T-shirt van de Cartoon van de Fysica van de Bijen

"Artsen zeiden ooit dat bijen niet konden vliegen... maar niemand vertelde de bijen zodat ze toch vlogen." Pas tekst, achtergrondkleur en afbeelding aan. Een hommel (ook wel hommel genoemd) is een lid van het bijengenus Bombus in de familie Apidae. Er zijn meer dan 250 bekende soorten, die voornamelijk in het noordelijk halfrond voorkomen, hoewel ze in Nieuw-Zeeland en in de Australische staat Tasmania gewoon zijn. Bumble bijen zijn sociale insecten die worden gekenmerkt door zwarte en gele lichaamsharen, vaak in banden. Sommige soorten hebben echter oranje of rood op hun lichaam, of kunnen volledig zwart zijn. Een ander duidelijk (maar niet uniek) kenmerk is de zachte natuur van het haar (lange, vertakte setae), genaamd stapel, die hun gehele lichaam bedekt, waardoor ze verschijnen en zich duizelig voelen. Ze kunnen het best worden onderscheiden van soortgelijke grote, vette bijen door de vorm van het achterbeen van het vrouw, dat wordt aangepast om een corbicula te vormen: een glanzend kaal kaal kegeloppervlak dat wordt omgeven door een scharnier die wordt gebruikt voor het transport van stuifmeel (in vergelijkbare bijen is het achterbeen volledig harig en worden stuifmeelkorrels in de haren vastgezet). Net als hun familieleden voeren hommels nectar aan en verzamelen ze stuifmeel om hun jongen te voeden. Volgens de 20e-eeuwse folklore bewijzen de wetten van de aerodynamica dat de hommel niet in staat moet zijn te vliegen, omdat hij niet de capaciteit heeft (in termen van vleugelgrootte of slagen per seconde) om te vliegen met de vereiste mate van vleugellading. De oorsprong van deze bewering was moeilijk met enige zekerheid vast te stellen. John McMasters vertelde een anekdote over een naamloze Zwitserse aërodynamische op een etentje die enkele ruwe berekeningen uitvoerde en concludeerde, waarschijnlijk in jest, dat hommels volgens de vergelijkingen niet kunnen vliegen. In latere jaren heeft McMasters zich teruggetrokken van deze oorsprong, wat erop duidt dat er meerdere bronnen zouden kunnen zijn, en dat het vroegste wat hij heeft gevonden een verwijzing was in het Franse boek Le vol des insectes uit 1934; ze hadden de vergelijkingen van luchtweerstand toegepast op insecten en ontdekten dat hun vlucht onmogelijk was, maar dat het niet moet verbazen dat de resultaten van de berekeningen niet in overeenstemming zijn met de werkelijkheid. Enkele kredietfysicus Ludwig Prandtl (1875-1953) van de Universiteit van Göttingen in Duitsland, die het idee populariseert. Anderen zeggen dat het de Zwitserse gasdynamicist Jacob Ackeret (1898-1981) was die de berekeningen deed. In 1934 heeft de Franse entomoloog Antoine Magnan in de inleiding van zijn boek Le Vol des Insectes de volgende passage opgenomen: Tout d'abord poussé par ce qui se fait en aviation, j'ai appliqué aux insectes les lois de la résistance de l'air, et je suis arrivé avec M. Sainte-Laguë cette close que leur vol est possible. Dit komt overeen met: Ten eerste vanwege wat er in de luchtvaart wordt gedaan, heb ik de wetten van de luchtweerstand tegen insecten toegepast, en ik kwam met de heer Sainte-Laguë tot de conclusie dat hun vlucht onmogelijk is. Magnan verwijst naar zijn assistent André Sainte-Laguë, een wiskundige. De berekeningen die tot show hebben geleid dat hommels niet kunnen vliegen, zijn gebaseerd op een vereenvoudigde lineaire behandeling van oscillerende aërosolie. De methode veronderstelt kleine amplitudeoscillaties zonder stroomscheiding. Dit gaat voorbij aan het effect van een dynamische stallatie, een luchtstroomscheiding die een grote vortex boven de vleugel induceert, die in de gewone vlucht een aantal keren de lift van de aerofoil voortbrengt. Meer geavanceerde aërodynamische analytische shows die de hommel kan vliegen omdat de vleugels in elke oscillatiecyclus een dynamische val tegenkomen. Bovendien heeft John Maynard Smith, een bekende bioloog met een sterke achtergrond in de luchtvaart, erop gewezen dat hommels niet naar verwachting de vlucht zullen volhouden, omdat ze te veel energie zouden moeten opwekken gezien hun kleine vleugelgebied. In aërodynamische experimenten met andere insecten ontdekte hij echter dat viscositeit op de schaal van kleine insecten betekende dat zelfs hun kleine vleugels een zeer groot luchtvolume kunnen bewegen in verhouding tot de grootte, en dit vermindert de kracht die nodig is om de vlucht te ondersteunen in een orde van grootte. Een andere beschrijving van de vleugelfunctie van een bijen is dat de vleugels op dezelfde manier werken als helikopterbladen, "reverse-pitch semiroterende helikopterbladen". De bijen hebben hun vleugels ongeveer 200 keer per seconde versleten. Hun thoraxspieren breiden zich niet uit en raken aan elke zenuwontsteking, maar trillen als een geplukte rubberband. (primaire bron: Wikipedia)