Pôvabný kmeň stromu je rozdelený na vetvy, spočiatku málo silné a silné na stále tenšie. Je to také krásne a prirodzené, že sotva niekto z nás venoval pozornosť jednoduchému vzoru. Faktom je, že celková hrúbka vetiev v určitej výške sa vždy rovná hrúbke kmeňa.
Napríklad stále neverím v toto vyhlásenie (ako to overiť v praxi!). Túto skutočnosť si však všimol pred 500 rokmi Leonardo Da Vinci, ktorý, ako viete, bol veľmi pozorný. Tento vzťah sa nazýval „Leonardo's Rule“a po dlhú dobu nikto nemohol pochopiť, prečo sa to deje.
V roku 2011 fyzik Christoph Elloy z Kalifornskej univerzity navrhol vlastné zvedavé vysvetlenie.
„Leonardo pravidlo“platí pre takmer všetky známe druhy stromov. Tvorcovia počítačových hier, ktorí vytvárajú realistické trojrozmerné modely stromov, si to tiež uvedomujú. Presnejšie, toto pravidlo stanovuje, že v mieste, kde sa kmeň stromu alebo vetvy nachádza, súčet častí rozdvojených vetiev sa rovná časti pôvodnej vetvy. Keď potom táto vetva tiež rozdvojuje, súčet úsekov jej štyroch vetiev sa bude stále rovnať časti pôvodného kmeňa. Atď.
Toto pravidlo je napísané ešte elegantnejšie matematicky. Ak je kmeň s priemerom D rozdelený na ľubovoľný počet vetiev n s priemermi dl, d2 atď., Súčet ich štvorcov priemeru sa rovná štvorcu priemeru kmeňa. Podľa vzorca: D2 = ∑di2, kde i = 1, 2, … n. V skutočnom živote nie je stupeň vždy presne rovný dvom a môže sa meniť v rozmedzí 1,8 - 2,3 v závislosti od geometrie konkrétneho stromu, ale vo všeobecnosti sa závislosť prísne dodržiava.
Pred Elloyho prácou sa za hlavnú verziu považovalo spojenie medzi Leonardolovým pravidlom a výživou stromov. Aby vysvetlili tento jav, botanici navrhli, že tento pomer je optimálny pre systém rúrok, ktorými voda stúpa z koreňov stromu k lístiu. Myšlienka vyzerá celkom rozumne, aj keď len preto, že plocha prierezu, ktorá určuje priechodnosť potrubia, priamo závisí od štvorca polomeru. Francúzsky fyzik Christophe Eloy s tým však nesúhlasí - podľa jeho názoru nie je takýto model spojený s vodou, ale so vzduchom.
Propagačné video:
Na odôvodnenie svojej verzie vedec vytvoril matematický model, ktorý spája listovú oblasť stromu s vetrovou silou pôsobiacou na zlom. Strom v ňom bol opísaný ako pevný iba v jednom bode (miesto podmieneného odchodu kmeňa pod zemou) a predstavoval vetviacu sa fraktálovú štruktúru (to znamená tú, v ktorej je každý menší prvok viac či menej presnou kópiou staršej).
Pridaním tlaku vetra k tomuto modelu Elloy zaviedla určitý konštantný indikátor svojej limitnej hodnoty, po ktorej sa vetvy začali zlomiť. Na základe toho urobil výpočty, ktoré by ukázali optimálnu hrúbku vetviacich vetiev tak, aby bola najlepšia odolnosť proti vetru. A čo - dospel k úplne rovnakému vzťahu, s ideálnou hodnotou rovnakej hodnoty medzi 1,8 a 2,3.
Jednoduchosť a elegancia myšlienky a jej dôkaz už odborníci ocenili. Napríklad inžinier Massachusetts Pedro Reis komentuje: „Štúdia stavia stromy do výšky umelých štruktúr navrhnutých tak, aby odolali vetru - najlepším príkladom je Eiffelova veža.“Zostáva čakať na to, čo o tom povedia botanici.
„Ella vo svojej práci použil jednoduchý mechanický prístup. Pozrel strom na fraktál (postavu s určitým stupňom sebapodobnosti), pričom každá vetva bola modelovaná ako lúč s voľným koncom. Za týchto predpokladov (a tiež pod podmienkou, že pravdepodobnosť zlomenia vetvy pod vplyvom vetra je konštantná v čase) sa ukázalo, že Leonardov zákon minimalizuje pravdepodobnosť zlomenia vetiev pod tlakom vetra. ““Elloyho kolegovia celkovo súhlasili s jeho výpočtami a dokonca uviedli, že vysvetlenie bolo dosť jednoduché a zrejmé, ale z nejakého dôvodu o tom nikto predtým nepomyslel.
Vo vede to nie je neobvyklé.