Jak zbudować smoka – z nauką

Jak zbudować smoka – z nauką

WASHINGTON, D.C. – Jak zbudowałbyś smoka? Może byłby czerwony, czarny lub zielony z błyszczącymi łuskami. Może ślizgać się po ziemi lub wzbić się w powietrze. Zionąłby ogniem, lodem lub pluł jadem.

Ale tak może wyglądać smok. Dla młodego naukowca to nie wystarczy. Jak duży jest smok? Jak duże muszą być skrzydła, aby zwierzę latało? Jak działają jego nogi? Jak wdycha ogień? Z czego są wykonane skale? Może nawet nie żyje, ale mechaniczny smok bzyczał po niebie.

W ubiegłym roku, w ramach procesu oceny talentów Regeneron Science Talent, zadaniem finalistów było zaprojektowanie smoka, przynoszącego naukę do fantazji. W tym corocznym konkursie bierze udział 40 licealnych seniorów z całych Stanów Zjednoczonych, do Waszyngtonu, przez tydzień. (Society for Science & the Public założyło konkurs, a Regeneron – firma, która opracowuje metody leczenia chorób, takich jak rak i alergie – obecnie sponsoruje go, a Society for Science & the Public publikuje także Science News dla studentów i tego bloga.) Finaliści są tutaj, dzielą się swoimi zwycięskimi projektami Science Fair z publicznością i rywalizują o prawie 2 miliony dolarów w nagrodach.

Ale konkurencja nie jest typowa dla nauk ścisłych. Konkurenci mają za zadanie myśleć jak naukowcy i stosować nowe koncepcje naukowe. Aby rzucić okiem na umysły tych utalentowanych młodych naukowców, poprosiliśmy niektórych z tegorocznych 40 finalistów o rozwiązanie problemu smoka. Ci seniorzy z liceum pokazali, że nawet coś tak dzikiego jak smok można zaprojektować z wiedzą naukową i zrozumieniem.
Mamy start

„Kiedy myślę o smoku, myślę o dużej, gadziej istocie o dużych skrzydłach i [która jest w stanie latać” – mówi Benjamin Firester. 18-latek z Hunter College High School w Nowym Jorku N.Y. oparłby swojego smoka na pterozaurie. To typ latającego gada, który żył w czasach dinozaurów. Jego smok, jak mówi, „byłby chudy, miałby bardzo duże skrzydła i puste kości”.

Duże skrzydła pomogłyby zwierzęciu w wygenerowaniu wznoszenia – siła skierowana ku górze, aby uzyskać smoka w powietrzu. Pomogą w tym również puste kości. Sprawią, że smok będzie lżejszy i łatwiej zejdzie z ziemi.

Puste kości są kluczową cechą ptaków i pomagają im latać. 17-letnia Sarah Gao zdecydowała się na „inżynierię biologiczną bardzo dużego ptaka”. Senior w Montgomery Blair High School w Silver Spring, MD, mówi, że połączy DNA – cząsteczki dające instrukcje dla komórek – od starożytnego latającego gada, takiego jak pterozaur z nowoczesnym ptakiem. To, jak wyjaśniła, może wytworzyć duży latający gad.

Ale nie wszystkie smoki, które zaprojektowali finaliści, żyły i oddychały. „Zrobiłem trochę pracy z dronami”, zauważa Muhammad Rahman, lat 17. Jest starszym w Westview High School w Portland w Ore, Muhammad jest inżynierem i postanowił stworzyć mechanicznego smoka. Użyłby zdalnie sterowanych samolotów, aby jego bestia wzleciała w powietrze. „Możesz zrobić smoka [rzeźbę] skrzydłami i poruszać się jak ptak”, mówi, ale to wymagałoby wiele wysiłku. Zamiast tego używałby dronów do podnoszenia, a smocze skrzydła byłyby tylko pozorami. „Inżynieria polega na byciu efektywnym” – mówi. „Chodzi o próbę zrobienia tego, co masz”.
Oddal się

Dowiedzenie się, jak sprawić, by smok ten mógł oddychać, jest trochę mniej proste. Dla jego mechanicznego smoka, Muhammad powiedział, że będzie miał gaz ziemny, który jest używany w niektórych piecach, zapewnia płomień.

Żywy model oddychania ogniem jest nieco trudny do znalezienia, ponieważ nie wiadomo, że istnieje. Jednak to nie powstrzymało Alice Zhang, 17. Starsza z Montgomery Blair High School otrzymała inspirację od bombardierskich chrząszczy. Błędy te łączą dwie substancje chemiczne, gdy są zagrożone. Chemikalia mają wybuchową reakcję, że chrząszcz wystrzeliwuje tylny koniec. „Wziąłbym to i jakoś ułożyłem w jaszczurkę”, mówi. (Wynikowa mieszanka musiałaby wyjść z ust smoka, a nie z drugiego końca).

Sprawdź grę Kotobirynt

Jeśli chcesz prawdziwego płomienia, Benjamin mówi, że metan może być dobrym wyborem. Jest to substancja chemiczna wytwarzana przez zwierzęta, takie jak krowy, gdy trawią pokarm. Smoki mogą wytwarzać metan, on powody, a iskra może spowodować zapłon chemiczny.

Ale nikt nie chce, aby smok został wzniesiony w pochmurny sposób przez własne płomienie. „Wszczepiłbym coś”, co mogłoby wywołać pożar u inżynieryjnego ptaka, mówi Sarah. Płomienie przechodzą przez ognioodporną rurkę wewnątrz smoka, pomagając stworowi uniknąć szwanku.
Pasuje

Gdyby smoki były prawdziwe, musiałyby się zmieścić gdzieś w otoczeniu. Co by jadł? I gdzie on by żył?

Nitya Parthasarathy, 17 lat, jest starszą w Northwood High School w Irvine w Kalifornii. Oparła swojego smoka na dużych jaszczurkach zwanych smokami komodo. Smoki Komodo żyją w zasadzce na zdobycz i oczyszczają zwierzęta, które już zginęły. Ale nie mogą latać. Żeby złapać w powietrze, smok Nityi byłby o wiele mniejszy, jak mówi, „mniej więcej wielkości łysego orła”. Jej smocza dieta również byłaby mniejsza. „Podobnie jak ptaki i gady, może jeść owady”.

Natalia Orłowski, lat 18, również nie rozumie, dlaczego smok musi być duży. „Zbudowałbym małego smoka. Myślę o wielkości mojej dłoni „, mówi senior w High School Garnet Valley w Glen Mills, Penn. Jak wyjaśniła, mały smok nie cierpi z powodu biomagnifikacji – procesu, w którym stężenie substancji chemicznej wzrasta, gdy przemieszcza się w górę łańcucha pokarmowego.

Natalia martwiła się, że najlepszy drapieżnik, taki jak smok, może skończyć z dużą ilością zanieczyszczeń z pożywienia. Te zanieczyszczenia mogą zaszkodzić zdrowiu smoka. Ale malutka nie ucierpiałaby w ten sposób. I nie musiałby też być drapieżnikiem. „Myślę, że to byłby zapylacz” – mówi Natalia. Chciałaby, żeby pomogła zapylać uprawy. Jej smok żył na nektarze i wyglądał jak koliberek.

A takie maleńkie, oddychające ogniem stworzenie przyniesie korzyść uboczną. „Jeśli zaprzyjaźnią się z ludźmi”, zauważa Natalia, „przydadzą się w opiekaniu się s’mores”.

Śledź Eureka! Laboratorium na Twitterze
Słowa mocy

(Aby uzyskać więcej informacji o Power Words, kliknij tutaj)

chrząszcz Rząd owadów znanych jako Coleoptera, zawierający co najmniej 350 000 różnych gatunków. Dorośli mają zazwyczaj twarde i / lub podobne do rogów „przednie skrzydła”, które pokrywają skrzydła używane do lotu.

bioengineer Ktoś, kto stosuje inżynierię do rozwiązywania problemów w biologii lub w systemach wykorzystujących żywe organizmy.

biomagnifikacja Proces, w którym stężenie substancji chemicznej wzrasta, gdy przemieszcza się w górę łańcucha pokarmowego. Zazwyczaj dzieje się tak, gdy gatunek drapieżnika żeruje na ofierze skażonej tą substancją chemiczną.

ptaki Ciepłokrwiste zwierzęta ze skrzydłami, które po raz pierwszy pojawiły się w czasie dinozaurów. Ptaki są ubrane w pióra i wychowują młode z jajek, które wkładają do jakiegoś gniazda. Większość ptaków lata, ale na przestrzeni dziejów pojawiały się sporadyczne gatunki, które tego nie robią.

rak Dowolna z ponad 100 różnych chorób, z których każda charakteryzuje się szybkim, niekontrolowanym wzrostem nieprawidłowych komórek. Rozwój i rozwój nowotworów, zwanych również nowotworami złośliwymi, może prowadzić do nowotworów, bólu i śmierci.

komórka Najmniejsza strukturalna i funkcjonalna jednostka organizmu. Typowo zbyt mały, by go zobaczyć gołym okiem, składa się z wodnego płynu otoczonego membraną lub ścianą. W zależności od ich wielkości, zwierzęta są zbudowane z dowolnego miejsca, od tysięcy do bilionów komórek. Większość organizmów, takich jak drożdże, pleśnie, bakterie i niektóre algi, składa się tylko z jednej komórki.

substancja chemiczna Substancja utworzona z dwóch lub więcej atomów, które jednoczą się (wiążą) w ustalonej proporcji i strukturze. Na przykład woda jest związkiem chemicznym wytworzonym, gdy dwa atomy wodoru wiążą się z jednym atomem tlenu. Jego wzór chemiczny to H2O. Chemiczny może również być przymiotnikiem opisującym właściwości materiałów, które są wynikiem różnych reakcji pomiędzy różnymi związkami.

rozwijać (w biologii) Aby rozwijać się jako organizm od poczęcia przez dorosłość, często ulegając zmianom w chemii, wielkości, a czasem nawet kształcie. (jak w miastach) Konwersja dzikich terenów do społeczności gospodarzy ludzi. Rozwój ten może obejmować budowę dróg, domów, sklepów, szkół i innych. Zazwyczaj drzewa i łąki są wycinane i zastępowane przez konstrukcje lub zadbane podwórza i parki.

digest (rzeczownik: trawienie) Rozbicie jedzenia na proste związki, które organizm może wchłonąć i wykorzystać do wzrostu. Niektóre oczyszczalnie ścieków wykorzystują drobnoustroje do trawienia – lub degradacji – odpadów, aby produkty rozkładu mogły być poddane recyklingowi do wykorzystania w innych miejscach środowiska.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.