Д окато най-бързият човек на планетата достига скорост от 10 км/ч във водата, а най-бързата подводница – 80 км/ч, то рибата меч съвсем спокойно достига 100 км/ч по време на лов.

Как рибите плуват толкова бързо?

Този на пръв поглед семпъл въпрос тормози научната общност повече от пет десетилетия. През 2018 г. екипът на Тингю Мин от Изследователския център за компютърни науки в китайската столица Пекин дава отговор на този въпрос, изработвайки най-достоверния до този момент модел за движението на рибите.

До тогава общността била разделена между две основни теории.

Първата е предложена през 1952 г. от физика Джефри Тейлър, а втората – през 1960 г. от математика Джеймс Лайтхил. Ключовата разлика между двете се състои в генерираната от животното сила, която според авторите на тези теории обяснява механизма на самото плуване.

Според Тейлър тази сила е съпротивителна, която действа в обратна посока на движение на тялото, но пък е директно свързана със скоростта. Според Лайтхил става дума за реактивна сила, която действа в обратна посока на силата на действие и има общо с ускорението. Тази разлика може и да изглежда минимална, но е ключова за разбирането на движението на рибите и неговото изкуствено възпроизвеждане.

Теорията на Тейлър, още позната като теорията на съпротивителната сила, смята, че импулсът произлиза от интеракцията между повърхността на тялото на рибата с водата. Водата е вискозна течност и поради това тя предизвиква съпротивление на движението. Идеята на Тейлър е, че кожата на рибата, която е разделена на много дребни сегменти, генерира съпротивление, но, тъй като всеки един сегмент предизвиква раздвижване на водата, съпротивлението е по-голямо в перпендикулярна посока на тялото отколкото успоредно на него. Резултатът е импулс в успоредна посока, тоест направо.

Теорията на Лайтхил е малко по-сложна. Нека си представим една топка, която се движи под водата. Вискозитетът на водата в този случай предизвиква появата на малки блокчета течност, които се влачат, образувайки вихри, които пък се движат в обратна посока на тази, в която се мести топката. Вследствие на това ставаме свидетели на явление, познато от динамиката на течностите като улицата от вихри на Карман. В една естествена среда биха се появили много и различни по размер вихри.

В този модел вихрите се въртят по следите на топката, генерирайки сила или импулс, така че тя се помества. Във физиката съществува закон, който гласи, че в една затворена система (в която не действат външни сили) сумата от линейните импулси е винаги константа. Поради тази причина, за да се запази общото количество на линейните импулси, тази сила се извлича от самото изместване на топката, което я кара да губи скорост.

Това е причината подводниците да се нуждаят от мощни ядрени двигатели, за да могат да се движат с висока скорост на големи разстояния, преодолявайки вискозитета на водата. Рибите обаче са способни да се възползват от същия този принцип в своя полза. С помощта на опашката си те променят позицията на вихрите и по този начат генерират сила в обратната посока на движението си. Резултатът е сила, която „побутва“ рибата като един двигател, формиран от комбинираното действие на малките вихри. Този тип сила е позната в науката като реактивна сила.

Източник: istock/GuliverImages

За да проверят коя от двете теории е по-достоверна, Тингю Мин и неговият екип създават триизмерен компютърен хидродинамичен модел за две риби: плувци от типа на змиорките и плувци от типа на скумрията и рибата тон. Първият тип огъва цялото си тяло, докато се движи, докато вторият вид огъват само задната си половина. Екипът използва реални данни за движението на рибите за изработката на своите модели и по този начин пресмята генерираната сила за всеки един от видовете.

Този толкова прецизен модел показва, че и двете теории са верни: според вида риба и включително според частта на тялото на рибата, върху която се фокусираме, важи описанието на едната или другата теория. Например, и за скумрията, и за змиорката, съпротивителните сили са най-важни в средата на тялото, но реактивните сили са решаващи в близост до опашките.

Изследването на китайските учени показва, че придвижването на рибите е много по-сложно от това, което сме предполагали, и то е също толкова трудно да бъде възпроизведено по изкуствен начин. Въпреки че изследванията в тази насока са все още в начална фаза, те са една добра теоритична основа за бъдещето развитие на по-бързи подводници и на по-ефикасни подводни превозни средства, които да направят изследването на океаните не толкова инвазивно и замърсяващо околната среда.

Когато си умен-дразнят те тъпите. Когато си тъп-умните. А когато не си се наспал-всичките.
Прочети целия
Обратно в сайта X

ДОСТЪП ЗА ЛОГНАТИ ПОТРЕБИТЕЛИ За да пишете, оценявате или докладвате коментари, моля логнете се в профила си.

  1. Запомни ме
забравена парола Полетата маркирани с * са задължителни
Полето Потребителско име не трябва да е празно.
Полето E-mail не трябва да е празно.
Полето Парола не трябва да е празно.
Полето Повторете паролата не трябва да е празно.
  1. Декларирам, че съм се запознал с Общите условия за ползване на услугите на Нетинфо.
Полетата маркирани с * са задължителни
Простреляха мъж с електрошок в Пернишко

Простреляха мъж с електрошок в Пернишко

България Преди 17 минути

Пострадалият е без опасност за живота

Регионалният министър отстрани ръководството на пътното управление в Плевен и разпореди проверка на АПИ

Регионалният министър отстрани ръководството на пътното управление в Плевен и разпореди проверка на АПИ

България Преди 36 минути

Предприетите действия са във връзка с високата концентрация на катастрофи край Телиш

Катастрофа в Старозагорско, загина 30-годишен мъж

Катастрофа в Старозагорско, загина 30-годишен мъж

България Преди 1 час

Колата се е качила на тротоара и се е блъснала последователно в паркиран лек автомобил и крайпътно дърво

Кръщелникът на кралица Елизабет II почина на 79 години

Кръщелникът на кралица Елизабет II почина на 79 години

Свят Преди 1 час

Лорд Чарлз О'Хейгън, служил като паж на Нейно Величество, почина след нараняване на главата

<p>Какво е състоянието на бебето, лекувано от менингококова инфекция в Пловдив</p>

Подобрява се състоянието на бебето, лекувано от менингококова инфекция в Пловдив

България Преди 1 час

Във вторник е направена контролна пункция, от която резултатите са много добри, няма наличие на инфекция, съобщиха от РЗИ - Пловдив

<p>Япония с предупреждение за &bdquo;мегаземетресение&ldquo;</p>

Япония издаде предупреждение за „мегаземетресение“ с 300 000 жертви

Свят Преди 1 час

Най-голямото регистрирано земетресение в Япония през март 2011 г. предизвика цунами, при което загинаха или изчезнаха около 18 500 души

Снимката е илюстративна

"Без аналог в света": Руски танк се заплете в бодлива тел и остана там

Свят Преди 2 часа

Цената на този танк е около 4,5 млн. долара

<p>Кошмарен круиз: Над 230 души се заразиха с норовирус</p>

Кошмарен круиз: Над 230 души се заразиха с норовирус

Свят Преди 2 часа

Корабът е изолирал засегнатите и е приложил санитарни мерки за ограничаване на огнището

Гърция се готви за мощен удар на природата - извънредно предупреждение за проливни дъждове

Гърция се готви за мощен удар на природата - извънредно предупреждение за проливни дъждове

Свят Преди 2 часа

Има предупреждение, че над страната ще се изсипят проливни дъждове, а лошото време няма намерение да отстъпва поне до края на седмицата

Нови правила за рецептите

Нови правила за рецептите

България Преди 2 часа

Те създават реален риск от забавяне на обслужването в аптеките, предупредиха фармацевти

Международно злато и сребро за българско вино

Международно злато и сребро за българско вино

Любопитно Преди 2 часа

Научете повече в статията

Намериха 34 кг кокаин в камион в района на "Дунав мост" при Видин

Намериха 34 кг кокаин в камион в района на "Дунав мост" при Видин

България Преди 2 часа

Шофьорът е задържан, той е български гражданин

Снимката е илюстративна

Река Огоста заля пътя край "Попов мост"

България Преди 2 часа

В село Говежда има подаден сигнал за наводнен приземен етаж от къща

<p>&quot;Страшен момент&quot; за Скалата - самолетът му&nbsp;аварира по време на полет</p>

Частният самолет на Дуейн "Скалата" Джонсън аварира - "Стисках палци да се приземим!"

Свят Преди 3 часа

Частният самолет на звездата претърпя механичен проблем по време на полет