Return to Video

Почему гекконам законы гравитации не писаны? — Элеанор Нельсен

  • 0:07 - 0:10
    Наступила полночь, и всё замерло,
  • 0:10 - 0:15
    за исключением мягко скользящего геккона,
    охотящегося на паука.
  • 0:15 - 0:17
    Гекконы словно не подчиняются гравитации,
  • 0:17 - 0:19
    взбираясь по вертикальным поверхностям
  • 0:19 - 0:20
    и двигаясь вверх ногами
  • 0:20 - 0:24
    без когтей, клея или сверхпрочной паутины.
  • 0:24 - 0:27
    Вместо этого они используют
    простой принцип
  • 0:27 - 0:31
    притяжения положительного
    и отрицательного зарядов.
  • 0:31 - 0:34
    Это притяжение скрепляет
    такие соединения, как пищевая соль,
  • 0:34 - 0:37
    которая состоит из положительно заряженных
    ионов натрия,
  • 0:37 - 0:40
    прикрепляющихся к отрицательно заряженным
    ионам хлора.
  • 0:40 - 0:42
    Но лапы геккона не имеют заряда,
  • 0:42 - 0:45
    как и поверхности,
    по которым он передвигается.
  • 0:45 - 0:47
    Так как же они держатся?
  • 0:47 - 0:51
    Ответ прячется в хитрой комбинации
    межмолекулярных связей
  • 0:51 - 0:53
    и структурной инженерии.
  • 0:53 - 0:58
    Все элементы в периодической таблице
    обладают разным сродством к электронам.
  • 0:58 - 1:03
    Такие элементы, как кислород и фтор,
    очень-очень нуждаются в электронах,
  • 1:03 - 1:07
    a такие, как водород и литий,
    не притягивают их так же сильно.
  • 1:07 - 1:14
    Относительная алчность атомов к электронам
    называется электроотрицательностью.
  • 1:14 - 1:16
    Электроны всё время находятся в движении
  • 1:16 - 1:20
    и могут с лёгкостью переместиться туда,
    где они нужнее всего.
  • 1:20 - 1:24
    Так, когда в одной молекуле есть атомы
    с разной электроотрицательностью,
  • 1:24 - 1:26
    электронное облако молекулы
  • 1:26 - 1:30
    перемещается в направлении
    более электроотрицательного атома.
  • 1:30 - 1:33
    Это создаёт узкую область
    в электронном облаке,
  • 1:33 - 1:36
    через которую пробивается
    положительный заряд ядра атома,
  • 1:36 - 1:41
    а также отрицательно заряженное
    скопление электронов где-то ещё.
  • 1:41 - 1:43
    То есть молекула сама по себе не заряжена,
  • 1:43 - 1:48
    но имеет положительно и отрицательно
    заряженные области.
  • 1:48 - 1:52
    Эти очаги заряда могут притягивать
    соседние молекулы друг к другу.
  • 1:52 - 1:54
    Они выстроятся так,
    чтобы положительные участки одной
  • 1:54 - 1:58
    находились рядом
    с отрицательными участками другой.
  • 1:58 - 2:01
    Не нужен даже
    очень электроотрицательный атом
  • 2:01 - 2:03
    для создания этих сил притяжения.
  • 2:03 - 2:05
    Электроны всегда движутся
  • 2:05 - 2:08
    и иногда временно скапливаются
    в одном месте.
  • 2:08 - 2:12
    Этой искры заряда достаточно
    для притяжения молекул друг к другу.
  • 2:12 - 2:15
    Такие взаимодействия
    между незаряженными молекулами
  • 2:15 - 2:18
    называются силами Ван-дер-Ваальса.
  • 2:18 - 2:21
    Они слабее взаимодействий
    между заряженными частицами,
  • 2:21 - 2:25
    но если их достаточно,
    эффект усиливается.
  • 2:25 - 2:27
    В этом и состоит секрет геккона.
  • 2:27 - 2:30
    Пальцы геккона покрыты
    эластичными рёбрами.
  • 2:30 - 2:33
    Эти рёбра покрыты крошечными,
    похожими на волоски структурами
  • 2:33 - 2:37
    тоньше человеческого волоса,
    которые называются щетинками.
  • 2:37 - 2:43
    Каждая из них покрыта нитями ещё тоньше,
    которые называются лопаточками.
  • 2:43 - 2:47
    Их крошечный размер и форма
    идеальны для того, чтобы геккон мог
  • 2:47 - 2:51
    произвольно хвататься за предметы
    и отпускать их.
  • 2:51 - 2:54
    Когда геккон раскрывает
    свои эластичные пальцы на потолке,
  • 2:54 - 2:59
    лопаточки находятся под идеальным углом
    для возникновения сил Ван-дер-Ваальса.
  • 2:59 - 3:01
    Лопаточки сплющиваются,
  • 3:01 - 3:04
    выделяя своим положительно
    и отрицательно заряженным участкам
  • 3:04 - 3:08
    большýю область для поисков
    соответствующих участков на потолке.
  • 3:08 - 3:14
    Каждая лопаточка лишь немного способствует
    притяжению силами Ван-дер-Ваальса.
  • 3:14 - 3:17
    Но у геккона их около 2 миллиардов,
  • 3:17 - 3:20
    что даёт в сумме силу, достаточную
    для поддержания его веса.
  • 3:20 - 3:26
    На самом деле, весь геккон мог бы
    повиснуть лишь на одном из пальцев.
  • 3:26 - 3:28
    Но эта высокая липучесть
    может быть нивелирована
  • 3:28 - 3:31
    мельчайшим изменением угла.
  • 3:31 - 3:34
    Таким образом, геккон может отклеить лапу,
  • 3:34 - 3:38
    устремляясь к добыче
    или спасаясь от хищника.
  • 3:38 - 3:42
    Эта стратегия — использовать множество
    щетинок специальной формы,
  • 3:42 - 3:46
    чтобы увеличить до предела силы
    Ван-дер-Ваальса между молекулами —
  • 3:46 - 3:48
    вдохновила людей на создание материалов,
  • 3:48 - 3:52
    имитирующих удивительную
    липучесть гекконов.
  • 3:52 - 3:56
    Искусственные версии ещё не так сильны,
    как пальцы геккона,
  • 3:56 - 3:58
    но их достаточно, чтобы взрослый человек
  • 3:58 - 4:02
    мог взобраться вверх
    по 8-метровой стеклянной стене.
  • 4:02 - 4:07
    На самом деле, добыча нашего геккона
    тоже использует силы Ван-дер-Ваальса,
  • 4:07 - 4:09
    чтобы прилипать к потолку.
  • 4:09 - 4:14
    Так что геккон отлепляет пальцы
    и снова пускается в погоню.
Title:
Почему гекконам законы гравитации не писаны? — Элеанор Нельсен
Description:

Посмотреть урок полностью: http://ed.ted.com/lessons/how-do-geckos-defy-gravity-eleanor-nelsen

Гекконы не покрыты ни клеем, ни крючками, ни присосками, и, тем не менее, могут без хлопот взбираться по стенам и свисать с потолков. В чём дело? Элеанор Нельсен объясняет, как необыкновенные лапы гекконов позволяют им не подчиняться гравитации.

Автор урока — Элеанор Нельсен, аниматор — Мари-Луиз Хойер Йенсен.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:30

Russian subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.