壁虎能飞檐走壁的原因是什么(壁虎为什么能轻松地飞檐走壁)

壁虎是我们非常熟悉的一种生物,它能够在墙上随意行走,似乎完全不把重力放在眼里。那么它是如何实现这个操作的呢?在解密之前,肯定会有很多读者以为壁虎之所以能够爬在房顶上,那是因为它们的脚上有很多吸盘,在吸盘的作用下将壁虎的四只脚固定在墙上。如果你是这么认为的话,那么你就错了。

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刚开始,人类也一直是这么认为,但直到1965年,美国科学家鲁道夫•鲁伊瓦尔利用扫面电子显微镜对壁虎的脚掌进行扫描,却并没有发现吸盘的存在,也并不存在人们所猜测的钩子,而看到的是无数根细小的微米级的刚毛。

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壁虎脚掌上的刚毛

那么这些感刚毛是如何作用在物体上产生作用力的呢?下面将进行详细分析。

壁虎脚掌刚毛与物体作用原理

壁虎脚掌上的刚毛的主要组成是蛋白质,与我们的毛发类似,名为β-角蛋白。这些刚毛非常细小,在微米级别,并且在这些刚毛的末端还分叉出很多更加细小的纤毛,达到纳米的级别。在壁虎的脚爬在墙面上时,这些纤毛末端会非常的贴近墙面上的分子,从而产生“范德瓦尔斯力”,这种的产生与墙面是否光滑没有关系,因此,壁虎无论是在光滑的玻璃还是粗糙的树干上都能够行走自如。

范德华力如何产生?

范德华力产生的原因又分为三种:取向力、诱导力和色散力。

不同分子由于结构不一样,因此分子之间产生作用力的原理就会不一样。分子分为极性分子与非极性分子,极性分子指的是正负电荷中心不重合的分子。假如我们把这种分子想象成一根长条,那么就相当于两边带有不同的电荷,我们把这种称为偶极。两个偶极子在电磁力的作用下会转动,并相互吸引,于是形成相互作用力,这种力称为取向力。两个极性分子之间的力就是取向力。

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偶极子之间的相互作用力

其它的两种力事实上原理差不多,诱导力是极性分子与非极性分子的作用力,这是因为极性分子在靠近非极性分子时,由于电场的影响会导致非极性分子的电子发生偏移,就好像起了一个“诱导”作用,“诱导”之后它们之间又产生了作用力。

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最后一个色散力则是非极性分子与非极性分子之间的力。虽然非极性分子的正负电荷中心是重合的,但是电子在不断的运动,在某个时刻总是会存在电荷中心的偏移,因此总是会在瞬间产生偶极,偶极之间又产生作用。

这就是分子之间的作用力,分子之间的作用力与两个分子之间的距离有关。

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知道了什么是分子之间的作用力,我们就能更好的理解壁虎与墙面的作用原理了。由于壁虎脚掌极其细的纤毛可以非常的接近墙壁表面分子,形成分子之间的作用力,在这个作用力下,壁虎能轻松的趴在墙壁上。

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那么这么多纤毛吸附在墙壁上,壁虎是如何实现快速行走的呢?这就与壁虎纤毛的又一结构有关。壁虎纤毛的末端是由斜切面构成的。斜切面的结构可以增大切面的应力,因此可以快速的松开,从而能够让壁虎快速的行走。

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所以壁虎的“飞檐走壁”并不是你想象中的“吸盘作用”或钩子钩住,而是利用分子之间的作用力产生的“吸力”,以上就是关于壁虎为何在墙上能够行走自如的科学解释,如果想了解更多有趣科学知识,欢迎关注。

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