?
В 2004 году в Бразилии и на Маршалловых островах прошел дождь, капли в котором имели диаметр до 10 миллиметров!
С какой скоростью падают капли дождя?
Она зависит от размера и может колебаться от 2 до 30 метров в секунду.
Сколько весит капля воды?
Масса одной капли воды примерно 0,03-0,05 грамма, но надо понимать, что значение может отличаться от состава и размера. Фармацевтической мерой считается капля массой 0,05 г.
Какова форма капли?
Конечно, большинство не задумываясь ответят – каплевидная, то есть, округлая внизу и вытянутая сверху. А ведь это серьезное заблуждение! На самом деле все зависит от размера капли и, соответственно, её массы.
К примеру, если брать небольшую каплю воды, около 2 миллиметров или меньше, то её размер в полете будет практически идеальной сферой. Ведь здесь действует притяжение молекул, которое направлено в центр капли. Однако форма остается такой лишь до тех пор, пока капля достаточно мала, чтобы скорость падения была небольшой и, соответственно, сопротивление воздуха сохранялось минимальным.
А вот если её диаметр увеличивается больше 2 миллиметров, то все изменяется. Силы притяжения молекул уже недостаточно, чтобы стягивать их к центру, а скорость падения и сопротивление воздуха увеличиваются. Из-за этого в нижней части создается область повышенного давления, в то время как над каплей формируется область низкого давления. Поэтому больше всего в этот момент капля похожа на купол парашюта – слегка изогнутая в центре и округлая сверху. Причем чем больше масса, тем сильнее изогнута капля в центре. 
Поверхностное натяжение воды
Ещё интереснее обстоит дело, если капля увеличивается в полете – к примеру, из-за присоединения других, более мелких. При достижении размера в 7 миллиметров и больше, форма оказывается настолько изогнутой, что капля просто разрывается на две части – молекулярного притяжения уже недостаточно, чтобы удержать её целой. Поэтому обычно даже при самом сильном ливне нельзя увидеть или зафиксировать капли дождя больше 6-7 миллиметров в диаметре. Конечно, даже это бывает довольно редко. Чаще всего причиной столь крупных капель является не прошедший град. В жарком воздухе градины быстро тают и падают на землю уже не в виде льдинок, а как крупные капли воды.
Другой разговор, если речь идет о каплях, падающих не с неба, а, например, капающих из крана. Вот здесь вполне может идти разговор о той самой форме, какая привычна всем с детства «слезинка» – внизу практически идеальный шар, а вот сверху резко утончающийся хвостик. Но такой форма остается считанные мгновения – под своим весом вода оттягивается вниз, «хвостик» удерживающий её, просто рвется, и она падает вниз, в полете уже принимая форму сферы – однако все происходит настолько быстро, что человеческий глаз не успевает этого заметить.
Скорость капель в дожде
Из предыдущего вопроса вытекает новый – какой максимальной скорости может достигнуть капля во время дождя? Этот показатель зависит в первую очередь от двух факторов – размера капли и высоты, с которой она падает. При увеличении любого из них, скорость возрастает.
К примеру, если взять идеальные условия – полное отсутствие ветра и высоту на уровне моря, то капля диаметром в 0,5 миллиметра будет иметь скорость от 2 до 6,6 метров в секунду – в зависимости от высоты, с которой она падает. Если же увеличить диаметр капли в 10 раз, до 5 миллиметров, оставив прочие факторы без изменений, то скорость возрастет уже до 9-30 метров в секунду! А ведь 30 метров в секунду это уже 108 километров в час – весьма серьезная скорость! Если бы капля имела большую плотность, то легко смогла бы доставить множество проблем.
Самые крупные известные капли
Как говорилось выше, обычно максимальный диаметр капель составляет около 6-7 миллиметров – более крупные просто распадаются в воздухе. Однако природа часто создает законы только для того, чтобы их иногда нарушать. Так же обстоит дело и с каплями дождя.
Оказывается, сравнительно недавно, в 2004 году на Маршалловых островах и в Бразилии лил дождь, в котором капли имели размер до 10 миллиметров! Как это возможно и почему они не разорвались в полете, как это бывает обычно? Все дело в плотности. Шел настолько сильный дождь, что стоило только каплям разорваться на более мелкие, как они в свою очередь объединялись с другими, снова достигая невероятного размера.
Вода и капля в невесомости
Но, стоит отметить, что здесь и выше речь идет исключительно о нормальных условиях. А какой может быть размер капли в невесомости? Оказывается – практически любой! Ведь здесь нет никакого давления, ничто не пытается расплющить каплю или разорвать на части. Зато поверхностное натяжение никуда не денется – оно по-прежнему будет удерживать форму воды. Так что, если вылить в невесомости литр воды, не позволяя ему прикоснуться к какой-либо поверхности, он замрет в воздухе, сохраняя форму сферы. Но стоит только задеть её пальцем, как капля распределится по всей ладони, руке или даже телу, пытаясь минимизировать площадь поверхности.
А как же свинец?
Однако здесь стоит учитывать, что свинец и вода имеют совершенно разную плотность – 11,3 г/см3 против 1 г/см3 соответственно. Поэтому и молекулярные связи в металле значительно сильнее. Как результат – с большой высоты могут падать капли расплавленного свинца диаметром около 5 миллиметров, и при этом они будут сохранять форму шара. Неслучайно для изготовления дроби использовались специальные дроболитейные башни высотой в несколько десятков метров – падая капли принимали нужную форму и в таком виде падали в жидкость (это не вода, как думают некоторые, а мыльный раствор с примесью керосина), моментально охлаждаясь и сохраняя форму.
Капля в фармацевтике
Мало кто задумывается, а ведь капля – это не просто небольшая частица воды или другой жидкости. Это ещё и довольно точная измерительная единица. По крайней мере, фармацевты успешно используют её для проведения расчетов. Когда речь идет о водных растворах, то одна капля равняется 0,05 миллилитра. А если говорить про спиртовые капли, то её объем значительно уменьшается – до 0,025 миллилитра. Чаще всего единица измерения используется в случаях, когда идет речь про жидкие лекарственные препараты, например, капли для носа.
Одинаковы ли капли жидкости по объему и весу?
Значение жидкости
Воде посвящено огромное количество научных трудов, но до сих пор она остается неизученной до конца. Вода считается священной основой жизни, с ней связаны важнейшие ритуалы практически всех религий.
Вода — второе по значимости вещество после кислорода для человеческого организма. Известно, что наши тела состоят почти на две трети из воды. Неслучайно человек может жить без пищи более 4 недель, а без воды — не более 7 дней. Для поддержания водного баланса необходимо ежедневно употреблять 2–3 литра жидкости.
Весь о объем двух капель
Капля — это порция жидкости, форма которой определяется в основном силами поверхностного натяжения. Поэтому размер ее зависит не только от вещества, но и от величины действующих на нее сил. В невесомости на космической станции можно создать каплю воды размером с апельсин, однако при малейшем воздействии она будет дробиться, причиняя неудобства космонавтам.
А дождевые капли дробятся обтекающим воздухом при размере более 5 мм. Чем выше поверхностное натяжение, тем крупнее могут быть капли. У ртути поверхностное натяжение в 6,7 раза больше, чем у воды. Поэтому при прочих равных она образует более тяжелые капли, однако объем их меньше, поскольку ртуть в 13 раз плотнее воды.
Потребление воды
Многие ученные считают, что человеческая жизнь представляет собой «борьбу за воду». Вода — индикатор старения.
Поэтому считают, что в обеспечении организма качественной водой и в количестве, необходимом для нормального процесса обмена веществ, заключается секрет продления молодости. От качества воды зависит качество нашей жизни. Население нашей планеты сейчас употребляет около 7–8 млрд. тонн воды каждые сутки. Ученые уверены, что при рациональном использовании водные ресурсы неисчерпаемы.