Trunchiul grațios al copacului este împărțit în ramuri, la început puține și puternice, iar cele în cele mai subțiri. Acest lucru este atât de frumos și atât de natural încât aproape niciunul dintre noi nu a acordat atenție unui model simplu. Cert este că grosimea totală a ramurilor la o anumită înălțime este întotdeauna egală cu grosimea trunchiului.
De exemplu, încă nu cred în această afirmație (cum să o verifici în practică!), Dar acest fapt a fost observat în urmă cu 500 de ani de Leonardo Da Vinci, care, după cum știți, era foarte atent. Această relație a fost numită „Regula lui Leonardo” și de multă vreme nimeni nu a putut înțelege de ce se întâmplă acest lucru.
În 2011, fizicianul Christoph Elloy de la Universitatea din California, a propus o explicație curioasă a sa.
„Regula Leonardo” este valabilă pentru aproape toate speciile cunoscute de arbori. Creatorii de jocuri pe calculator care creează modele tridimensionale de arbori sunt de asemenea conștienți de acest lucru. Mai precis, această regulă stabilește că la locul în care bifurcați trunchiul sau ramura, suma secțiunilor ramurilor bifurcate va fi egală cu secțiunea ramurii inițiale. Când atunci această ramură se bifurcă, suma secțiunilor celor patru ramuri ale acesteia va fi în continuare egală cu secțiunea trunchiului inițial. Etc.
Această regulă este scrisă și mai elegant matematic. Dacă un trunchi cu diametrul D este împărțit într-un număr arbitrar de ramuri n cu diametre d1, d2 și așa mai departe, suma diametrelor lor pătrate va fi egală cu pătratul diametrului trunchiului. Conform formulei: D2 = ∑di2, unde i = 1, 2, … n. În viața reală, gradul nu este întotdeauna strict egal cu doi și poate varia în 1,8-2,3, în funcție de geometria unui anumit arbore, dar, în general, dependența este strict respectată.
Înainte de opera lui Elloy, versiunea principală era considerată existența unei legături între regula lui Leonardo și nutriția copacilor. Pentru a explica acest fenomen, botaniștii au sugerat că acest raport este optim pentru sistemul de conducte prin care apa urcă de la rădăcinile copacului la frunziș. Ideea pare destul de rezonabilă, numai dacă zona secțiunii transversale, care determină debitul conductei, depinde direct de pătratul razei. Cu toate acestea, fizicianul francez Christophe Eloy nu este de acord cu acest lucru - în opinia sa, un astfel de model nu este conectat nu cu apa, ci cu aerul.
Video promotional:
Pentru a-și susține versiunea, omul de știință a creat un model matematic care leagă zona de frunze a unui copac cu forța vântului care acționează într-o pauză. Arborele din el a fost descris ca fiind fixat doar la un moment dat (locul plecării condiționate a trunchiului de sub pământ) și care reprezintă o structură fractală ramificativă (adică una în care fiecare element mai mic este o copie mai mult sau mai puțin exactă a celui mai vechi).
Prin adăugarea presiunii vântului la acest model, Elloy a introdus un anumit indicator constant al valorii sale de limitare, după care ramurile încep să se rupă. Pe baza acestui lucru, el a făcut calcule care să arate grosimea optimă a ramurilor ramificate, astfel încât rezistența la forța vântului ar fi cea mai bună. Și ce - a ajuns la exact aceeași relație, valoarea ideală a aceleiași valori situându-se între 1,8 și 2,3.
Simplitatea și eleganța ideii și dovada ei au fost deja apreciate de experți. De exemplu, inginerul din Massachusetts, Pedro Reis, comentează: "Studiul plasează copacii la înălțimea structurilor artificiale special concepute pentru a rezista vântului - cel mai bun exemplu al acestuia este Turnul Eiffel." Rămâne să aștepți ce vor spune botaniștii în acest sens.
„Ella a folosit o abordare mecanică simplă în activitatea sa. El a văzut copacul ca o fractură (o figură cu un oarecare similitudine de sine), cu fiecare ramură modelată ca un fascicul cu capăt liber. În conformitate cu aceste presupuneri (și, de asemenea, în condițiile în care probabilitatea ca o ramură să se rupă sub influența vântului să fie constantă în timp), s-a dovedit că legea lui Leonardo minimizează probabilitatea ca ramurile copacilor să se rupă sub presiunea vântului. Colegii lui Elloy, în general, au fost de acord cu calculele sale și chiar au declarat că explicația este destul de simplă și evidentă, dar din anumite motive nimeni nu se mai gândise la asta.
Ei bine, acest lucru nu este neobișnuit în știință.
