Дизайн природы

В физике с помощью физических закономерностей, которые доказываются в эксперименте и формулируются на математическом языке («языке функций»), изучаются механические явления с использованием различных физических моделей (например, материальная точка, абсолютно твёрдое тело и др.) — упрощённых схем, конструкций реальных объектов с сохранением важных, т. е. характерных свойств.

«Инструменты» физики позволяют объяснять явления природы, стремясь к балансу качественного и количественного описания в других науках (биология, химия, география и т. д.).

Природа как естественный дизайнер (от англ. design — проектировать, задумывать), «специалист по удачному проектированию объектов» предоставляет нам различные образцы функциональности и гармоничности в живой природе, демонстрируя принцип — «проверять алгеброй гармонию» (из трагедии А. С.\(~\)Пушкина «Моцарт и Сальери» (\(1832\)): «...Поверил я алгеброй гармонию...»).

В природе существует определённая иерархия животных по степени их эффективности передвижения (обозначим «Э»). Эффективность передвижения животного (или транспортного средства) — отношение его массы к кинетической энергии, которая затрачивается при прохождении/пролёте/проезде/проплыве единицы длины (\([Э]=1 \ \frac{кг·м}{Дж}\)). Для оценки величины эффективности передвижения принимается, что кинетическая энергия конкретного животного / транспортного средства является неизменяющейся величиной.

Сделай прогноз относительно места нахождения в таблице \(1\) животного или транспортного средства, заполнив в таблице пропуски и выбрав все верные пояснения для обоснования выбора.

Таблица \(1\). Эффективность передвижения животных / транспортных средств

| № п/п | ВИД ЖИВОТНОГО ИЛИ

ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА | \(Э\) (\(\frac{кг·м}{Дж}\)) |
| --- | --- | --- |
| \(1\) | Взрослый человек на велосипеде | 1,500 |
| \(2\) | Лосось | 0,600 |
| \(3\) | | 0,420 |
| \(4\) | Лошадь | 0,400 |
| \(5\) | | 0,310 |
| \(6\) | Автомобиль | 0,290 |
| \(7\) | Голубь | 0,250 |
| \(8\) | Овца | 0,240 |
| \(9\) | Собака | 0,160 |
| \(10\) | Реактивный самолёт | 0,160 |
| \(11\) | | 0,080 |
| \(12\) | | 0,060 |
| \(13\) | | 0,020 |
| \(14\) | | 0,004 |
Варианты ответов:

Колибри

Кит

Взрослый человек на кресле-коляске

Шакал

Пчела

Мышь

Вертолёт

Взрослый человек-пешеход

Пони

ПОЯСНЕНИЯ

• При разделении всех видов по трём выборкам (\(1\) — наземный вид «с колесом», \(2\) — наземный вид «без колеса» и \(3\) — летающий вид) согласно числовым данным таблицы видно, что эффективность передвижения животного или транспортного средства увеличивается по мере увеличения массы движущихся объектов или при наличии колёсного транспорта
• Эффективность передвижения для плавания выше, чем для полёта, что обусловлено формой животного или транспортного средства (например, колёсный транспорт), которая уменьшает трение при движении в среде (воздухе или воде) и, соответственно, затраты энергии на работу силы трения
• При разделении всех видов по трём выборкам (\(1\) — наземный вид «с колесом», \(2\) — наземный вид «без колеса» и \(3\) — летающий вид) согласно числовым данным таблицы видно, что эффективность передвижения животного или транспортного средства уменьшается по мере увеличения массы движущихся объектов или при наличии колёсного транспорта
• Форма животного или транспортного средства (например, колёсный транспорт), которая уменьшает трение при движении в среде (воздухе или воде) и, соответственно, затраты энергии на работу силы трения, обуславливает, что эффективность передвижения для полёта выше, чем для плавания