To nie człowiek wymyślił koło zębate

To nie człowiek wymyślił koło zębate

Wiele dzisiejszych mechanizmów zainspirowanych jest przyrodą. Rzadko się, jednak zdarza, by natura stworzyła coś zbudowane samodzielnie przez człowieka.

Młode skoczki z ogrodu zoologicznego w Wielkiej Brytanii ukazały naukowcom swoją tajemnicę - naturalną przekładnię, która składa się z dwóch zarysów kół zębatych umiejscowionych na ich nogach. Jest to bezprecedensowy ewenement w przyrodzie.

W miesięczniku Science, zoolog, Malcom Burrows oraz inżynier mechanik, Greg Sutton opisują swoje odkrycie. Obaj spędzili 10 lat na badaniach ruchu skaczących insektów na Uniwersytecie Cambridge. Odwracali owady i pobudzali ich nogi pędzlem. Gdy te, próbowały odepchnąć włosie, naukowcy filmowali je przy użyciu superszybkich kamer.

Gdy badali poczwarkę pewnego gatunku skoczka, zauważyli, że ich nogi synchronizują ruch w przeciągu trzydziestu milionowych sekundy. To szybciej niż czas reakcji ich neuronów. Oznaczałoby to, że skoczki mogą wykonać ruch, zanim ich układ nerwowy zdąży je o tym poinformować. Po bliższym przyjrzeniu się insektowi, okazało się, że posiada on na nogach mikroskopijne zazębienia w kształcie płetwy rekina, które pozwalają, by ruch obu kończyn był symultaniczny.

Gdy jedna z nóg przygotowuje się do skoku, owad zbliża do niej drugą, by system mógł się zazębić i przenieść ruch na drugą. Synchronizacja pozwala na szybsze ruchy owada, zwiększenie jego zasięgu oraz podróżowanie w linii prostej.

Burrows i Sutton wierzą, że jest to efekt ewolucji, będącej następstwem potrzeby nagłej ucieczki w sytuacjach zagrożenia. Przy takich parametrach ruchu, brak synchronizacji owocowałby niestabilnym ruchem po helisie.

Skoczki po przepoczwarzeniu tracą swoje "koła zębate". W ich miejsce zaczyna działać system oparty całkowicie o tarcie. Mimo to, wraz z nimi nie tracą wyćwiczonej synchronizacji, a potrafią skakać nawet lepiej. Dzieje się tak prawdopodobnie po to, by nie uszkodzić delikatnych zębów.

Według Suttona, ich kształt może być inspiracją dla projektantów dzisiejszych przekładni mechanicznych - szczególnie tych wykonanych w małej skali. Zęby o zarysie ewolwenty, bowiem nie spełniają swojej roli, gdy dominować zaczyna zjawisko tarcia. Dzięki nowoczesnym technikom addytywnego wytwarzania, z powodzeniem powinno udać się je odtworzyć w rzeczywistości.

(rr)