Неустойчивые структуры с высоко расположенным центром тяжести легче балансируют в состоянии свободного полета, в отличие от их "собратьев", перевешивающих внизу. К такому выводу пришли ученые из Курантовского института математических наук университета Нью-Йорка. Результаты исследования опубликованы в Physical Review Letters. Краткий пересказ доступен на сайте университета.
Довольно долгое время для ученых оставалось загадкой, каким образом насекомые могут балансировать в воздухе. Исследователи пришли к выводу о том, что решение этой проблемы кроется в изучении аэродинамики машущих крыльев. Именно насекомые впервые совершили машущий полет около 400 миллионов лет назад. Они первыми поднялись в воздух, что привело их к широкомасштабным миграциям и огромному распространению на планете.
Для своих экспериментов ученые сконструировали некоторое количество бумажных "жуков" пирамидальной формы с разным центром тяжести. Затем их помещали в поток воздуха, повторяющий эффект движущихся крыльев, и снимали на камеру с высокой скоростью записи.
Полученные данные помогли ученым сделать вывод о том, что "жуки" с центром тяжести, смещенным вверх, держались в воздухе гораздо стабильнее. В случае, если баланс смещался, вихрь воздуха тут же выталкивался с другой стороны, и тело автоматически приходило в равновесие. Для настоящих жуков, по мнению исследователей, стабильность полета заключается именно в такой аэродинамике. Модели же с массивной нижней частью практически не могли балансировать.
С точки зрения ученых, результаты исследования могут стать основой для дальнейших попыток создания роботов и машин с движущимися крыльями.