壁虎

壁虎之所以能够飞檐走壁,离不开这种力

发布时间:2024/9/9 12:42:52   
壁虎是我们非常熟悉的一种生物,它能够在墙上随意行走,似乎完全不把重力放在眼里。那么它是如何实现这个操作的呢?在解密之前,肯定会有很多读者以为壁虎之所以能够爬在房顶上,那是因为它们的脚上有很多吸盘,在吸盘的作用下将壁虎的四只脚固定在墙上。如果你是这么认为的话,那么你就错了。刚开始,人类也一直是这么认为,但直到年,美国科学家鲁道夫鲁伊瓦尔利用扫面电子显微镜对壁虎的脚掌进行扫描,却并没有发现吸盘的存在,也并不存在人们所猜测的钩子,而看到的是无数根细小的微米级的刚毛。壁虎脚掌上的刚毛那么这些感刚毛是如何作用在物体上产生作用力的呢?下面将进行详细分析。壁虎脚掌刚毛与物体作用原理壁虎脚掌上的刚毛的主要组成是蛋白质,与我们的毛发类似,名为β-角蛋白。这些刚毛非常细小,在微米级别,并且在这些刚毛的末端还分叉出很多更加细小的纤毛,达到纳米的级别。在壁虎的脚爬在墙面上时,这些纤毛末端会非常的贴近墙面上的分子,从而产生“范德瓦尔斯力”,这种的产生与墙面是否光滑没有关系,因此,壁虎无论是在光滑的玻璃还是粗糙的树干上都能够行走自如。范德华力如何产生?范德华力产生的原因又分为三种:取向力、诱导力和色散力。不同分子由于结构不一样,因此分子之间产生作用力的原理就会不一样。分子分为极性分子与非极性分子,极性分子指的是正负电荷中心不重合的分子。假如我们把这种分子想象成一根长条,那么就相当于两边带有不同的电荷,我们把这种称为偶极。两个偶极子在电磁力的作用下会转动,并相互吸引,于是形成相互作用力,这种力称为取向力。两个极性分子之间的力就是取向力。偶极子之间的相互作用力其它的两种力事实上原理差不多,诱导力是极性分子与非极性分子的作用力,这是因为极性分子在靠近非极性分子时,由于电场的影响会导致非极性分子的电子发生偏移,就好像起了一个“诱导”作用,“诱导”之后它们之间又产生了作用力。最后一个色散力则是非极性分子与非极性分子之间的力。虽然非极性分子的正负电荷中心是重合的,但是电子在不断的运动,在某个时刻总是会存在电荷中心的偏移,因此总是会在瞬间产生偶极,偶极之间又产生作用。这就是分子之间的作用力,分子之间的作用力与两个分子之间的距离有关。知道了什么是分子之间的作用力,我们就能更好地理解壁虎与墙面的作用原理了。由于壁虎脚掌极其细的纤毛可以非常的接近墙壁表面分子,形成分子之间的作用力,在这个作用力下,壁虎能轻松地趴在墙壁上。那么这么多纤毛吸附在墙壁上,壁虎是如何实现快速行走的呢?这就与壁虎纤毛的又一结构有关。壁虎纤毛的末端是由斜切面构成的。斜切面的结构可以增大切面的应力,因此可以快速的松开,从而能够让壁虎快速的行走。所以壁虎的“飞檐走壁”并不是你想象中的“吸盘作用”或钩子钩住,而是利用分子之间的作用力产生的“吸力”,以上就是关于壁虎为何在墙上能够行走自如的科学解释,如果想了解更多有趣科学知识,欢迎

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