Waarom Bomen Overal Breken Met Dezelfde Windsnelheid

{h1}

Bomen hebben de neiging om te breken met dezelfde windsnelheid ongeacht hun grootte, vorm of materiaal, heeft een nieuwe studie gevonden.

Of het nu gaat om een ​​slanke populier, een knoestige borstelhouten pijnboom, of een stevige eik, wild verschillende bomen hebben één ding gemeen: hun takken hebben de neiging te haperen als ze worden vastgesjord door wind van een bepaalde snelheid, suggereert nieuw onderzoek.

Het blijkt dat veel van de eigenschappen van de bomen, zoals hout zachtheid of grootte, de neiging hebben om elkaar tegen te werken, vonden de onderzoekers.

Terwijl een grotere boom een ​​robuustere stam heeft om windkrachten te weerstaan, "ondergaat een hoge boom grotere aerodynamische krachten vanwege zijn grotere blootstelling aan de wind en heeft hij statistisch grotere defecten en dus een hogere kans om te breken." De voor- en nadelen van grotere en kleinere bomen hebben de neiging elkaar bijna op te geven, vonden de onderzoekers. "[Check Out the Tallest Trees on Earth]

Hout breken

Eeuwen geleden probeerden Leonardo da Vinci en Galileo te kwantificeren hoe goed houten balken buiging zouden weerstaan. Ze kwamen met schalingsrelaties tot stand die aantonen dat de kritische kracht die nodig was om een ​​balk te buigen en te breken, exponentieel toenam met de diameter van de straal en daalde met de lengte van de straal. Toch waren Da Vinci, Galileo en latere wetenschappers het oneens over de vraag hoeveel de diameter van de straal de kritische kracht beïnvloedde die nodig was om het te breken. Hoewel de wetenschap uiteindelijk een rechtlijnige relatie bereikte, was de reden voor het verschil in deze vroege experimenten nooit volledig opgelost.

Maar in januari 2009 ondervonden grote delen van Frankrijk de woede van een enorme storm genaamd "Klaus", die bijna 210 miljoen kubieke voet (6 miljoen kubieke meter) hout ontwortelde. Onderzoekers die schade aan de boom in kaart brachten, merkten dat de windsnelheid in een gebied sterk samenhing met het aantal bomen dat was gebroken - of ze nu waren ontworteld of geknapt als luciferhoutjes. Interessant is dat zowel hardhouten bomen, zoals eiken en naaldbomen, net zo aangetast waren.

Defecten en grootte-effecten

Emmanuel Virot, een doctoraalkandidaat in mechanica aan de École Polytechnique in Parijs, en zijn collega's vroegen zich af waarom hardere bomen het niet beter deden. Ten eerste wogen ze een uiteinde van staven gemaakt van beukenhout en van grafiet met emmers water, en bepaalden ze hoeveel gewicht nodig was om staven van verschillende materialen, lengten en diameters te buigen.

Interessant genoeg vonden ze een discrepantie tussen hun aantal en die voorspeld door de wet van Hooke, die de kracht relateert die wordt toegepast op een veerkrachtig voorwerp met zijn vervorming. Ze vroegen zich af of de discrepantie zich voordeed, omdat ze niet de oorzaak waren van stress in het hout.

"Houten staven hebben kartels en potloodstrengen [of de grafietstaven] hebben scheuren die de weerstand tegen breuk verminderen", schreven de onderzoekers in het artikel, dat op 3 februari werd gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review E.

Ze beseften dat bomen onvermijdelijk ook knopen en andere soorten onvolkomenheden zouden hebben. Dus verwezen ze naar ander werk, waaruit bleek dat in een voldoende groot aantal stukken materiaal het aantal imperfecties in dat materiaal stijgt met de vierkantswortel van de materiaaldiameter.

Vervolgens wilden ze zien hoe een uniforme windsnelheid, die alle delen van een boomstam even treft, van invloed zou zijn op hun berekeningen (het wegen van slechts één uiteinde van een stok geeft niet realistisch vast hoe het is om in stormachtig weer te zijn). Toen ze hun aantal aan het knarsen waren, ontdekten ze dat de kritieke windsnelheid die nodig was om een ​​boom te laten knappen, een factor was van de houtsterkte, luchtdichtheid, boomvorm en boomdiameter en -lengte.

Annuleren

Interessant is echter dat al deze factoren slechts een klein effect hadden op de kritieke windsnelheid en de neiging hadden om elkaar op te heffen. Bomen met grotere, zwaardere stammen hebben bijvoorbeeld meer interne gebreken en hebben ook meer oppervlakte blootgesteld aan de wind. Het eindresultaat was dat de meeste bomen de neiging hadden om te breken wanneer de windsnelheden ongeveer 94 mijl per uur bereikten (151 kilometer per uur).

De bevindingen kunnen implicaties hebben voor de bescherming van bossen in een wereld met een snel veranderend klimaat, schreven de onderzoekers in het artikel.

"Zelfs als dit werk suggereert dat de schade aan het bos nauwelijks afhangt van de kenmerken van de boom, geeft het model in de studie enkele aanwijzingen voor het ontwerpen van meer resistente bossen, wat zou kunnen bijdragen aan de verdubbeling van de frequentie van extreme stormen die tegen het einde van de 21e verwacht zou worden. eeuw, "zeiden de onderzoekers in een verklaring.

Volg Tia Ghose op Twitter eend Google+. Volgen WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel op WordsSideKick.com.


Video Supplement: TOP 10 GEVAARLIJKSTE LANDINGSBANEN TER WERELD! ?✈.




Onderzoek


1,7-Miljard-Jaar-Oude Stuk Noord-Amerika Gevonden Vasthouden Aan Australië
1,7-Miljard-Jaar-Oude Stuk Noord-Amerika Gevonden Vasthouden Aan Australië

Wat Als Ons Zonnestelsel Dichter Bij De Rand Van De Melkweg Zou Zijn Gevormd?
Wat Als Ons Zonnestelsel Dichter Bij De Rand Van De Melkweg Zou Zijn Gevormd?

Science Nieuws


Zijn Papa Langbenen Echt De Meest Giftige Spinnen Ter Wereld?
Zijn Papa Langbenen Echt De Meest Giftige Spinnen Ter Wereld?

4 Mythen Over Hookah Health Spur Wide Use
4 Mythen Over Hookah Health Spur Wide Use

Warm Water Onder Antarctic Glacier Spurs Rapid Melting
Warm Water Onder Antarctic Glacier Spurs Rapid Melting

Hurricane Irma: Alles Wat Je Moet Weten Over Deze Monster Storm
Hurricane Irma: Alles Wat Je Moet Weten Over Deze Monster Storm

The Offbeat Science Of Collecting Animal Semen
The Offbeat Science Of Collecting Animal Semen


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com