计算机揭示蜘蛛网秘密

【美国《科学新闻》周刊１月２１日一期文章】题：计算机揭示蜘蛛网的秘密
围绕着蜘蛛网存在着一些奥秘。一张纤细的蜘蛛网是怎样耗散掉那么多的动能的？它是怎样捕获相对来说巨大无比的投射物而不被撕成碎片的呢？这一秘密主要在像丝一样的材料呢，还是在其精巧的结构？
英国牛津大学的物理学家唐纳德·埃德蒙兹和生物学家弗里茨·福拉尔特以及伦敦欧文·阿勒普伙伴公司的结构工程师洛兰·林使用计算机模型从结构上对一整张蜘蛛网进行分析，研究这些问题。
埃德蒙兹说：“在这项研究中，我们试图了解蜘蛛网是怎样编织成一种能够捕捉飞来物体的结构的。我们采用一种通常用于汽车碰撞试验的计算机程序，并将其用于一个整张蜘蛛网的模型中。这一程序可以让你以种种特殊方式使蜘蛛网形变，然后分析这些形变的效应。”
研究人员在实验室中对单根丝线、这些丝线如何连接起来以及昆虫怎样撞击网进行实验，并将实验数据输入计算机。
埃德蒙兹说：“如果蜘蛛网不能耗散掉飞进网中的昆虫的运动能量的话，虫子要么将网撞破，要么像从蹦床上弹起来那样弹出网外。我们采用这个计算机模型后出乎意料地发现，空气动力阻尼对捕获这些昆虫有极大的影响。整张网在空气中上下来回的飘荡中，运动能量被耗散掉了。”
为了证实他们通过计算机模型的发现，这个３人研究小组在实验室中又再现了模拟实验。福拉尔特说：“我们用小口径炮将泡沫塑料弹丸发射到真的蜘蛛网上，并测量其效果。在这种实验规模上，我们发现空气非常有粘滞性。跟在水里拉绳子的感觉一样。”
科学家还测量了蜘蛛网通过其独特的几何外形平衡压力和张力，将力分布在整个表面的方法。林说，这类信息可能对建造有许多绳索的帐篷状结构建筑物的建筑师有实用价值。