Warum brechen Bäume überall mit der gleichen Windgeschwindigkeit

Sei es eine schlanke Pappeln, eine knorrige Bristlecone Kiefer oder eine stabile Eiche, völlig unterschiedliche Bäume haben eine Sache gemeinsam: ihre Äste neigen dazu, rasten, wenn mit einer bestimmten Geschwindigkeit festgezurrt, schlägt neue Forschung.

Es stellt sich heraus, dass viele von den Bäumen Eigenschaften wie Holz Weichheit oder Größe, neigen dazu, einander entgegenwirken, fanden die Forscher.

Während ein größerer Baum hat einen robusteren Stamm gegen Windkräfte, "ein hoher Baum erfährt größere aerodynamischen Kräfte durch seine größere Einwirkung von Wind und es hat statistisch größere Mängel und somit eine höhere Chance zu brechen." Die vor- und Nachteile der grössere und kleinere Bäume neigen dazu, fast gegenseitig, Aufheben der Forscher fanden." [Schauen Sie sich die höchsten Bäume auf der Erde]

Brechen von Holz

Vor Jahrhunderten versucht Leonardo da Vinci und Galileo zu quantifizieren, wie gut Holzbalken Biegen widerstehen würde. Sie kamen mit Skalierung Beziehungen zeigen, dass die kritische Kraftaufwand verbiegen und mach einen Lichtstrahl exponentiell mit dem Durchmesser des Strahls stieg und fiel mit der Länge des Balkens. Noch nicht einverstanden da Vinci, Galileo und später Wissenschaftler über wie viel der Durchmesser des Strahls kritische erforderliche Kraft, um ihn einrasten betroffen. Obwohl Wissenschaft schließlich für eine unkomplizierte Beziehung entschieden, war der Grund für die Diskrepanz in diesen frühen Experimenten nie vollständig gelöst.

Aber im Januar 2009 erlebt große Schwaden von Frankreich den Zorn der ein gewaltiger Sturm namens "Klaus", die fast 210 Millionen Kubikfuß (6 Millionen Kubikmeter) des Holzes entwurzelt. Forscher mapping Baum Schaden bemerkt, dass die höchste Windgeschwindigkeit in einem Gebiet stark korreliert mit wieviele Bäume zerbrochen waren – ob entwurzelt oder wie Streichhölzer gerissen wurden. Interessanterweise schien Hartholzbäume, wie Eichen, und Nadelholz Pinien, gleichermaßen betroffen sein.

Defekte und Größeneffekte

Emmanuel Virot, Doktorand in der Mechanik an die École Polytechnique in Paris und seine Kollegen gefragt, warum schwieriger Bäume besser nicht. Erstens gewichtet sie ein Ende der Stäbe aus Buchenholz und Graphit mit Eimern Wasser, bestimmen, wie viel Gewicht Kurve Stäbe aus verschiedenen Materialien, Längen und Durchmessern verpflichtet war.

Interessanterweise fanden sie eine Diskrepanz zwischen ihre Zahlen und denen von Hooke Gesetz, das die Krafteinwirkung auf eine federnde Objekt mit ihrer Verformung bezieht sich vorhergesagt. Sie fragten sich, ob die Diskrepanz ist aufgetreten, weil sie Stress im Inneren des Holzes entfielen hatte nicht.

"Holz Stäbe haben Rändelungen und Bleistift führt [oder die Graphitstäbe] haben Risse, die den Widerstand zum Bruch zu senken", schrieb die Forscher in der Zeitung, die in der Zeitschrift physische Überprüfung E. 3. Februar veröffentlicht wurde

Sie erkannte, dass Bäume zwangsläufig Knoten und andere Arten von Unvollkommenheiten sowie haben würde. Damit sie auf andere Arbeit, die zeigten, dass in groß genug Kerle Material bezogen, steigt die Anzahl der Mängel in diesem Material mit der Wurzel aus der materiellen Durchmesser.

Als nächstes wollten sie sehen, wie eine einheitliche Windgeschwindigkeit, welche Hits alle Teile eines Baumstammes ebenso würde beeinflussen ihre Berechnungen (Gewichtung nur ein Ende eines Stabes nicht realistisch erfassen, wie es ist, bei stürmischem Wetter sein). Wenn sie ihre Nummern knirschte, fanden sie, dass die kritische Windgeschwindigkeit ausrichten, dass ein Baum war ein Faktor der Holz Stärke, Luftdichte, Baumform und Baum Durchmesser und Länge.

Aufhebung

Interessanterweise jedoch all diese Faktoren nur hatte einen geringen Einfluss auf die kritische Windgeschwindigkeit und tendenziell gegenseitig aufheben. Für Instanz, Bäume mit größeren, kräftigeren Stämmen tendenziell mehr interne Fehler und haben auch mehr Fläche ausgesetzt ot der Wind. Das Ergebnis war, dass die meisten Bäume eher zu schnappen, wenn Winde etwa 94 Meilen pro Stunde (151 Kilometer pro Stunde) erreicht.

Die Ergebnisse für den Schutz der Wälder in einer Welt mit einer sich rasch wandelnden Klima auswirken könnte, schrieb der Forscher in dem Artikel.

"Auch wenn diese Arbeit legt nahe, dass die Waldschäden kaum die Baum-Eigenschaften abhängt, das Modell in der Studie gibt einige Hinweise, widerstandsfähiger Wälder zu entwerfen, die helfen könnte, gegen die Verdoppelung der Häufigkeit von extremen Stürmen bis Ende des 21. Jahrhunderts erwartet", sagte der Forscher in einer Erklärung.

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