冯大诚的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/fdc1947 交流思想 交流文化

博文

大树的落叶究竟哪一面先着地? 精选

已有 17094 次阅读 2018-11-25 08:20 |个人分类:谈天说地|系统分类:科普集锦| 落叶, 立体形状, 风的影响, 力学, 生物学

大树的落叶究竟哪一面先着地?

深秋初冬,黄河上下、大江南北都落叶飘飘。满地的黄叶虽然有些萧瑟,不过也很壮观,只是给清洁工们带来了巨大的工作量,让这些平日就很辛苦的工人更增加了劳累。

前几天,一位博友写博文说从网上“度”到,树叶落地,人们看到的大多数是落叶的反面,似乎叶子的正面落地可能性更大。人们的解释都是是叶子的正面结构致密,反面松弛,而致密的一面密度大,“更重一点”,反面疏松则“轻一些”。重的一面先着地,似乎天经地义。这位朋友于是很高兴,认为由此学到了知识。

正好我几年来也一直想写落叶落地的问题,因为问题不是那么简单,定量的描述需要作一些麻烦的统计,所以一直拖着没有动笔。听这位朋友说网上有人讨论,就也去查了一下。用关键词“落叶、正反面”去“度”了一下,果真几乎“舆论一律”,都如上面那位博友见到了那样去解释。甚至还有正规的纸质媒体报道,某“博导”在“分析化学”课堂上以此为例教育“X山学堂”的学生遇事要多观察、多思考。他说:“如果仔细观察,90% 的落地树叶是背面朝上”,其理由也是上面所说的叶子正面致密、反面疏松。

是不是因为叶子的两面密度不一样,一面重一面轻就会直接导致“重的”一面会朝地?显然不是。对于我们日常见到的秋天的落叶,叶子的大小与厚薄相比,显然不在一个数量级上。对于叶子下落时的受力状况作分析时,叶子的厚薄基本上可以不考虑。

为了最简单地说明这个问题,我做了一个简单的实验。找来一片叶子,把它剪小,剪成24小块,把它撒落在地,看究竟那一面朝着地面。之所以要这样做,是可以避免室外树叶落地时风的影响。而且,由于叶子剪小后,每一小片基本上可以算是平面,排除了叶子立体形状的干扰,更可以看清楚叶子两面密度对下落过程的影响,这里,厚薄对于面积的比例比较完整的叶子还会略微大一点。如果剪小后,两面密度的大小对于落地面的影响无足轻重,那么,更可以说明整张叶子落地时,正反两面密度的差别不是影响哪一面先落地的原因。

我的实验结果是这样的,总共飘了三次,叶子小片正面朝下与反面朝下的比例分别是:10:14,13:11,11:13,加起来是34:38。正反两面着地的可能性相差不大。这个结果与随便找一些纸片洒落在地没有实质性的差别。实验结果说明,叶子小片两面的密度差别,对于叶片的落地面没有直接的影响。

因此,如果叶子是像纸片那样接近于平面,那么它的落地面应当是基本上正反面各一半。当然,实际上落叶都并不是平面状的。影响落叶哪一面落地的原因正是叶子的立体形状。

在树叶离开树枝下落的过程中,一般都是凸出的一面朝下。这样,在下落的时候,叶子受到的阻力较小。在无风或风很小的情况下,我们能够看到,一些树叶较大的高大树种,树上的落叶凸面向下,左右摇摇晃晃而落地的过程。这样,落到地上,接触地面的应当是叶子的凸出面,如果,凸出面是正面,那么就是背面朝上。如果凸出面是背面,那么正面朝上。

有人说了,那为什么我们见到的叶子有很多是凸出面朝上呢?很简单,那是落地之后,被风刮翻过来的。

需要指出的是,如果叶柄较为长大,那么在下落的过程中,有时候也要考虑叶柄的作用,因为叶柄受到的阻力较小,较为长大的叶柄更容易处在落叶的最下方。而很多情况下,叶柄与叶面还有一个较大的角度,这时候,叶柄就更会影响到落叶下落时哪一面先着地。下面是一片普通的杨树落叶

 

容易看出,此叶的背面略微凸出,而叶柄偏向于背面一侧。这样,我们可以预期,此类树落叶的时候,如果风较小,落地的时候将是叶子正面朝上的可能性更大一些。

我家后面就有这样一棵树,我前两年就拍摄过一张地面落叶的照片。

 

从照片可见,正面朝上的落叶略多于背面朝上的。这与网上传说的“基本上都背面朝上”是不符合的。而背面朝上的,也有一些是落地后被风吹翻过去的。

你怎么知道是风吹翻过去的呢?为了证实这个说法。我想到了学校里面有一条小河,河边上的水基本上不流动,而当河边大树的叶子落到水面上之后,风就吹不动它了。所以,水面上的叶子的正反面,就应当是叶子落地时的状况。下面就是在河边水面上的落叶的照片

 

   从上面两张照片上可以看得很清楚,绝大多数的这种杨树叶是正面朝上的。这正是从树上落下的情况,基本上排除了落地之后风刮的影响。

正如上面所说的,叶子的立体形状决定叶子下落时正反两面哪一面先落地。不同树种的叶子,先落地的一面也可能不同

由此可见,所谓“落叶下落着地后基本上背面朝上”是一个错误的结论,一个缺乏观察的以讹传讹的错误命题。而企图用叶子两面密度不同来解释这个不靠谱的所谓“结论”是十分可笑的。

当然,把这种以讹传讹的“理论”作为启发学生观察和思考的话题放到较为优秀的大学生的课堂上,还杜撰出“90%”这样的定量的概念,更是误人子弟了。我们做教师的,要十分警惕这种在课堂上信口开合,把不准确的甚至不正确的信息随便乱说的不良现象。

每一个人的知识范围总是有限的,我猜测,最早用叶子两面的结构性质来解释叶子的下落过程的,可能是学生物的朋友。他们对于叶子结构的了解很是内行,于是就信手拿来解释关于叶子的下落问题。殊不知,叶子下落的过程却是一个力学过程,生物学的知识只能确定叶子的形状(这可是一个极其复杂的问题)。在处理落叶的过程时,来考察叶子的内部结构,是知识用错了地方。




https://blog.sciencenet.cn/blog-612874-1148093.html

上一篇:杂说“做”与“作”
下一篇:划拳
收藏 IP: 39.78.130.*| 热度|

38 刁承泰 钟定胜 郑永军 尤明庆 苏德辰 朱晓刚 赵建民 魏焱明 武伟伟 武夷山 吕洪波 戎可 王从彦 刘钢 张晓良 王先恺 柳林涛 赵丽莹 张勇 张珑 李巍 黄永义 何海 周春雷 刘忠波 赵涛 徐义贤 李学宽 郭景涛 鲍海飞 鲁学星 姚伟 刘光银 杨顺楷 刘全慧 zjzhaokeqin liyou1983 ljxm

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (34 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-4-25 14:40

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部