👲🏿 ✍🏾 🤾 जानवरों की दुनिया में भौतिकी: गेको पो ⛄️ 🚣🏼 🐘

फोटो: विकिमीडिया

गेकोस पुराने और नए दुनिया के उष्णकटिबंधीय और उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों के निवासी हैं। ये छिपकली महाद्वीपों और द्वीपों दोनों पर रहती हैं, उनके वितरण की सीमा व्यापक है। गेकोस की एक विशेषता है - वे लगभग किसी भी सतह पर रह सकते हैं। यहां तक कि एक पंजा जानवर के शरीर का वजन रखता है। सतह कुछ भी हो सकती है - लकड़ी, चट्टान, यहां तक कि पॉलिश ग्लास।

कुछ भी तेजी से पकड़ करने की जेको की क्षमता पर प्राचीन यूनानियों द्वारा ध्यान दिया गया था। अरस्तू ने छिपकली के पंजे हासिल करने के सिद्धांत को समझने की कोशिश की, मध्यकालीन वैज्ञानिकों को भी जेकॉस में दिलचस्पी थी। हमारे समय में उनका अध्ययन किया जा रहा है। कई सिद्धांत हैं जो इन छिपकलियों की उत्कृष्ट क्षमताओं को "पर्वतारोहण" में बताते हैं।

उंगलियों पर चूसता है। पहले स्पष्टीकरण में से एक जो काफी तार्किक लग रहा था। सच है, माइक्रोस्कोप के तहत जेको के पंजे का अध्ययन करने के बाद, यह पता चला कि उंगलियों पर कोई सक्शन कप नहीं थे। दुर्भाग्य से, चूसने वाला मिथक आज भी जीवित है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक्स । एक और प्रशंसनीय व्याख्या, जो खंडन करने में सक्षम थी (हालाँकि इस सिद्धांत की कुछ पुष्टिएँ हैं, हम उनके बारे में नीचे बात करेंगे), ऐसी स्थितियाँ पैदा करना जिनके तहत जेको के पैरों पर बस कोई शुल्क नहीं लगाया जा सकता था। जानवर अभी भी दृढ़ता से एक चिकनी सतह पर आयोजित किया गया था।

पिछली शताब्दी के 30 के दशक में एक प्रतिपूर्ति वापस मिल गई थी। जर्मन वैज्ञानिक वुल्फ-डिट्रिच डेलिट (वुल्फ-डिट्रिच डेलिट) ने जेंको के पैरों की ओर आयनित हवा के प्रवाह को निर्देशित किया, जो एक धातु की सतह पर आयोजित किया गया था। डेलोनिट के अनुसार, आयनिकरण, पंजे के आसंजन के बल को सतह पर बेअसर या कम करने के लिए माना जाता था, अगर युग्मन तंत्र में एक इलेक्ट्रिक प्रकृति थी। ऐसा नहीं हुआ, इसलिए यह निष्कर्ष निकाला गया कि जेकॉस कुछ और उपयोग कर रहे हैं।

कनाडा के वैज्ञानिक अलेक्जेंडर पेनलिडिस का मानना है कि यह प्रयोग गलत था। तथ्य यह है कि गेको और सतह के बीच का संपर्क बेहद करीब है, जिसके परिणामस्वरूप आयनित अणु बस पैरों और सतह की अल्ट्रा-छोटी संरचनाओं के बीच घुसने में सक्षम नहीं होते हैं और बातचीत को बेअसर कर देते हैं।

सतह अनियमितताओं के साथ जेको पंजे की पकड़ । यह स्पष्टीकरण भी उपयुक्त नहीं है, क्योंकि जियोक पॉलिश ग्लास की एक ऊर्ध्वाधर सतह पर आगे बढ़ सकता है। इसके अलावा, वे एक ही सामग्री की छत के साथ आगे बढ़ सकते हैं।

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इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के आगमन के साथ, जेको के पंजे का विस्तार से अध्ययन किया गया था। जैसा कि यह निकला, यह बेहद पतले ब्रिसल्स से ढका है, जिसकी लंबाई सैकड़ों माइक्रोमीटर तक है। पंजे की प्रति इकाई सतह क्षेत्र की ईंटों की एकाग्रता बहुत अधिक है: 1 मिमी ² प्रति 14,000 से अधिक बाल । प्रत्येक ब्रिस्टल, बदले में, एक अखंड गठन नहीं है, लेकिन अंत में 400-1000 छोटे फाइबर में विभाजित है। ऐसे तंतुओं की मोटाई 0.2 माइक्रोन होती है। 1 सेमी ^{2 पर}लगभग 2 बिलियन फाइबर के लिए सतह के खातों के साथ संपर्क करें, जिनमें से प्रत्येक अंत की ओर फैलता है।

एक। गेको पैर b। माइक्रोस्कोप सी के तहत एक भूको उंगली का "तकिया"। जेको के पंजे की ब्रिसल्स में से एक। यह एक बड़ी वृद्धि के तहत है। अधिकतम ब्रिस्टल वृद्धि (फोटो: somuchnews )।

अमेरिकी वैज्ञानिकों ने पाया है कि जेको के पंजे में प्रति 1 सेमी ²में 10 न्यूटन का वर्तमान है ^।। इस तरह का आसंजन केवल चिकनी सतहों के लिए संभव है, जहां जानवर के पैरों के लगभग सभी फाइबर शामिल होते हैं। यदि हम उन सतहों के बारे में बात कर रहे हैं जो अक्सर जेको निवासों में पाए जाते हैं - चट्टानें, पेड़, पंजे पर फाइबर का केवल एक हिस्सा यहां शामिल है (इन सतहों पर बड़ी संख्या में अनियमितताओं के कारण), लेकिन यह जानवर को जगह में रखने के लिए पर्याप्त है।

जैसा कि यह निकला, गेको के पैरों पर सूक्ष्म बाल वैन डेर वाल्स बलों के माध्यम से सहायक सतह का पालन करते हैं। वैन डेर वाल्स बल10-20 kJ / mol की ऊर्जा के साथ इंटरमॉलिक्युलर (और इंटरटॉमिक) बातचीत की ताकत। वैन डेर वाल्स बलों का आधार एक अणु के इलेक्ट्रॉनों और नाभिक और दूसरे के नाभिक और इलेक्ट्रॉनों के बीच बातचीत के कूलम्ब बल हैं। अणुओं के बीच एक निश्चित दूरी पर, आकर्षण और प्रतिकर्षण की शक्तियां एक दूसरे को संतुलित करती हैं, और एक स्थिर प्रणाली बनती है। यह ठीक ऐसी प्रणाली है जिसे जेको का पंजा सतह के साथ बनाता है जिसके संपर्क में है।

पंजा की जटिल संरचना एक और संपत्ति प्रदान करती है - हाइड्रोफोबिसिटी। पंजा पानी और गंदगी को पीछे धकेलता है, इसलिए गीको अच्छी तरह से गीली सतहों पर जा सकता है।

गेको आसानी से उस सतह से पंजा को अलग कर लेता है जिस पर वह जुड़ा हुआ है। इसके लिए एक विशेष तंत्र का उपयोग किया जाता है। तथ्य यह है कि किसी भी सामग्री से जुड़ी एक ईंट आसानी से अलग हो सकती है अगर फाइबर और सतह के बीच का कोण 30 ° से अधिक हो। चलते समय, पंजे और सतह के संपर्क कोण को बदलते हुए, जेको आसानी से पंजे को ठीक करता है और अलग करता है। इस प्रक्रिया के लिए ऊर्जा की लागत न्यूनतम है।

वैंड डेर वाल्स बलों या कुछ और?

दो साल पहले, कनाडाई वैज्ञानिक अलेक्जेंडर पेनलिडिस ने जियोको के पंजे को सतहों पर चिपकने के तंत्र का स्वतंत्र रूप से अध्ययन करने का निर्णय लिया था। जैसा कि यह निकला, जब पंजे और सतह स्पर्श करते हैं, तो विद्युत आवेशों का आदान-प्रदान होता है। नतीजतन, पंजा पर एक सकारात्मक इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज बनता है और सतह पर एक नकारात्मक चार्ज होता है।

पेनलिडिस ने दो प्रकार की बहुलक सतहों के साथ प्रयोग किया - टेफ्लॉन एएफ और पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन। अध्ययन के परिणामों के अनुसार वैज्ञानिक द्वारा किए गए निष्कर्ष के अनुसार, आसंजन बल पंजा और सतह के इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज के परिमाण के साथ सहसंबद्ध है। और इस से यह इस प्रकार है कि यह विद्युत आवेश है जो सतहों को पंजा के आसंजन में मुख्य भूमिका निभाता है।

अध्ययन दिलचस्प है, लेकिन यह महत्वपूर्ण सवाल का जवाब नहीं देता है - जियोको बहुत असमान सतहों पर कैसे आयोजित किया जाता है, जहां एक सपाट सतह की तुलना में इलेक्ट्रिक चार्ज का उपयोग करके आसंजन सुनिश्चित करना बहुत अधिक कठिन है। शायद गेको के पैरों में एक डबल युग्मन तंत्र है - वैन डेर वाल्स बल और इलेक्ट्रिक चार्ज।

पानी का प्रभाव

अधिकांश मामलों में, वैज्ञानिकों ने शुष्क वातावरण में जेकॉस के साथ प्रयोग किए। अक्रॉन विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने यह जांचने का निर्णय लिया कि छिपकली गीली सतहों पर कितनी अच्छी तरह से घूम सकती है। जैसा कि यह पता चला है, यदि आप एक कांच की प्लेट पर पानी का छिड़काव करते हैं , तो जानवर ऐसी सतह पर पानी की बूंदों के बिना एक ही प्लेट पर बहुत खराब स्थिति में रहता है।

फिर भी, गीको गीली सतह पर रहने का प्रबंधन करता है। लेकिन अगर प्लेट को पानी में उथले गहराई पर डुबोया जाता है, और गेको को फिर से प्लेट पर रखा जाता है, तो छिपकली ऐसी परिस्थितियों में सतह पर नहीं रह सकती है। यदि आप एक-डेढ़ घंटे के लिए पानी में गेको के पैरों को डुबोते हैं, और फिर इसे गिलास पर रख देते हैं, तो यह बंद हो जाता है, पैर जमाने में असमर्थ होता है।

एकॉन यूनिवर्सिटी के एलिसा स्टार्क के अनुसार, यह इस तथ्य के कारण है कि पानी वैन डेर वाल्स इंटरैक्शन की ताकतों के साथ हस्तक्षेप करता है, और जेको के पैर सतह पर तय नहीं किए जा सकते हैं।

सिर्फ पंजे नहीं

जेको का पूरा शरीर सतह पर पंजे को ठीक करने के तंत्र में शामिल है, एमहर्स्ट विश्वविद्यालय के मैसाचुसेट्स के वैज्ञानिकों का कहना है। अल्फ्रेड क्रॉस्बी (अल्फ्रेड क्रॉस्बी) के अनुसार, सरीसृप का शरीर एक वसंत की भूमिका निभाता है, जो पंजे को सतह पर दबाता है। और गेको का शरीर का वजन जितना अधिक होगा, यह वसंत उतना ही मजबूत होगा । इस तंत्र के लिए धन्यवाद, बड़े जेकॉस, और न केवल उनके छोटे रिश्तेदार, किसी भी सतह में पूरी तरह से आयोजित किए जाते हैं।

इस तथ्य के बावजूद कि अलेक्जेंडर पेनलिडिस गेको पंजे की चिपकने वाली क्षमता पर इलेक्ट्रिक चार्ज के प्रभाव को साबित करने में सक्षम था, अधिकांश विशेषज्ञ अभी भी वैन डेर वाल्स की सेनाओं के आधार पर आसंजन तंत्र के दृष्टिकोण का समर्थन करते हैं। अब वैज्ञानिक एक और दिलचस्प समस्या को समझाने की कोशिश कर रहे हैं - विकास की प्रक्रिया में इस तंत्र की उत्पत्ति।

गेको स्कॉच

चूंकि गेको के पैरों का तंत्र आम तौर पर समझ में आ गया है, इसलिए लोग इसे कृत्रिम रूप से पुन: पेश करने की कोशिश कर रहे हैं। विशेष रूप से, DARPA एजेंसी ने चढ़ाई करने वाले उपकरण बनाए जो एक व्यक्ति को 122 किग्रा (शरीर का वजन + पेलोड) वजन करने की अनुमति देता है, जो शीशे की दीवार पर 7.6 मीटर की ऊंचाई तक चढ़ सकता है । स्टैनफोर्ड इंजीनियर ने एक रोबोट बनाया जो लगभग सरासर चिकनी सतहों पर चढ़ सकता है। रोबोट मैनिपुलेटर भी एक जेको के पैरों पर लगाए गए हैं। और पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय के विशेषज्ञों का विकास हुआएक नए प्रकार का उच्च परिशुद्धता ग्रिपर जो उत्पादन में छोटे भागों के साथ काम करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। सुपर-चिपकने वाला टेप का विकास, जो उपयोग के कई चक्रों का सामना कर सकता है और जिसकी सतह लंबे समय तक उपयोग के साथ दूषित नहीं होती है। नासा ने एक विशेष माउंट विकसित किया है जिसका उपयोग पृथ्वी पर और अंतरिक्ष में शून्य गुरुत्वाकर्षण दोनों में किया जा सकता है। यह आपको जेको के पैर की सतह की छवि और समानता में निर्मित एक विशेष "वेल्क्रो" का उपयोग करके सतहों को सामानों को जकड़ने की अनुमति देता है।

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