Ludzie od dawna w swoich wynalazkach wzorują się na naturze. Jednym ze źródeł inspiracji dla architektów i inżynierów były plastry miodu. Jeśli tylko nie cierpicie na afantazję, na samo ich wspomnienie widzicie przed oczami ułożone w równe rzędy sześciokąty foremne. Dlaczego się na nich wzorujemy? Ponieważ są to bardzo wytrzymałe struktury, które przy okazji maksymalizują przestrzeń „użytkową”, jednocześnie minimalizując zużycie materiału budowlanego. Dla pszczół jest to bardzo istotne, ponieważ produkcja wosku to olbrzymi wydatek energetyczny. Te same cechy sprawiają, że struktury bazujące na plastrze miodu są dla nas takie cenne! Dlatego też znalazły one zastosowanie w wielu miejscach – od nart, przez skrzydła samolotu, po materiały wygłuszające.
Problem pojawia się, gdy wprowadzimy pewne ograniczenia. Na przykład pojawi się jakaś przeszkoda, albo dostępna przestrzeń umożliwia szczelne wypełnienie jej komórkami1Warto wiedzieć, że pszczoły budują komórki dwóch różnych wielkości: dla robotnic i dla trutni, albo wreszcie zachodzi konieczność połączenia dwóch plastrów, w których komórki są ustawione pod różnym kątem. Architekci i inżynierowie muszą się czasem nagłowić, żeby wymyślić najlepsze rozwiązanie takiego problemu. A co z pszczołami?
Naukowcy niedawno opublikowali pracę opisującą, jak pszczoły radziły sobie z tego typu przeszkodami. Okazało się, że pszczoły mają umiejętność planowania plastra z wyprzedzeniem. Gdy zamierzają „przestawić się” na tworzenie komórek innej wielkości, zaczynają stopniowo modyfikować plaster. Właśnie po to, żeby wszystko razem pasowało i zachowało odpowiednią wytrzymałość. Robią to na przykład wstawiając w sieć komórki o kształcie pięcio- lub siedmiokątów, a także stosując różne inne sztuczki, wykorzystywane również przez naszych inżynierów. Analiza komputerowa architektury badanych plastrów wykazała, że naprawdę niewiele im brakuje do absolutnej doskonałości2Rozumianej jako minimalizacja zużycia wosku przy zapewnieniu najlepszych możliwych parametrów plastra — wytrzymałości i przestrzeni użytkowej.
Czyż natura nie jest fascynująca?
Źródła:
https://www.pnas.org/content/118/31/e2103605118
http://www.sci-news.com/biology/honeybees-skilled-architects-09903.html
https://phys.org/news/2021-07-bees-optimal-honeycomb.html
Zainteresowało Cię to, co czytasz? Chcesz wiedzieć więcej? Śledź nas na Facebooku, i – pozwól, że wyjaśnię!
[…] natura nie jest fascynująca? Ciekawe, czy tak, jak nauczyliśmy się architektury od pszczół, nauczymy się też więcej na temat wytrzymałości materiałów od […]