Wenn wir einen Vogel fliegen sehen, so können wir uns allemal ein
ungefähres Bild von seiner bei diesem Fluge zu leistenden
Kraftanstrengung verschaffen. Je langsamer die Flügelschläge erfolgen,
und je geringer ihr Ausschlag ist, desto weniger Arbeit wird der Flug
dem Vogel verursachen. Wenn der Vogel gar mit stillgehaltenen Flügeln
segelt oder kreist, so werden wir annehmen müssen, daß seine
Muskelthätigkeit dabei eine verschwindend kleine ist.
Aber auch einen ungefähren Zahlenwert für die Flugarbeit der Vögel
können wir ohne Schwierigkeiten erhalten. Wir können die Flügelschläge
zählen, welche vom Vogel in der Sekunde gemacht werden; wir können uns
die Kenntnis vom Gewichte des Vogels und von der Form seiner
ausgebreiteten Flügel verschaffen; wir können aus letzterer auch auf die
ungefähre Lage desjenigen Flügelpunktes schließen, an welchem die
Mittelkraft des hebenden Luftwiderstandes angreift, und nach
Feststellung des Flügelausschlages den ungefähren Hub dieses
Luftwiderstandscentrums in Metern gemessen angeben.
Durch unsere Sinneswahrnehmungen an einem fliegenden Vogel können wir
daher mit einem gewissen Grad von Genauigkeit die Fliegearbeit
herleiten, welche in der Überschrift »Der sichtbare Kraftaufwand der
Vögel« genannt ist.
Es sei angenommen, was ja annähernd der Fall ist, daß der Vogel die
Flügel gleich schnell hebt und senkt, daß also für die Flügelaufschläge
in Summa dieselbe Zeit verbraucht wird als zu den Niederschlägen. Es sei
ferner angenommen, daß der Flügelaufschlag verschwindend wenig auf
Hebung und Senkung des Vogels einwirkt und auch verschwindend wenig
Muskelarbeit erfordert. Die Fliegearbeit des Vogels besteht dann nur im
Herunterschlagen der Flügel, und nur die hierbei pro Sekunde
zurückgelegte relativ zum Vogel gemessene Wegstrecke des
Luftwiderstandscentrums ist für die Rechnung in Anschlag zu bringen.
Wenn der Vogel G kg wiegt, wird beim Flügelaufschlag diese Kraft ihn
herunterdrücken, denn sie wirkt während dieser Zeit allein auf den
Vogel. Damit der Vogel aber beim Flügelniederschlag sich wieder
ebensoviel hebt, wie er beim Flügelheben sank, muß auch beim
Flügelniederschlag eine Kraft von G kg hebend auf den Vogel wirken. Der
Vogel muß daher durch Niederschlagen seiner Flügel einen nach oben
wirkenden Luftwiderstand erzeugen von der Größe 2G, damit nach Abzug
seines Gewichtes G noch ein G als Hebewirkung übrigbleibt. Nur so ist
der Vogel, welcher ohne zu steigen und ohne zu sinken fliegt, im
Gleichgewicht zu denken.
In Wirklichkeit geschieht der Flügelaufschlag der Vögel, wie die
Beobachtung lehrt, etwas schneller wie der Niederschlag. Dadurch würde
der hebende Luftwiderstand etwas kleiner als 2G sein dürfen. Läßt man
ihn jedoch für die überschlägliche Rechnung zunächst in dieser Größe, so
hat man ein Äquivalent für die jedenfalls geringe, aber immerhin noch
vorhandene Arbeitsleistung beim Aufschlag der Flügel.
Die beim Flügelniederschlag vom Vogel zu überwindende Kraft ist mithin
in der Größe von 2G in Anschlag zu bringen, und die während des
Niederschlages auf den Vogel wirkenden Kräfte sind durch Fig. 3
dargestellt.
[Illustration: Fig. 3.]
Diese Widerstandskraft ist nun vom Vogel auf der Ausschlagsstrecke des
Druckcentrums so oft in der Sekunde zu überwinden als Flügelschläge in
der Sekunde gezählt wurden, und dieses giebt den zweiten Faktor des
Produktes, aus dem sich der pro Sekunde zu leistende Kraftaufwand
zusammensetzt. Nennen wir die Ausschlagsstrecke s, und werden n
Flügelschläge pro Sekunde gemacht, so ist der sekundliche Widerstandsweg
n × s und die sekundliche Arbeitsleistung
A = 2G × n × s.
Ein Beispiel möge dies erläutern:
Ein 4 kg schwerer Storch macht 2 Flügelschläge in der Sekunde und der
Flügelausschlag beträgt im Centrum des Luftwiderstandes etwa 0,4 m.
Es ist also für den Storch G = 4; n = 2; s = 0,4. Er braucht daher
ungefähr den Kraftaufwand A = 2 × 4 × 2 × 0,4 = 6,4 kgm, also noch nicht
den zehnten Teil einer Pferdekraft.
Es ist ganz lehrreich, auf diese Weise die ungefähre Kraftleistung
verschiedener Vögel zu berechnen. Man wird finden, daß dieselbe viel
geringer ist, als man im allgemeinen annimmt.
Gewährt nun diese Art der Berechnung zunächst auch nur einen ungefähren
Überschlag der Kraftleistung, so ist doch einzusehen, daß sich der so
erhaltene Wert nicht viel von dem wirklichen Kraftaufwand der Vögel
unterscheiden kann.