چگونگی پرواز زنبورعسل با استفاده از معادلات ریاضی

 زنبور عسل از دهه ۱۹۳۰ میلادی به عنوان مثال نقض قواعد ریاضی مورد توجه قرار گرفتند. براساس محاسبات ریاضی، بال‌های زنبور عسل توانایی بلند کردن بدن این حشره را از روی زمین ندارد. این در حالی است که زنبورهای عسل به آسانی در همه جا پرواز می‌کنند. اکنون یک تحلیل ریاضی تصویر کاملی از چگونگی پرواز زنبور عسل با استفاده از بال‌های بسیار کوچک را اثبات کرده است.

تا دهه ۱۹۹۰ میلادی تصور می‌شد که زنبورهای عسل با استفاده از یک جریان مستمر هوا که از روی بال آن‌ها عبور می‌کند، نیروی لازم برای بلند شدن از زمین را به دست می‌آورند. اما در سال ۱۹۹۶ میلادی مشخص شد زنبورها علاوه بر این، از جریان‌های کوچکی شبیه به گردباد که در لبه بال‌های آن‌ها ایجاد می‌شود، استفاده می‌کنند. این جریان‌ها با عنوان گردباد لبه بیرونی یا LEV شناخته می‌شوند.

به گفته مصطفی نبوی از محققان دانشگاه منچستر، در ابتدا همه تصور می‌کردند این جریان‌های LEV راه حل جادویی پرواز زنبورهای عسل است. اما نبوی و همکارانش پس از تحلیل نتایج ۸ آزمایش مختلف با استفاده از ۸ گونه متفاوت زنبورها به این نتیجه رسیدند که جریان‌های LEV‌ هیچ‌گونه نیروی بالابرنده‌ای ایجاد نمی‌کنند.

این محققان از طریق ایجاد سه مدل ریاضیاتی که در هر یک مکانیزم متفاوتی برای ایجاد نیروی بالابرنده پیاده‌سازی شده بود، نتایجی را به دست آوردند که با مقایسه آن‌ها با آزمایشات اصلی توانستند به چگونگی پرواز زنبورهای عسل پی ببرند.

در واقع محققان با بررسی جریان‌های LEV دریافتند که وجود این جریان‌ها به معنای امکان حرکت بال‌های زنبور عسل با زاویه‌ای بسیار بازتر است. این جریان‌ها در لبه بال زنبور امکان حرکت بال‌ها را با زاویه بازتر به سوی آسمان فراهم می‌کند. همین ویژگی نیروی کافی برای بالا رفتن زنبور عسل، مگس میوه و حتی مرغ مگس‌خوار را فراهم می‌کند.

اگر یک زنبور عسل در حال پرواز باشد و جریان‌های LEV‌ متوقف شوند، زنبور نیز از حرکت باز می‌ایستد. بدین معنی که اختلاف فشار بین بالا و پایین بال زنبور عامل حرکت آن به سمت بالا است و اگر این اختلاف فشار از بین برود زنبور به زمین می‌افتد.

محققان با آزمایش این ایده‌های ریاضیاتی و مقایسه نتایج با اطلاعات به دست آمده از حرکت بال‌های زنبور نشان دادند که بهترین توضیح برای توانایی پرواز زنبور عسل، این است که جریان‌های LEV مانع توقف حرکت آن می‌شوند.

درک چگونگی پرواز زنبورهای عسل و بیان حرف آخر در خصوص آنچه که پیش از این یک تناقض محسوب می‌شد، به خودی خود، هدف ارزشمندی است. اما این تحقیقات می‌تواند «تاثیر مهمی بر توسعه و بهبود طراحی فن‌ها، توربین‌ها یا وسایل نقلیه پرنده مینیاتوری برای تحویل کالاها و همچنین انجام ماموریت‌های نظارتی، امداد و نجات باشد.»