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.

– Г-жо, може ли да отида до тоалетната? – Можеш, но ще пропуснеш урока. – Добре, ще рискувам бъдещето си за настоящето.
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
Приеха в болница, гладуващата майка от Нови сад

Приеха в болница, гладуващата майка от Нови сад

Свят Преди 5 часа

Тя е майка на една от 16-те жертви на трагедията в сръбския град, станала миналата година

Израел е категоричен – никакви турски войски в Газа

Израел е категоричен – никакви турски войски в Газа

Преди 6 часа

Израел по-рано изрази резерви към желанието на Турция да играе роля в следвоенна Газа

Протест в София, искат оставката на главния прокурор

Протест в София, искат оставката на главния прокурор

България Преди 9 часа

Ситуацията пред Съдебната палата е спокойна, а протестът протича мирно

Тежки лишения очакват съквартирантите в Big Brother

Тежки лишения очакват съквартирантите в Big Brother

Любопитно Преди 9 часа

Обитателите на най-обсъжданата къща в България остават без храна, завивки и топла вода

Таен саботаж в новия епизод на “Игри на волята”

Таен саботаж в новия епизод на “Игри на волята”

Любопитно Преди 9 часа

Кои ще са първите номинирани воини тази седмица?

Педофили ловуват деца онлайн в България

Педофили ловуват деца онлайн в България

България Преди 10 часа

Министърът на труда и социалната политика Борислав Гуцанов настоява за законодателни промени

Издирват изчезнал младеж от Добрич

Издирват изчезнал младеж от Добрич

България Преди 10 часа

Той е в неизвестност от 10 ноември

Сериозни нарушения в хоспис в Черноморец

Сериозни нарушения в хоспис в Черноморец

България Преди 10 часа

По-рано служители на лечебното заведение излязоха на протест

Комисията по енергетика преодоля ветото на Радев

Комисията по енергетика преодоля ветото на Радев

България Преди 11 часа

Депутатите гласуваха на извънредно тази вечер

Второ силно земетресение удари Кипър днес

Второ силно земетресение удари Кипър днес

Свят Преди 11 часа

Епицентърът му е на 15 км северно-североизточно от град Пафос

Нов скандал с Тръмп и Епстийн в САЩ

Нов скандал с Тръмп и Епстийн в САЩ

Свят Преди 12 часа

Епстийн твърди, че Тръмп е прекарал значително време с една от жертвите му

„Животът им е пълен ад“ – снаха на британското кралско семейство с откровени признания

„Животът им е пълен ад“ – снаха на британското кралско семейство с откровени признания

Любопитно Преди 12 часа

Лейди Фредерик Уиндзор признава, че изпитва съчувствие към членовете на кралската фамилия

Зеленски поиска уволнения в правителството на Украйна

Зеленски поиска уволнения в правителството на Украйна

Свят Преди 12 часа

Зеленски: Сега е много трудно за всички в Украйна

Обвиниха лекаря, прегазил куче в София

Обвиниха лекаря, прегазил куче в София

България Преди 13 часа

Гръбнакът на кучето е бил строшен

<p>Президентската кампания на Марин льо Пен виси на косъм заради съдебна забрана</p>

Марин льо Пен няма да се кандидатира за президент, ако съдът потвърди забраната ѝ за участие в избори

Свят Преди 13 часа

Кандидатката на крайната десница обяви, че ще предаде щафетата на своето протеже Жордан Бардела