2007 წელს გამოსულმა ფილმმა „ფუტკრები“ ადვილად მოიპოვა პოპულარობა მაყურებლებში, თუმცა ერთი მითის გავრცელებასაც შეუწყო ხელი. ფილმის დასაწყისში ნათქვამია: „ავიაციის ყველა ცნობილი კანონის თანახმად, ფუტკარი ვერ უნდა დაფრინავდეს. მისი ფრთები ძალიან პატარაა საიმისოდ, რომ მომცრო მსუქანი სხეული მიწიდან აწიოს. ფუტკარი, ცხადია, მაინც დაფრინავს, რადგან მას არ ადარდებს, რა მიაჩნიათ ადამიანებს შეუძლებლად.“

სასიამოვნო მოსასმენია, მაგრამ სინამდვილეში ფუტკრები ფიზიკის არცერთ კანონს არ არღვევენ. ეს მითი სათავეს სავარაუდოდ 1930-იან წლებში იღებს, როცა ფრანგმა ენტომოლოგმა ანტუან მანიანმა თავისი წიგნის „მწერთა ფრენის“ შესავალში აღნიშნა: „ავიაციის განვითარებით შეგულიანებულმა ჰაერის წინაღობის კანონები მწერებს მივუსადაგე და ბატონ სენტ-ლაგიუს დახმარებით მივედი დასკვნამდე, რომ მათ ფრენა არ უნდა შეეძლოთ.“ საუბარია მის თანაშემწეზე, მათემატიკოს და ინჟინერ ანდრე სენტ-ლაგიუზე, რომელმაც გამოთვლები ჩაატარა. მე-20 საუკუნის განმავლობაში ეს მითი უფრო ხშირად ფუტკრებთან, მეტწილად ბაზთან (მსხვილი ფუტკრების გვარი) მიმართებაში ვრცელდებოდა.

ეს დასკვნა იმ შემთხვევაში იქნებოდა სწორი, ფუტკრები რომ თვითმფრინავებივით დაფრინავდნენ. თვითმფრინავის შემთხვევაში ფაქიზი ბალანსი მყარდება 4 ფიზიკურ ძალას შორის: ამწევი ძალა, წინაღობა, წონა და წევის ძალა. ამწევმა ძალამ უნდა გააწონასწოროს მისი წონა, ხოლო წევის ძალამ უნდა გადააჭარბოს წინაღობას. მხოლოდ ამ შემთხვევაში შეძლებს თვითმფრინავი ფრენას. ფრთები აწევისთვის გამოიყენება, ძრავები კი – წევის ძალისთვის. დახვეწილი ფორმა და მსუბუქი მასალები აეროდინამიკურ წინაღობას ამცირებს.

თვითმფრინავის ფრთების სიგრძე საკმარისია საიმისოდ, რომ ფრენის მოთხოვნები დააკმაყოფილოს, ამიტომ მოქნევას არ საჭიროებს. მაგრამ იგივეს ვერ ვიტყვით ფუტკრის მსუქან სხეულთან შედარებით პატარა ფრთებზე. ჩვეულებრივ ბოინგ 747-ს დაახლოებით 300 კმ/სთ სიჩქარეზე შეუძლია აფრენა, ფუტკრები კი ამხელა მაჩვენებელთან ახლოსაც ვერ მიდიან.

დაბალი სიჩქარისა და ფრენისას მაღალი წინაღობის გამო თითქოს ფუტკრები ვერ უნდა დაფრინავდნენ, მაგრამ საქმე იმაშია, რომ მათი ფრენის მექანიზმი სრულიად განსხვავებულია.

2005 წელს გამოქვეყნებულ კვლევაში, სადაც მონაცემების შეგროვება მოხერხდა მაღალი სიჩქარის ფოტოგრაფიისა და ძალის სენსორების გამოყენებით, ახსნილი იყო, როგორ ახერხებენ ფუტკრები მიწიდან აფრენას. მეცნიერებმა ფუტკრები შეადარეს ხილის ბუზებს, რომლებსაც 80-ჯერ მცირე ზომის სხეული აქვთ. აღმოჩნდა, რომ ისინი ფრთებს წამში 200-ჯერ იქნევენ.  რაც შეეხება ფუტკარს, მათი ტემპი წამში 230 მოქნევას შეადგენს.

ეს გასაკვირი იყო, რადგან მცირე ზომის მწერებს ზოგადად ფრთების უფრო სწრაფად ქნევა უწევთ მეტი აეროდინამიკური წინაღობის გადასალახად. თუმცა ფუტკრებს ხშირად ყვავილის მტვერი და ნექტარი გადააქვთ, რაც შეიძლება დამატებით ერთი სხეულის წონას შეადგენდეს.

კვლევის ფარგლებში მეცნიერებმა ფუტკრები მოათავსეს პატარა კამერაში, რომელიც სავსე იყო ჟანგბადითა და ჰელიუმით – ჩვეულებრივ ჰაერზე უფრო მსუბუქი აირით. ფუტკრებს მეტი ძალისხმევა უწევდათ ჰაერში გასაჩერებლად, რაც მკვლევარებს საშუალებას აძლევდა, დაკვირვებოდნენ წონასწორობის პროცესს. მათ შენიშნეს, რომ ფუტკრები ფრთების მოქნევის ამპლიტუდას ზრდიდნენ 190 გრადუსამდე (ჩვეულებრივ ეს მაჩვენებელი 130 გრადუსამდეა), მაგრამ სიხშირე უცვლელი რჩებოდა.

„ისინი სარბოლო ავტომობილებივით იქცეოდნენ“, განაცხადა კვლევის ერთ-ერთმა ავტორმა, დუგლას ალტშულერმა. „სარბოლო ავტომობილებს წუთში მეტი ბრუნის გაკეთება შეუძლიათ, მაგრამ მძღოლი უფრო სწრაფად იმოძრავებს, თუკი უფრო მაღალ გადაცემას გამოიყენებს.“

მეცნიერებმა ასევე დაადგინეს, რომ ფუტკრები ფრთებს წინ და უკან იქნევენ და არა მაღლა-დაბლა. ადრე ამასთან დაკავშირებით არასწორი წარმოდგენა არსებობდა და შესაძლოა, ანტუან მანიანმა სწორედ ამიტომ გამოიტანა მცდარი დასკვნა.

თვითმფრინავის ფრთა ჰაერს ქვემოთკენ აწვება, რაც თვითმფრინავს მაღლა წევს. მწერების შემთხვევაში საქმე ასე მარტივად არ არის. ისინი ფრთებს არასრული წრის ფორმით იქნევენ. პროპელერივით მოქმედების ნაცვლად, ფრთის მიერ მოხაზული კუთხე ჰაერში პატარა ქარიშხლის მსგავს მორევებს ქმნის. ამ მინიატურული ქარიშხლის თვალს მის გარშემო არსებულ ჰაერზე უფრო დაბალი წნევა აქვს, რაც ფუტკარს ზემოთ წევს.

აღსანიშნავია, რომ ბოლო პერიოდში მკვლევარები აქტიურად დაინტერესდნენ, როგორ ახერხებენ ფუტკრები და ზოგადად მწერები სხეულის კონტროლს ჰაერში ყოფნისას. ამის ერთ-ერთი მიზეზი გახლავთ რობოტი მწერების განვითარება, რომელთა შორისაა რობოფუტკრები. რობოფუტკრები ჰარვარდის უნივერსიტეტის რობოტიკის გუნდმა შექმნა და მათი მიზანი უბედური შემთხვევებისას დაშავებულთა ადგილმდებარეობის დადგენა, ამინდსა და გარემოზე მონიტორინგი და მცენარეების ხელოვნური დამტვერვა იქნება.

გამოყენებული ლიტერატურა: ABC Science, Business Insider, Live Science.