پرواز بدون موتور:
مقدمه:
بسیاری از پرندگان با بالهای باز و در یک مسیر مستقیم و با سرعت شیرجه بالا به شکار خود حمله میکنند. این رفتار عمدتاً ویژگی بازها میباشد (Falco Peregrinus) شاهینها می توانند در هوا به سایر پرندگان بچسبند، معمولاً این عمل بعد از یک شیرجه شگفت انگیز که صدها متر بالاتر از شکار شروع می شود، انجام میگیرد.
قبل از شیرجه یک باز عموماً با بال زدن سرعت خود را افزایش می دهد، سپس با جمع کردن بالهای خود شروع به شیرجه زدن کرده و با تغییر مسیر خود، به مسیری که با افق زاویهای 15 تا 90 درجه میسازد قرار میگیرد. پرنده در طی شیرجه با صرف انرژی پتانسیل به سرعت خود اضافه می کند.
و ممکن است به حداکثر سرعتی که یک جانور می تواند برسد، دلت پیدا کند، این سرعت به میزان تا 157 متر بر ثانیه برآورد شده است. حتی اگر این برآورد صحیح هم باشد دقت آن شناخته شده نیست زیرا اندازهگیری سرعت شیرجه یک شاهین مشکل است. برای این کار به وسایل اندازهگیری پیچیده نیاز است.
زمان شیرجه کوتاه و محل و زمان شیرجه غیر قابل پیش بینی بوده و در فاصله دوری از مشاهده گر قرار دارد. Alerstam (1978) برای غلبه بر این مشکلات از رادار استفاده کرد و به این طریق سرعت شیرجه یک باز را 39 متر بر ثانیه اندازهگیری کرد. Clark (1995) سرعتهای شیرجهای بیشتر از 41 متر بر ثانیه را اندازهگیری کرد.
حداکثر سرعتی که در یک شیرجه بدست میآید به ویژگیهای آترودینامیکی پرنده، زاویه شیرجه نیروی جاذبه و زمان و فضای در دسترس برای شیرجه بستگی دارد. و بررسی هرکدام از این پارامترها می تواند محدودیتهایی که یک شاهین با آنها مواجه است را مشخص کند.
برای پروازهای بدون موتور چندین مدل ریاضی وجود دارد و آلراستام (1987) یکی از آنها را برای شیرجه اصلاح کرد. با اینحال هیچکدام از این مدلها برای اندازه گیری سرعت حین شیرجه یا اوج گرفتن طراحی نشدهاند. این مقاله مدل ریاضی را برای شیرجه «شاهین های ایدهآلی» که به صورت ریاضی تعریف شدهاند، ارائه میکند
این نام بعد از خصوصیات مفید شیمیایی فیزیکی ideal gas مطرح شد. شاهینهای ایدهآل دارای وزنهای مختلف هستند و خصوصیات مورنولوژیکی و آئرودینامیکی آنها مشابه نمونه ای واقعی هستند و به سوالاتی که در ادامه مطرح می شوند پاسخ میدهند.
بهنگام شیرجه آنها به چه سرعتی دست پیدا میکنند؟ برای سرعت گرفتن آنها به چه زمان و ارتفاعی نیاز دارند؟ زاویه شیرجه چه تاثیری بر سرعت دارد؟ آنها برای اوج گرفتن پس از شیرجه چه میزان نیروی آمیرودینامیکی تولید میکنند؟ بهنگام اوج گرفتن آنها چه ارتفاعی را از دست میدهند؟ به چه میزان آنها میتوانند بهنگام شیرجه سرعتشان را کنترل کنند؟
پاسخ به این سوالات چارچوبی را برای بررسی عملکرد شیرجه شاهینهای طبیعی در طبیعت بدست میدهند ولی آنها لزوماً نمی توانند کلیه موارد مرتبط با شاهینهای طبیعی را توضیح دهند.
نیروهای آئرودینامیکی در مورد شاهینهای ایدهآل بر مبنای اندازه گیری های انجام شده در سرعتهایی کمتر از 5/1 شاهینهای واقعی بدست آمده اند و شاهینهای ایدهآل ممکن است دارای اشکال باشند که به هیچ نحو نمیشود آن را در مورد شاهینهای واقعی اندازهگیری کرد. شاهینهای ایدهآل دارای این امتیاز فوقالعاده هستند که از طریق آن ها می توان روابط ریاضی را بیان نمود که آنها را میتوان ارزیابی، آزمایش و اصلاح نمود
تعداد صفحات: 40
