تحلیل المان محدود ضربات نوک دارکوب به درخت
مغز دارکوب چگونه ضربات ناشی از نوک‌زدن به درخت را تحمل می‌کند؟
دانشمندان به راز آسیب‌ندیدن مغز دارکوب حین ضربه‌زدن به درختان برای یافتن غذا پی بردند.
مغز دارکوب می‌تواند برخوردهای مکرر را به هنگام ضربه‌های سریع این پرنده به درخت تحمل کند اما علی‌رغم این ضربات مکرر و سریع، ساختار منحصر‌به‌فرد جمجمه و منقار پرنده ضربه به مغز را کاهش می‌دهد.
محققان چینی دریافته‌اند بدن دارکوب ۹۹ درصد انرژی ناشی از ضربه‌ها را به عنوان «انرژی کرنشی» (ارتجاعی) ذخیره می‌کند.
دانشمندان همواره به چگونگی محافظت دارکوب از مغز و بدنش در مقابل شوک و ارتعاشات علاقه‌مند بوده‌اند زیرا پاسخ به این پرسش می‌تواند به طراحی ابزار ضدشوک، فضاپیما، خودروها و لباس محافظتی کمک کند.
هم‌اکنون مهندسان «آزمایشگاه تحلیل ساختاری تجهیزات صنعتی State Key» در دانشگاه فناوری دالیان چین دریافته‌اند بدن دارکوب با جذب انرژی ناشی از ضربه‌های وارده به عنوان سازه ضدشوک عالی عمل می‌کند.
دارکوب‌ها می‌توانند با بسامد ۲۵ هرتز و با سرعت هفت متر در ثانیه بدون رنج‌بردن از هر نوع آسیب مغزی به درختان ضربه بزنند. نیروی نوک‌زدن پرنده معادل هزار برابر نیروی گرانش بوده و هر ضربه آن معادل برخورد سر انسان با دیوار با سرعت ۲۵ کیلومتر در ساعت است.
در این مطالعه، دانشمندان مدل‌های رایانه‌ای سه‌بعدی از یک دارکوب را تولید کردند و از برنامه‌هایی برای درک چگونگی توزیع انرژی ناشی از ضربه‌ها توسط ساختار بدن ضدشوک آن بهره بردند. دانشمندان از سی‌تی اسکن‌های پرنده برای تولید مدل‌های رایانه‌ای استفاده کردند و به تصاویر ساختار درونی دقیق از سر پرنده دست یافتند؛ سپس از نرم‌افزار Mimics برای شکل‌دادن یک مدل ویژه استفاده شد.
بخش عمده انرژی برخورد ناشی از نوک‌زدن به انرژی کرنشی (۹۹٫۷ درصد) تبدیل و در بدن ذخیره می‌شود و بخش کوچکی از آن (۰٫۳ درصد) نیز وارد سر می‌شود. ساختارهای موجود در سر پرنده شامل منقار و استخوان لامی هستند که انرژی مغز را بیشتر کاهش می‌دهند. انرژی کوچکی که وارد مغز می‌شود سرانجام در شکل گرما پراکنده شده و موجب افزایش سریع دمای مغز می‌شود. برای همین است که دارکوب باید به صورت وقفه‌دار به درخت ضربه بزند و استراحت‌های کوتاهی داشته باشد. (بیشتر…)
