4

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.

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
Трюдо: Канада ще продължи търговската война със САЩ

Трюдо: Канада ще продължи търговската война със САЩ

Свят Преди 6 часа

Трюдо: Нашата цел остава премахването на тези мита, всички мита

Обрат, Тръмп маха повечето мита за Мексико

Обрат, Тръмп маха повечето мита за Мексико

Свят Преди 6 часа

Тръмп: Това споразумение е в сила до 2 април

Дете е с опасност за живота, след като беше блъснато от възрастен шофьор в Мездра

Дете е с опасност за живота, след като беше блъснато от възрастен шофьор в Мездра

България Преди 7 часа

Пробите на шофьора за алкохол и наркотици са отрицателни

Пожар в притвора на църквата „Св. Богородица“ в Сливен

Пожар в притвора на църквата „Св. Богородица“ в Сливен

България Преди 8 часа

Огънят е тръгнал от късо съединение

„Спартан“ транспортира болно дете от Германия

„Спартан“ транспортира болно дете от Германия

България Преди 8 часа

В 17.08 ч. самолетът се приземи на летище „Васил Левски“

Путин: Русия няма да отстъпи

Путин: Русия няма да отстъпи

Свят Преди 9 часа

Путин: Трябва да изберем вариант за мир, който ще бъде подходящ за нас

Масов бой пред кметството в Белград

Масов бой пред кметството в Белград

Свят Преди 10 часа

До втори сблъсък, този път между полиция и граждани

ЦИК изпрати спешно писмо до Конституционния съд

ЦИК изпрати спешно писмо до Конституционния съд

България Преди 11 часа

Матева: Молим в спешен порядък да бъде върнат отговор от КС

<p>&quot;Възраждане&quot; събира подписи в ЕП, за да осъди &quot;репресиите&quot; срещу нея</p>

"Възраждане" събира подписи в Европейския парламент, за да осъди "репресиите" срещу нея

България Преди 11 часа

Групата в Европейския парламент е събрала 20 подписа

Тръмп поискал бързи избори за президент в Украйна

Тръмп поискал бързи избори за президент в Украйна

Свят Преди 11 часа

Украинската опозиция каза на САЩ, че не иска избори във война

Арестуваният за убийството на Тупак Шакур - "Невинен съм, имам алиби"

Арестуваният за убийството на Тупак Шакур - "Невинен съм, имам алиби"

Свят Преди 11 часа

"Не съм го направил", каза 61-годишният Дейвис своето първо телевизионно интервю

Русия отхвърли предложение за примирие в Украйна

Русия отхвърли предложение за примирие в Украйна

Свят Преди 12 часа

Захарова: Абсолютно неприемливо

Тревога в Москва: Това е заплаха за Русия

Тревога в Москва: Това е заплаха за Русия

Свят Преди 12 часа

Лавров сравни Макрон с Наполеон и Хитлер

ЦИК иска информация за санкционираните председатели на СИК

ЦИК иска информация за санкционираните председатели на СИК

България Преди 12 часа

Видеозаписи липсват от над 40 секционни комисии

<p>Марко Рубио шокира с кръст на челото</p>

Държавният секретар на САЩ Марко Рубио шокира с кръст на челото по време на интервю

Любопитно Преди 12 часа

Появата на Рубио с кръст на челото е свързана с Пепеляна сряда

Регионалният министър: Санирането няма да спре

Регионалният министър: Санирането няма да спре

България Преди 12 часа

Държавата дава 2,5 млрд. лв.