Gorshkov V.G. (1984) Energetical efficiency of flight and swimming.
Journal of General Biology,
45(6), 779-795 (in Russian).
Full text (PDF, 740 Kb).
|
The efficiency a of movement of animals at
high speed u is equal to the ratio of mechanical power
(Tu) to metabolic one (Q). The thrust
T = -D(J)
+ mg sin J, where
J is lift angle,
D(J) is drag. The measurement
of Q upon movement on treadbans and in wind tunnel with
different angles J does not allow to
determine the efficiency a as
D(J) ¹
D(0). The calculation of a in the assumption D(J) = D(0) leads to too high values of
a, up to nonsense value a > l.
At high flight speed the induced
drag is small and drag coefficient c of the live flying animals
is close to the constant values. At c = cM,
where c is the known drag coefficient of nonlive models,
the flight efficiencies a
for different animals were found by the measured values of body
mass m, metabolic power and flight speed.
The correlation of a with the mass
m has the form
lg(a/amax) = a1lg(m/mcr),
where amax = 0.25,
a1 = 0.29±0.042,
mcr = 3.2 kg in flight and
a1 = 0.32±0.016,
mcr = 260 kg in running;
a1 does not depend
on the value of cM, mcr depends on
the value cM. The dependence of
a upon m may have a
universal form provided that
cr /c ³ 5,
where cr is the
air drag coefficient of live running animals. The data on swimming do
not contradict the universal dependence of
a upon m either.
|
to publications of V.G. Gorshkov
biotic regulation of the environment: main page
|
|
Горшков В.Г. (1984) Энергетическая эффективность полета и плавания.
Журнал общей биологии, 45(6), 779-795.
Полный текст (PDF, 740 Кб).
|
Эффективность a передвижения при
больших скоростях u совпадает с отношением механической
мощности (Tu) к метаболической (Q). Тяга
T = -
D(J) + mg sin J,
где J -
угол подъема,
D(J) -
сопротивление. Измерение Q и скорости u
при передвижении на тредбанах и в аэродинамических трубах
с разными углами наклона J
не дает возможности определить эффективность
a ,
ибо D(J) ¹
D(0). Вычисление a
в предположении D(J) = D(0)
приводит к завышениям значения a,
вплоть до бессмысленных a > 1.
При больших скоростях полета животных индуцированное сопротивление
мало и коэффициент сопротивления с близок к постоянной величине.
При c = cM, где cM
- известная величина для неживых моделей,
по измеренным значениям массы тела, метаболической мощности и
скорости полета найдены эффективности полета
a для различных животных.
Корреляция a с массой имеет вид
lg(a/amax) = a1lg(m/mкр),
amax = 0,25,
где a1 = 0,29±0,042,
mкр = 3,2 кг в полете и
a1 = 0,30±0,021,
mкр = 260 кг в ходьбе -
беге. Наклон a1 не зависит
от величины cM.
Масса mкр зависит от выбора
величины cM. Эта масса является универсальной,
не зависящей от вида передвижения при условии,
что cr /c ³ 5,
где cr и c -
истинные коэффициенты сопротивления воздуха для
живых животных в беге и полете соответственно.
Эмпирические данные для плавания также не противоречат
универсальной зависимости a от m.
|
к публикациям В.Г. Горшкова
биотическая регуляция окружающей среды: главная страница
|