رازِ لانهی محکم پرندگان چیست؟
یک پرنده برای ساخت لانه‌اش به سراغ هیچ شاخه‌ی قدیمی و خشکی نمی‌رود، بلکه همواره به دنبال موادی است که به کمک آنها بتواند لانه‌ای محکم و استوار بسازد! هانتر کینگ (Hunter King) فیزیکدان دانشگاه آکرون در اوهایو می‌گوید: «این مساله برای من کاملاً مبهم است، چراکه به نظر می‌رسد پرندگان ویژگی‌ها و قابلیت‌های یک تکه چوب را درک می‌کنند و می‌توانند بفهمند که آیا مشخصه‌های آن مناسب ساخت لانه هست یا نه!
لانهی پرنده نسخه خاصی از مصالح دانه‌ای (Granular Material) به حساب می‌آید که از مواد کوچک‌تری (همچون شن و ماسه) تشکیل شده است. در همین راستا کینگ و همکارانش ترکیبی از آزمایش‌ها و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری را برای درک بهتر ویژگی‌های مصالحِ دانه‌ای در ساخت آشیانه به کار بردند؛ شما می‌توانید نتیجه‌ی این مطالعه را در ژورنال «Physical Review Letters» با جزئیات بیشتر مطالعه کنید.
پرندگان بدون آزمایش، مواد مناسبِ لانه‌سازی را انتخاب می‌کنند!
در یکی از آزمایش‌های این گروه تحقیقاتی، یک پیستون به طور مکرر ۴۶۰ چوبِ بامبو را که در داخل یک استوانه قرار داده شده بود، فشرده کرد. در عین حال با اجرای شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای محققان توانستند نقاط تماسِ چوب‌های بامبو طی اعمال فشار را تجزیه و تحلیل کنند. جالب است بدانید که تحلیل این نقاط برای درک خواص مواد امری کلیدی است.
آزمایش فشردن لانه: محققان رفتار مکانیکی دسته‌ی تصادفی‌ای از چوب‌های کوتاه بامبو را که در یک ظرف محبوس شده‌اند، بررسی می‌کنند. این چوب‌ها توسط یک پیستون (سمت چپ) فشرده می‌شوند و نتایج تجربی حاصل از آن با شبیه‌سازی‌های کامپیوتری برای همان سیستم (سمت راست) مقایسه می‌شود.
مسلما اعمال فشار بیشتر به توده‌ی چوب‌های بامبو، آنها را سفت‌تر می‌کند، به این معنی که در برابر تغییر شکل مقاومت بیشتری خواهند داشت. با بیرون آمدن پیستون، چوب‌های بامبو روی هم می‌لغزند و نقاط تماس بین آنها تغییر می‌کند و شکلی جدید به خود می‌گیرد. شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که سفتی این توده با افزایش نقاط تماس در بین چوب‌های بامبو، حاصل می‌شود و در ادامه از خم شدن بیشتر آنها جلوگیری می‌کند.
نقش پدیده‌ی هیسترزیس در آزمایش‌ها
طبق پدیده‌ی پسماند یا هیسترزیس (Hysteresis) که این آزمایش‌ها هم از آن متاثر است، تغییراتِ سفتی توده‌ی بامبو نسبت به حرکت پیستون کُندتر عمل می‌کند. بنابراین با وجود چنین پدیده‌ای توده‌ی بامبو هنگام فشرده شدن به داخل، سفت‌تر از زمانی خواهد بود که با برگشت پیستون، مواد به عقب برمی‌گردد. در این فرآیند، شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که هیسترسیس به این دلیل به وجود آمده است که اصطکاک اولیه‌ی بین بامبوها باید قبل از باز تنظیم مجدد نقاطِ تماس، برطرف شود.
به زبان ساده، پدیده‌ی هیسترزیس به معنای تاخیر بین ورودی و خروجی یک سیستم به دلیل تغییر جهت است.
فراتر از بحث لانهی پرندگان، این تحقیق می‌تواند برای سایر مواد با آرایش نامرتبی از الیاف بلند، مانند نمد نیز به کار رود. درواقع با درک بهتر مشخصه‌های فیزیکی چنین موادی، مهندسان می‌توانند از آنها برای ایجاد ساختارهای جدیدی استفاده کنند که نه تنها از تخم‌های پرندگان، بلکه از سایر چیزهایی که برای انسان‌ها ارزشمند است، محافظت کند.
منبع: Science News
