2021-09-21 18:17:07

Neue Mathe-Formel berechnet Ei-Form

Seit Jahrtausenden sucht man vergeblich nach einer Formel, die das Ei perfekt beschreibt. Auch der Wissenschaftler Albrecht Dürer versuchte sich an Berechnungen. Doch nun ist es Mathematikern gelungen, eine universell gültige Formel für die typische Eiform zu entwickeln. 

“Kein Ei gleicht dem anderen. “ Ist eine bekannte Redewendung, die bisher jeden Wissenschaftler an den Rand der Verzweiflung gebracht hat, wenn es um die Berechnung eines Eis geht. Denn die Schwierigkeit ist, eine Universalformel zu finden, die zu allen Ei-Formen passt. Dies ist nun gelungen, indem die Forscher die bisherigen Ansätze um eine weitere Gleichung ergänzten, die den Grad des konischen Zulaufens am spitzen Ende beschreiben kann.

Vier Mathe-Formeln für Ei-Berechnung nötig

Das Ei zählt zu den interessantesten Erfindungen der Natur, denn es bietet einem Embryo genügend Platz und ist gleichzeitig klein genug, um durch den Körper der Mutter ausgeschieden zu werden. Ein Ei ist so stabil, dass es selbst starken äußeren Belastungen standhält. 

Doch trotz seiner Bedeutung fehlte eine mathematische Formel, die alle Eigenschaften eines Eis perfekt beschreibt. In der Regel werden vier geometrische Formen genutzt, um ein Ei zu beschreiben: der Kreis, die Ellipse, das Oval und das Pyriforme, das den Grad des konischen Zulaufens am spitzen Ende beschreibt. Doch insbesondere dieses Spitzzulaufen ist je nach Vogelart unterschiedlich. 

Valeriy Narushin vom ukrainischen Umweltforschungsinstitut und seine britischen Kollegen erklären: “Alle bisherigen Formeln haben das Problem, dass sie zwar eiähnliche Formen in Architektur und Kunst beschreiben können, aber nicht die Vielfalt echter Eier”. Denn für das Pyriforme fehlte bislang eine passende Mathe-Formel.

Eine Mathe-Formel für alle Varianten

Das fehlende Element in der Mathe-Formel haben nun Narushin und seine Kollegen ergänzt. Mit der neuen Formel lassen sich alle Varianten der Ei-Form auf Grundlage von vier Messwerten beschreiben. Diese sind: Eilänge, maximale Breite, sowie den Abstand zwischen maximaler Breite und halber Länge des Eis, und schlussendlich jenen Wert, der sich ergibt, wenn man vom Durchmesser ein Viertel der Länge vom spitzen Ende abzieht.

EiformelSo sieht die Universalformel für die Eiform aus.

© Narushin et al./ Annals of the New York Academy of Sciences

Setzt man diese Werte in die Mathe-Formel ein, lässt jedes beliebige Ei damit mathematisch beschreiben – egal wie rund, elliptisch oder birnenförmig dieses ist. 

Mathe-Formel für das Ei vielseitig anwendbar

Für ihre Studie haben Narushin die Mathe-Formel praktisch an den Eiern mehrerer Vogelarten überprüft. Das Ergebnis: Die mithilfe der neuen Formel gezeichneten Ei-Formen stimmten nahezu perfekt mit den realen Formen dieser Vogeleier überein.Die Forscher meinen zu dem Ergebnis: “Unsere Formel kann demnach theoretisch jedes Vogelei beschreiben, das in der Natur existiert.Damit haben wir erstmals eine universelle Gleichung für die Bestimmung der Ei-Konturen gefunden.”

Laut den Wissenschaftlern eröffnet diese Formel neue Möglichkeiten der Anwendung in den Biowissenschaften, der Agrarwissenschaft, der Technik, der Architektur und der Materialforschung. „Diese universelle Formel kann in einer ganzen Reihe fundamentaler Disziplinen genutzt werden“, so das Team.

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