Ученые выяснили, почему центробежная сила не влияет на траекторию полета пчел

Исследователи использовали высокоскоростную многокамерную систему для съемки полета пчел, раскачивающихся за пределами их улья, когда вход в него был временно заблокирован, и создающих «облако пчел». Этот эксперимент — первый в своем роде — помог понять, как пчелы предотвращают столкновения.

Если вы когда-либо теряли равновесие в автобусе, который резко поворачивал или тормозил, или чувствовали, как ваш автомобиль скользит, когда вы поворачиваете слишком быстро, вы испытывали влияние центробежной силы. Чем быстрее вы идете и чем резче поворачиваете, тем большую центробежную силу испытываете. И тем вероятнее, что вы потеряете контроль. Вот почему люди и другие животные склонны замедляться, когда приближаются к повороту. Ученые наблюдали это поведение у нескольких животных, однако сотрудники Института мозга Квинсленда (Австралия) оказались первыми, кто математически проанализировал связь между скоростью, траекторией и центробежной силой в этом явлении, изучив поведение пчел. Их исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Скорость, ускорение и крутизна поворота пчел были рассчитаны с использованием векторного исчисления, чтобы исследовать, как пчелы поддерживают контроль при повороте. Ученые обнаружили, что скорость пчел уменьшается при входе в поворот и увеличивается при выходе. Это математически подтверждают наблюдения за поворотом поведения других животных, таких как плодовые мухи, летучие мыши и лошади.

Примечательно, что пчелы смогли поддерживать в основном постоянное центростремительное ускорение при повороте, независимо от того, насколько крутыми были их повороты и как быстро пчелы перемещались, что сводило к минимуму влияние центробежной силы на траекторию их полета. Исследователи предположили, что это постоянное центростремительное ускорение было результатом активных усилий пчел для уменьшения «бокового скольжения» или потери контроля, вызванных избыточной центробежной силой (например, когда автобус слишком быстро поворачивается, а мы падаем), управляя их скоростью.

«Когда пчела делает поворот, она снижает свою скорость соответствующим образом, так что центробежная сила, которую он испытывает, всегда постоянна. Чем круче поворот и чем больше скорость пчелы, тем больше центробежная сила, которую пчела испытывает. С этой проблемой насекомое справляется, замедляя скорость при резких поворотах», — говорит Махадеесвара Мандьям (Mahadeeswara Mandiyam), один из авторов исследования.

Ученые подчеркивают, что пчелы вели себя идентично при левых и правых поворотах, что может быть важным аспектом предотвращения столкновений у животных. Исследователи также обнаружили, что пчелы выдерживают примерно такое же ускорение при ходячих поворотах и близких столкновений с другими пчелами. Это означает, что динамика поворота пчел была одинаковой, независимо от контекста.

Результаты исследования, равно как и понимание этих процессов, представляют большую ценность для робототехники, а также могут быть применены к самолетам и наземным транспортным средствам.