Curious Kids to seria wydawnictwa The Conversation, która daje dzieciom w każdym wieku szansę uzyskania odpowiedzi na pytania dotyczące świata od ekspertów. Wszystkie pytania są mile widziane: Ty lub osoba dorosła możecie je wysłać – wraz z imieniem, wiekiem i miejscowością, w której mieszkasz – na adres [email protected]. Nie będziemy w stanie odpowiedzieć na każde pytanie, ale zrobimy, co w naszej mocy.
Jak to się dzieje, że pajęczy jedwab tak łatwo się łamie, skoro jest mocniejszy od stali? – George, lat 10, Hethersett, Wielka Brytania.
Dziękuję za pytanie, George – prosta odpowiedź brzmi, że pajęczy jedwab łatwo się łamie, ponieważ jest naprawdę, naprawdę, naprawdę cienki. Nić w sieci pająka ogrodowego ma zaledwie 0,003 milimetra średnicy – to ponad 20 razy cieńsza niż włos z twojej głowy.
Jest jednak jeszcze kilka spraw, które musimy rozwikłać, by przekonać się, jak mocny jest jedwab pająka w porównaniu ze stalą.
Stal jest materiałem zwanym stopem, co oznacza, że jest to mieszanina metali. Głównym metalem w stali jest żelazo. Inne metale są dodawane do żelaza, w zależności od tego, co chcesz, aby stal robiła.
Na przykład, noże i widelce są wykonane z nierdzewnej stali, która nie rdzewieje. Aby ją wytworzyć należy zmieszać żelazo i chrom.
Ale może chciałbyś mieć stal, która jest naprawdę mocna, żebyś mógł z niej robić budynki i dźwigi. Wtedy trzeba by zmieszać żelazo z całą masą różnych metali, w tym z tytanem i wanadem.
Ale istnieją jeszcze mocniejsze stale. Twój rower może być zbudowany z czegoś, co nazywa się stalą maraging i jest zrobione z żelaza, niklu, kobaltu, molibdenu, tytanu i aluminium.
Różne jedwabie pająków
Jedwab jest zupełnie innym materiałem niż stal. W rzeczywistości jest to białko – ten sam materiał, z którego zbudowane są włosy i paznokcie.
Używamy stali do różnych zadań, a pająki używają jedwabiu do różnych rzeczy. I tak jak nasza stal, pająki potrzebują różnych jedwabi do różnych zadań.
Spójrzmy na wspólnego europejskiego pająka ogrodowego: to urocze stworzenie przędzie piękne, okrągłe pajęczyny, używając dwóch rodzajów jedwabiu.
Szprychy sieci wykonane są z jedwabiu draglinowego. Jest on mocny i lekko rozciągliwy, co oznacza, że dobrze nadaje się do wykonania głównych podpór sieci.
Reszta sieci jest zrobiona z jedwabiu flagowego, który jest mniej mocny, ale bardzo elastyczny, więc jest naprawdę dobry w absorbowaniu wstrząsów, gdy wielka mucha rozbija się o sieć.
Ale mistrzem konstruktorów świata pająków jest pająk Darwina. Wytwarza on ogromne pajęczyny, wielkości stołu kuchennego.
Czasami są one zawieszone na drzewach z jedwabnymi nićmi, które ciągną się przez rzeki. Aby upewnić się, że te pajęczyny pozostaną na swoim miejscu, pająk używa super mocnych nici jedwabiu.
Teraz przeprowadziłem pewne obliczenia, bazując na tym, co naukowcy wiedzą o wytrzymałości tych różnych materiałów, aby porównać stal z jedwabiem pająka i zobaczyć, jak bardzo są wytrzymałe.
Zwycięska sieć
Wyobraźmy sobie, że mamy nić z każdego materiału, która ma grubość około jednego milimetra – to mniej więcej szerokość główki szpilki. Kto mógłby na nich zawisnąć, zanim by się zerwały?
Najsłabszy jest jedwabny sznur flagowy: dziesięcioletnia dziewczynka prawdopodobnie mogłaby się na nim huśtać, ale nic cięższego.
Następna jest stal o wysokiej wytrzymałości, która byłaby w porządku, gdyby powiesił się na niej szympans.
Jedwab draglinowy utrzymałby małego dorosłego – jak Spiderman.
Jedwab pająka z kory Darwina jest następny, pękłby, gdyby cokolwiek większego niż panda próbowało się na niego wspiąć.
I wreszcie, goryl mógłby się dobrze bawić dyndając na milimetrowej grubości nici z maraging steel.
Co oznacza, że niektóre z najmocniejszych stali są w rzeczywistości twardsze niż mistrzowskie pajęcze jedwabie. To wstyd, ale nie wszystko jest stracone dla pająków: pamiętaj, że niektóre z ich jedwabi są wciąż mocniejsze niż niektóre stale.
Więcej artykułów Curious Kids, napisanych przez ekspertów akademickich:
-
Jak niemowlęta uczą się mówić? – Ella, lat dziewięć, Melbourne, Australia.
-
Nasze świnki morskie mają ciemne oczy. Dlaczego my mamy białe oczy? – Rhoswen, w wieku trzech lat, Bristol, Wielka Brytania.
-
Po co są gnidy?! – Connie, lat dziewięć, Nambour, Australia.