שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.
»
«
איך שימש השלדג לשיפור של רכבות הקליע?
בשנת 1964, כשהוצגה לראשונה רכבת הקליע (Bullet Train) לעולם, היא נחשבה לניצחון ענק של ההנדסה היפנית וההנדסה האנושית בכלל. אבל די מהר הסתבר שהשבחים והמחמאות היו מעט מוקדמים מדי. כשהרכבות הללו החלו לפעול התגלה פגם תכנוני משמעותי שקשור בחיי העיר הגדולה.
הבעיה הייתה עם המנהרות של הרכבות, שעברו מתחת לשכונות רבות בטוקיו ובערי יפן האחרות. מנהלי הרכבת זכו ליותר ויותר תלונות על הרעש הנורא שמייצרת רכבת הקליע, בכל פעם שהיא יוצאת מהמנהרה, במהירויות גבוהות שמעל 320 קילומטר לשעה.
הרעש הזה, של בום המנהרה, נשמע כמו פיצוץ אדיר ובלתי נסבל, במיוחד למי שהתגוררו בשכונות הסמוכות לאותן יציאות של המנהרות, אך גם למי שמתגוררים עד חצי קילומטר מהמקום.
רעשי הפיצוצים הללו לא היו משהו שרכבת אמורה לגרום לתושבי העיר. היה ברור שצעד כמו האטה של רכבת הבולט בתוך מנהרות, הוא לא הפתרון. ממשלת יפן הגדילה וקבעה מגבלת רעש של 70 דציבל, כדי למנוע רמות זיהום רעש נוספות.
ממה נגרם רעש הפיצוץ?
הרעש הזה נגרם מלחץ האוויר שנוצר במנהרה בזמן נסיעת רכבת הקליע. כי בנסיעתה המהירה הרכבת דוחפת אוויר לאורך המנהרה הסגורה. תוך כדי נסיעה מהירה כל כך, היא מגדילה מאוד ובאופן הולך וגובר את לחץ האוויר. כשהיא מגיעה לקצה המנהרה הלחץ הזה משתחרר החוצה בצורה של בום קולי, ממש כמו הבום העל-קולי שגורם מטוס כשהוא עובר את מהירות הקול.
הפתרון נמצא כ-30 שנה אחר כך. זה היה כשאחד המהנדסים שהיה צפר, אייג'י נקטסו, חשב על רעיון - בהשראת הטבע. נקטסו היה, כאמור, צפר חובב ציפורים, שאוהב לצפות בהם בטבע. הוא צפה בשלדגים (Kingfisher), בעת שהם צדים את הדגים שבמים. הוא שם לב שהם מצליחים להפתיע את הדג הניצוד, על אף שהם צוללים למים במהירות גבוהה מאוד.
המהנדס החכם הבין שמבנה המקור המחודד של השלדג הוא שמאפשר לו להכניס את הראש למים, כשהוא בא במהירות עצומה של מעוף אל תוכם, כשהוא לא מתיז יותר מדי מים ולא מחולל רעש שיבריח את הדג. אייג'י נקטסו קיבל השראה ממבנה המקור של השלדג וחשב שניתן ליישם אותו ברכבת ולפתור את נושא הרעש ביציאה מהמנהרות.
לאחר שחקרו את הרעיון הוא ועמיתיו המהנדסים, הם אכן עיצבו מחדש את חזית רכבת הקליע. האף שלה הפך דומה לזה של השלדג, שיפר ובהמשך הציע תוצאות רעש טובות הרבה יותר ודי מהר פתר את בעיית הרעש המעיקה של רכבות שינקנסן (Shinkansen), שמן היפני של רכבות הקליע המהירות.
על הדרך, אגב, הגדיל השינוי גם את היעילות האנרגטית של הרכבת. כך למשל הפחית השינוי במבנה חזית הקטר את צריכת האנרגיה של רכבת הקליע, ב-15%. בזכות השינוי יכולים היו המהנדסים גם להגדיל את מהירותה בסביבות 10%.
בסופו של דבר, מספרים מהנדסי הרכבת שמאז הפכה עבורם הלמידה מהטבע לעיקרון מוביל ונוכח בכל עבודתם. הם שיפרו בזכותו גם רעשים בגג הרכבת, שיצר מגע הפנטוגרף בכבלי החשמל ומהחיכוך עם האוויר. הפתרון הפעם נלקח מהנוצות המשוננות של דורסי לילה, שמאפשרות להם את המעוף השקט וההכרחי לציד לילי.
קודם כל נכיר את השלדגים - הדייגים של הטבע (עברית):
https://youtu.be/rkoPyafrGZo
כך למדו המהנדסים ביפן מהשלדג איך להקטין את הרעש של רכבת הקליע:
https://youtu.be/poNUiJ7x2CE
תלמידים מסבירים כיצד יישמו את הרעיון ברכבות הקליע:
https://youtu.be/KciBnSf8CmU
רכבות השינקנסן, רכבות הקליע של יפאן:
https://youtu.be/F2q9vXLHrmE
וסרטון מקיף על השלדג ש"לימד" את המהנדסים להנדס:
https://youtu.be/4SY3SX1eDU8?long=yes
מהי רכבת הקליע היפנית?
רכבת הקליע (Bullet Train) היא רכבת מהירה מאד שנוסעת כבר שנים רבות ביפן. רכבות הקליע הגיעו למהירויות של 320 קילומטרים לשעה ויותר.
כיום רכבת הקליע אינה המהירה ביותר ביפאן. בשנת 2014 הושק קו רכבות חדש ומתחרה שבו הרכבות מגיעות למהירות של 500 קילומטרים לשעה. זוהי רכבת ש"צפה על המסילה" בטכנולוגיית הריחוף המגנטית, הידועה בראשי התיבות "מגלב" (MAGLEV).
רכבות הקליע משמשות כבר שנים רבות ברשת הרכבות היפאנית "שינקנסן" (Shinkansen). זוהי רשת הרכבות המהירות שהוצגה ביפאן כבר בשנת 1964.
את השם "רכבות הקליע" קיבלו רכבות השינקנסן בזכות מהירותן הגדולה ובשל הצורה העגולה והמחודדת של הקרון המוביל, שמזכירה צורה של קליע.
הנה רכבות השינקנסן, רכבות הקליע של יפן:
https://youtu.be/F2q9vXLHrmE
רכבת הקליע מגיעה למהירויות גבוהות ושוברת שיא עולמי:
https://youtu.be/41X8-RQm6rc
רק 350 קמ"ש - כך נראות רכבות הקליע ה"איטיות" בסין (עברית):
https://youtu.be/fzzsoTvXHDI
ורכבת הקליע מככבת בקרב הרכבות המהירות בתבל (עברית):
https://youtu.be/LE6cMcxhXY4?long=yes
מה למדו מהנדסי רכבות מהשלדג?
השלדג (Kingfisher) הוא ציפור שמתמחה בלהביט למים ולהמתין לדגים. כשהוא רואה דג, מסתער עליו השלדג ולוקח אותו מהמים. הוא עושה זאת במהירות אדירה וכמעט בלי להתיז מים ברגע הפגיעה בהם, עם הנחיתה מלמעלה. למה זה חשוב? - מיד תבינו...
אולי תתקשו להאמין אבל מהשלדג למדו מהנדסי רכבות כיצד לייצר רכבות מהירות במיוחד. זה קרה כשמהנדס הרכבת יפאני, שהיה גם צפר חובב, צפה בשלדג בעת הצלילה שלו לתוך המים ושם לב למשהו שצפרים רבים ראו, אבל איש לא הבין כמוהו.
הוא שם לב שכניסת השלדג לתוך המים, היא חלקה לגמרי וכמעט ואינה מייצרת גל רעש. השלדג חייב את השקט היחסי הזה, בעת הפגיעה במים. המהנדס החליט לחקור מה מיוחד במבנה גופו של השלדג ושמאפשר לו לשמור על מים שקטים יחסית, למרות שהוא עובר מתווך אחד לאחר, מהאוויר אל המים.
די מהר הוא הבין שהדבר דומה למעבר של רכבת שיוצאת ממנהרה אל האוויר הפתוח. המעבר הזה, במיוחד כשמדובר ברכבות מהירות במיוחד, מייצר חיכוך שמהווה בעיה ואף סכנה במהירויות כה גבוהות, כמו אלה של רכבות הקליע היפאניות. תובנה זו של המהנדס החכם הובילה אותו לחקור את מבנה גופו של השלדג ובמיוחד את צורת המקור שלו ולתכנן מחדש את צורתו של קטר הרכבת על בסיס מקור השלדג. הרכבות הללו מהירות ובטוחות בזכות הלמידה מהשלדג, הרבה יותר.
לשמו זכה העוף הזה כמובן, בזכות דרך השגת המזון שלו - קוראים לו "של-דג" כי הוא שולה מהמים, כלומר מוציא, דגים מתוך המים.
מהנדסי הרכבות שלמדו מהשלדג כיצד לתכנן רכבות שקטות (מתורגם):
https://youtu.be/iMtXqTmfta0
הנה השלדג:
https://youtu.be/1CsyenHROSE
שיטת הציד של השלדג:
https://youtu.be/6YRM0sy3xIY
כך הוא גם לוכד לטאות ובעלי חיים אחרים:
https://youtu.be/laio6NW-PMs
כשהוא צד או לא, השלדג בכל מקרה הוא עוף יפה להפליא:
https://youtu.be/xX9J-lVUQd0
וזה הפך את השלדג ל"נער הפוסטר" של הביומימיקרי:
https://youtu.be/pynSWVdphH4
רכבת קליע
בשנת 1964, כשהוצגה לראשונה רכבת הקליע (Bullet Train) לעולם, היא נחשבה לניצחון ענק של ההנדסה היפנית וההנדסה האנושית בכלל. אבל די מהר הסתבר שהשבחים והמחמאות היו מעט מוקדמים מדי. כשהרכבות הללו החלו לפעול התגלה פגם תכנוני משמעותי שקשור בחיי העיר הגדולה.
הבעיה הייתה עם המנהרות של הרכבות, שעברו מתחת לשכונות רבות בטוקיו ובערי יפן האחרות. מנהלי הרכבת זכו ליותר ויותר תלונות על הרעש הנורא שמייצרת רכבת הקליע, בכל פעם שהיא יוצאת מהמנהרה, במהירויות גבוהות שמעל 320 קילומטר לשעה.
הרעש הזה, של בום המנהרה, נשמע כמו פיצוץ אדיר ובלתי נסבל, במיוחד למי שהתגוררו בשכונות הסמוכות לאותן יציאות של המנהרות, אך גם למי שמתגוררים עד חצי קילומטר מהמקום.
רעשי הפיצוצים הללו לא היו משהו שרכבת אמורה לגרום לתושבי העיר. היה ברור שצעד כמו האטה של רכבת הבולט בתוך מנהרות, הוא לא הפתרון. ממשלת יפן הגדילה וקבעה מגבלת רעש של 70 דציבל, כדי למנוע רמות זיהום רעש נוספות.
ממה נגרם רעש הפיצוץ?
הרעש הזה נגרם מלחץ האוויר שנוצר במנהרה בזמן נסיעת רכבת הקליע. כי בנסיעתה המהירה הרכבת דוחפת אוויר לאורך המנהרה הסגורה. תוך כדי נסיעה מהירה כל כך, היא מגדילה מאוד ובאופן הולך וגובר את לחץ האוויר. כשהיא מגיעה לקצה המנהרה הלחץ הזה משתחרר החוצה בצורה של בום קולי, ממש כמו הבום העל-קולי שגורם מטוס כשהוא עובר את מהירות הקול.
הפתרון נמצא כ-30 שנה אחר כך. זה היה כשאחד המהנדסים שהיה צפר, אייג'י נקטסו, חשב על רעיון - בהשראת הטבע. נקטסו היה, כאמור, צפר חובב ציפורים, שאוהב לצפות בהם בטבע. הוא צפה בשלדגים (Kingfisher), בעת שהם צדים את הדגים שבמים. הוא שם לב שהם מצליחים להפתיע את הדג הניצוד, על אף שהם צוללים למים במהירות גבוהה מאוד.
המהנדס החכם הבין שמבנה המקור המחודד של השלדג הוא שמאפשר לו להכניס את הראש למים, כשהוא בא במהירות עצומה של מעוף אל תוכם, כשהוא לא מתיז יותר מדי מים ולא מחולל רעש שיבריח את הדג. אייג'י נקטסו קיבל השראה ממבנה המקור של השלדג וחשב שניתן ליישם אותו ברכבת ולפתור את נושא הרעש ביציאה מהמנהרות.
לאחר שחקרו את הרעיון הוא ועמיתיו המהנדסים, הם אכן עיצבו מחדש את חזית רכבת הקליע. האף שלה הפך דומה לזה של השלדג, שיפר ובהמשך הציע תוצאות רעש טובות הרבה יותר ודי מהר פתר את בעיית הרעש המעיקה של רכבות שינקנסן (Shinkansen), שמן היפני של רכבות הקליע המהירות.
על הדרך, אגב, הגדיל השינוי גם את היעילות האנרגטית של הרכבת. כך למשל הפחית השינוי במבנה חזית הקטר את צריכת האנרגיה של רכבת הקליע, ב-15%. בזכות השינוי יכולים היו המהנדסים גם להגדיל את מהירותה בסביבות 10%.
בסופו של דבר, מספרים מהנדסי הרכבת שמאז הפכה עבורם הלמידה מהטבע לעיקרון מוביל ונוכח בכל עבודתם. הם שיפרו בזכותו גם רעשים בגג הרכבת, שיצר מגע הפנטוגרף בכבלי החשמל ומהחיכוך עם האוויר. הפתרון הפעם נלקח מהנוצות המשוננות של דורסי לילה, שמאפשרות להם את המעוף השקט וההכרחי לציד לילי.
קודם כל נכיר את השלדגים - הדייגים של הטבע (עברית):
https://youtu.be/rkoPyafrGZo
כך למדו המהנדסים ביפן מהשלדג איך להקטין את הרעש של רכבת הקליע:
https://youtu.be/poNUiJ7x2CE
תלמידים מסבירים כיצד יישמו את הרעיון ברכבות הקליע:
https://youtu.be/KciBnSf8CmU
רכבות השינקנסן, רכבות הקליע של יפאן:
https://youtu.be/F2q9vXLHrmE
וסרטון מקיף על השלדג ש"לימד" את המהנדסים להנדס:
https://youtu.be/4SY3SX1eDU8?long=yes
רכבת הקליע (Bullet Train) היא רכבת מהירה מאד שנוסעת כבר שנים רבות ביפן. רכבות הקליע הגיעו למהירויות של 320 קילומטרים לשעה ויותר.
כיום רכבת הקליע אינה המהירה ביותר ביפאן. בשנת 2014 הושק קו רכבות חדש ומתחרה שבו הרכבות מגיעות למהירות של 500 קילומטרים לשעה. זוהי רכבת ש"צפה על המסילה" בטכנולוגיית הריחוף המגנטית, הידועה בראשי התיבות "מגלב" (MAGLEV).
רכבות הקליע משמשות כבר שנים רבות ברשת הרכבות היפאנית "שינקנסן" (Shinkansen). זוהי רשת הרכבות המהירות שהוצגה ביפאן כבר בשנת 1964.
את השם "רכבות הקליע" קיבלו רכבות השינקנסן בזכות מהירותן הגדולה ובשל הצורה העגולה והמחודדת של הקרון המוביל, שמזכירה צורה של קליע.
הנה רכבות השינקנסן, רכבות הקליע של יפן:
https://youtu.be/F2q9vXLHrmE
רכבת הקליע מגיעה למהירויות גבוהות ושוברת שיא עולמי:
https://youtu.be/41X8-RQm6rc
רק 350 קמ"ש - כך נראות רכבות הקליע ה"איטיות" בסין (עברית):
https://youtu.be/fzzsoTvXHDI
ורכבת הקליע מככבת בקרב הרכבות המהירות בתבל (עברית):
https://youtu.be/LE6cMcxhXY4?long=yes
השלדג (Kingfisher) הוא ציפור שמתמחה בלהביט למים ולהמתין לדגים. כשהוא רואה דג, מסתער עליו השלדג ולוקח אותו מהמים. הוא עושה זאת במהירות אדירה וכמעט בלי להתיז מים ברגע הפגיעה בהם, עם הנחיתה מלמעלה. למה זה חשוב? - מיד תבינו...
אולי תתקשו להאמין אבל מהשלדג למדו מהנדסי רכבות כיצד לייצר רכבות מהירות במיוחד. זה קרה כשמהנדס הרכבת יפאני, שהיה גם צפר חובב, צפה בשלדג בעת הצלילה שלו לתוך המים ושם לב למשהו שצפרים רבים ראו, אבל איש לא הבין כמוהו.
הוא שם לב שכניסת השלדג לתוך המים, היא חלקה לגמרי וכמעט ואינה מייצרת גל רעש. השלדג חייב את השקט היחסי הזה, בעת הפגיעה במים. המהנדס החליט לחקור מה מיוחד במבנה גופו של השלדג ושמאפשר לו לשמור על מים שקטים יחסית, למרות שהוא עובר מתווך אחד לאחר, מהאוויר אל המים.
די מהר הוא הבין שהדבר דומה למעבר של רכבת שיוצאת ממנהרה אל האוויר הפתוח. המעבר הזה, במיוחד כשמדובר ברכבות מהירות במיוחד, מייצר חיכוך שמהווה בעיה ואף סכנה במהירויות כה גבוהות, כמו אלה של רכבות הקליע היפאניות. תובנה זו של המהנדס החכם הובילה אותו לחקור את מבנה גופו של השלדג ובמיוחד את צורת המקור שלו ולתכנן מחדש את צורתו של קטר הרכבת על בסיס מקור השלדג. הרכבות הללו מהירות ובטוחות בזכות הלמידה מהשלדג, הרבה יותר.
לשמו זכה העוף הזה כמובן, בזכות דרך השגת המזון שלו - קוראים לו "של-דג" כי הוא שולה מהמים, כלומר מוציא, דגים מתוך המים.
מהנדסי הרכבות שלמדו מהשלדג כיצד לתכנן רכבות שקטות (מתורגם):
https://youtu.be/iMtXqTmfta0
הנה השלדג:
https://youtu.be/1CsyenHROSE
שיטת הציד של השלדג:
https://youtu.be/6YRM0sy3xIY
כך הוא גם לוכד לטאות ובעלי חיים אחרים:
https://youtu.be/laio6NW-PMs
כשהוא צד או לא, השלדג בכל מקרה הוא עוף יפה להפליא:
https://youtu.be/xX9J-lVUQd0
וזה הפך את השלדג ל"נער הפוסטר" של הביומימיקרי:
https://youtu.be/pynSWVdphH4
