Moodle

Ako vie pavúk, ktorý sedí v strede kruhovej siete, kde sa mucha zamotala alebo prilepila do siete? Prečo sa sieť jednoducho neroztrhne, keď do nej mucha narazí? A prečo mucha po náraze do siete jednoducho neodletí?

Odpoveď:

Kvôli svojmu zmietaniu mucha vysiela vlny pozdĺž vlákien, vrátane niektorých z radiálnych vlákien, na ktorých sedí pavúk. Vlny na radiálnych vláknach možno rozdeliť do troch typov podľa smeru kmitov vlákien. V dvoch typoch sú kmity kolmé na vlákno – buď v rovine siete, alebo kolmo na rovinu siete. V treťom type sú kmity rovnobežné s vláknom. Práve tento tretí typ upozorní pavúka.

Ak pavúk zaznamená tento kmit na dvoch alebo troch susedných vláknach, môže rýchlo určiť smer k muche, pretože vlákno, ktoré vedie k muche, prenáša najsilnejšie kmity. Aj keď sa uväznená korisť prestane hýbať, pavúk ju môže nájsť tak, že chytí radiálne vlákna nohami a „brnkne“ nimi. Každé vlákno zaťažené korisťou sa bude kmitať inak než voľné vlákno, čím pavúk zistí smer a možno aj vzdialenosť ku koristi. (Existujú dôkazy, že aj človek dokáže určiť vzdialenosť k závažiu pripevnenému na napnutú strunu – bez pozerania – jednoducho tak, že ju rozochveje.)

Niektoré pavúky si svoje siete „naladia“ – upravia napätie vo vláknach. Keď sú veľmi hladné, zvýšia napätie, aby aj malé pohyby drobnej koristi vysielali citeľné vlny. Keď sú menej hladné, napätie znížia, aby len väčšia korisť vyvolala zreteľné vlny.

V roku 1880 opísal C. V. Boys (známy svojou knihou o mydlových blanách), ako dokázal upútať pozornosť záhradného pavúka dotykom vibrujúcej ladičky (tón A) na okraj siete alebo na miesto, ktoré ju držalo. Ak bol pavúk v strede siete, rýchlo našiel zdroj vibrácií. Ak však nebol v strede, musel sa tam najprv vrátiť, aby mohol vibrácie lokalizovať. Keď Boys priložil ladičku blízko pavúka namiesto vzdialenejšej časti siete, pavúk si vibrácie vyložil ako nebezpečenstvo a rýchlo spadol zo siete po záchrannom vlákne.

Niektoré tropické pavúky sú kleptoparazitické, čo znamená, že si nestavajú vlastnú sieť, ale kradnú korisť z cudzej. Na monitorovanie koristi si pavúk-„zlodej“ vedie vlákna (20 – 30 cm dlhé) od svojho úkrytu k stredu a radiálnym vláknam cudzej siete. Keď hostiteľský pavúk uloví muchu, vlákna prenesú vibrácie k zlodejovi. Z týchto vibrácií dokáže rozpoznať, či bola mucha zabalená na neskoršie jedenie. Ak áno, pavúk-„zlodej“ sa neskôr nenápadne vplazí po monitorovacích vláknach k zabalenému jedlu, aby ho ukradol.

Sieť funguje ako filter, ktorý chytá lietajúcu korisť približne rovnakej veľkosti ako pavúk alebo menšiu, tým, že absorbuje kinetickú energiu a hybnosť koristi. Sieť je navrhnutá tak, aby sa roztrhla, ak je korisť väčšia než pavúk – aby pavúka nezranila.

Keď korisť narazí do siete, vlákna sa natiahnu, no správajú sa ako viskózna kvapalina – zachovajú si väčšinu energie z nárazu. Preto sa korisť nemôže jednoducho od siete odraziť. Okrem toho sú pozdĺž niektorých vlákien rozmiestnené lepkavé kvapôčky (mikroskopické guľôčky), ktoré korisť zachytávajú. Pavúk sa môže po vláknach pohybovať, pretože kvapôčky sú rozmiestnené v dostatočných rozostupoch. Korisť sa síce zmieta, ale keďže vlákna sú veľmi pružné, nenájde nič, o čo by sa mohla zaprieť, aby sa z kvapôčok uvoľnila.

Z knihy Jearl Walker: The Flying Circus of Physics (2nd edition), strana 60. Preložil a ilustroval ChatGPT.

Ako rozhojdáš hojdačku, aby išla vyššie? A ak je hojdačka spočiatku v pokoji, ako ju rozhojdať bez toho, aby si sa odrazil od zeme alebo aby ťa niekto postrčil?

Odpoveď:

Jedna z metód je postaviť sa na hojdačku a rozhojdávať ju tak, že sa pri horných bodoch oblúka prikrčíš a v najnižšom bode sa postavíš. Postavenie zvyšuje tvoju rýchlosť. Tento nárast možno vysvetliť buď pomocou energie, alebo momentu hybnosti.

Keď sa postavíš, zdvihneš svoje ťažisko a vykonáš prácu proti odstredivému účinku, ktorý cítiš. Táto práca sa premieňa na kinetickú energiu a zvyšuje tvoju rýchlosť. Zároveň posúvaš svoje ťažisko bližšie k bodu, okolo ktorého sa hojdačka otáča. Tento pohyb je podobný tomu, ako keď sa krasokorčuliarka otáča a pritiahne si ruky k telu – pretože jej moment hybnosti sa nemôže zmeniť, jej rýchlosť otáčania sa musí zvýšiť. Na hojdačke sa teda tvoja uhlová rýchlosť tiež zvyšuje. V oboch vysvetleniach (pomocou energie aj momentu hybnosti) zvýšená rýchlosť v najnižšom bode pridáva oblúku výšku.

Hoci výška tvojho tela ovplyvňuje rýchlosť, akou dodávaš energiu do hojdania, tvoja hmotnosť ju neovplyvňuje.

Hojdačku môžeš „napumpovať“ aj tak, že ťaháš za laná, keď sa hojdáš dopredu, a tlačíš na ne, keď sa hojdáš dozadu. Deformácia lán vytvára sily, ktoré pôsobia na tvoje ruky – dopredu, keď ťaháš, a dozadu, keď tlačíš.

Jeden spôsob, ako rozhojdať hojdačku z pokoja, je postaviť sa alebo si sadnúť vzpriamene, chytiť sa lán s ohnutými rukami a potom sa nechať padnúť dozadu, kým nebudú ruky úplne vystreté. Tvoje ťažisko sa otáča okolo sedadla hojdačky, zatiaľ čo sedadlo sa otáča okolo priečky, ktorá hojdačku drží. Tento krátky pád dodá kinetickú energiu na začatie pohybu aj jeho moment hybnosti.

Najnápadnejšou ilúziou v prírodnej krajine je zdanlivé zväčšenie Mesiaca, keď je blízko obzoru. Je toto zväčšenie spôsobené lomom (ohybom) svetelných lúčov v atmosfére, zmenou vzdialenosti k Mesiacu, alebo ide o chybu vo vnímaní z vašej strany?

Odpoveď:

Mesiac sa zdá byť asi o 50 % väčší, keď je blízko obzoru, ako keď je vysoko na oblohe, a to v dôsledku mylného vnímania. V skutočnosti Mesiac zaberá vo vašom zornom poli vždy uhol približne 0,5°, bez ohľadu na to, či je vysoko alebo nízko. Ak by atmosféra lámala svetlo tak, že by to malo vplyv na veľkosť, spôsobila by zmenšenie zvislého rozmeru Mesiaca, nie jeho zväčšenie. Okrem toho sa vzdialenosť medzi Zemou a Mesiacom počas niekoľkých hodín, ktoré Mesiac potrebuje na východ alebo západ, prakticky nemení.

Mylné vnímanie, ktoré vedie k zdanlivému zväčšeniu Mesiaca, má pravdepodobne viacero súčasných príčin. Hlavnou príčinou sa zdá byť to, že si spájate nízko položený Mesiac s krajinou pred sebou — na základe terénu sa Mesiac javí väčší. Tento efekt môžete ľahko potlačiť: otočte sa, zohnite sa a pozrite sa na Mesiac medzi nohami — bude vyzerať normálne, pravdepodobne preto, že terén, ktorý sa zvyčajne nachádza v hornej časti vášho zorného poľa, sa už nepoužíva ako mierka. Ďalšími možnými príčinami sú sklon očí pri pohľade na Mesiac a zároveň chýbajúca potreba konvergencie očí, ktorá nastáva pri pohľade na veľmi vzdialený objekt.