Connect with us

Znanost

Arheologija i paleontologija

Kotač nisu izumili ljudi nego – priroda?

Na evoluciju od neolitskog punoga kamenoga kotača s jednom rupom za osovinu do glatkih kotača današnjih trkaćih bicikala može se gledati kao rezultat ljudske domišljatosti, no ona također objašnjava kako su ljudi došli do učinkovitijeg gibanja.

Adrian Bejan, profesor mehaničkog inženjeringa na Pratt školi inženjerstva na Sveučilištu Duke, raspravlja o tome da kako dizajn kotača postaje lakši s manje žbica i s boljom distribucijom stresa udaranja o tlo. Životinje također napreduju u boljem kretanju po Zemlji. U biti, tijekom milijuna godina životinje jednako kao i ljudi razvile su najmanje „žbica“, odnosno noge, kao najučinkovitiju metodu lakšeg nošenja rastuće tjelesne težine i visine.

„Pretpostavka kako su se kotači pojavili kroz vrijeme potvrđena je evolucijom tehnologije kotača“, kaže Bejan. „Primjerice, tijekom razvoja kočije, čvrsti diskovi polako su zamijenjeni kotačima s desecima žbica.“Prednost žbica je u tome da raspodjeljuju stres podjednako te su u isto vrijeme lakše i jače od punog kotača. „Kao suprotnost žbicama, puni kotač iz davnina pod nejednakim je utjecajem stresa, s višom koncentracijom stresa bliže kontaktu s tlom i nula stresa na gornjoj strani“, kaže Bejan. „Kotač je bio velik i težak te većina njegovog volumena nije podupirala teret kojim je vozilo djelovalo na osovinu.

„Ako gledate na kretanje životinje kao na `kotrljanje` tijela, dvije noge koje se njišu naprijed – nazad imaju istu funkciju kao čitav sklop koluta kotača“, kaže Bejan. „Također, noge to najučinkovitije rade – poput jednog kotača s dvije žbice kod kojih stresovi nesmetano i ravnomjerno protječu kroz svaku žbicu. Životinjsko tijelo je u horizontalnom kretanju i kotač i vozilo.“Bejanova analiza objavljena je prvo u internetskoj verziji American Journal of Physics. Njegovo istraživanje financirala je Nacionalna zaklada za znanost i Ured za znanstveno istraživanje Ratnog zrakoplovstva.

„Životinjska noga oblikovana je poput stupa jer omogućava protok stresova između dviju točaka – kao primjerice stopala i zgloba kuka ili šape i ramena“, kaže Bejan. „Na primjeru neolitskog kamenog kotača, protok stresa je između tla i čitavog kotača.“ Bejan vjeruje da konstrukcijska teorija dizajna u prirodi, koju je počeo opisivati 1996. godine, predviđa ove promjene kotača i životinjskih pokreta. Teorija naglašava da ako želimo da dizajn odoli vremenu, mora evoluirati kako bi se slobodnije kretao kroz vlastiti okoliš. Budući da je životinjsko pokretanje u osnovi proces padanja naprijed, Bejan raspravlja kako porast visine također predviđa i porast brzine. Za stonoge svaka noga predstavlja točku kontakta s tlom, što ograničava pokret životinje prema gore. Kako životinje imaju sve manje kontakta s tlom, sa svakim se korakom mogu podići još više.

„Konstrukcijska teorija pokazuje nam da je ovaj pokret padanja naprijed zapravo uvjetovan fenomenom prirodnog kotača, koji je potreban za minimalnu količinu napora potrošenog za prelaženje određene udaljenosti“, kaže Bejan. Bejanove prethodne analize pokazuju da su veći ljudski plivači brži zbog toga što je val koji proizvode plivajući brži i stoga ih brže nosi dalje. Dok se pokret nalik kotaču razvio prirodno, također se opisuje nešto što Bejan voli nazivati „prirodnom kutijom za alat“.

Ljudi imaju dvije osnovne brzine, kaže Bejan – hodanje i trčanje. Čovjek koji trči postaje viši odnosno više se odmiče od zemlje, sa svakim korakom, što povećava njegovu brzinu. Konj ima tri brzine – hod, kas i galop. „Konj povećava svoju brzinu povećavajući visinu s koje pada tijekom svakog ciklusa“, kaže Bejan. „A onda, između kasa i galopa, kretanje tijela tako se iznenadno mijenja da visina skoka raste stepenasto za svaki korak. Priroda je razvila ne samo kretanje nalik kotaču, već i mehanizme za mijenjanje brzine.“

Izvor: Duke University

Life is a sexually transmitted disease and there is a 100% mortality rate.

Ostavi komentar

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Više u Arheologija i paleontologija

Popularno

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh