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.

Коментари 4
Кирилица:
Фонетична
Имате 2000 позволени символа

* Моля, коментирайте конкретната статия и използвайте кирилица! Не се толерират мнения с обидно или нецензурно съдържание, на верска или етническа основа, както и написани само с главни букви!

4 коментара
 
- Пешо, чух, че папагалът ви е умрял. От какво? - От мъкааа, жената не му даваше дума да каже.
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

Последни

Веселото приключение в „All Inclusive” започва тази вечер по NOVA

Веселото приключение в „All Inclusive” започва тази вечер по NOVA

Любопитно Преди 4 минути

Семействата се отправят на почивка в с. Баня в петия сезон на любимия комедиен сериал

<p>Радев: Компромис с нашата сигурност не трябва да допускаме</p>

Радев: Не трябва да допускаме компромис с нашата сигурност и способност да защитим дома си

България Преди 51 минути

Това заяви президентът в словото си на Националното тракийско поклонение в Маджарово

<p>Могат ли бившите наемници на &quot;Вагнер&quot; да променят ситуацията&nbsp;в Украйна</p>

Могат ли бившите наемници на "Вагнер" да променят ситуацията на бойното поле в Украйна

Свят Преди 2 часа

Какво гласи заключението на Института за изследване на войната

Тежка катастрофа с автобус в Турция, има жертви и ранени

Тежка катастрофа с автобус в Турция, има жертви и ранени

Свят Преди 2 часа

Произшествието е станало близо до град Мерзифон

Млад мъж бе убит в Пазарджик, издирват извършителя

Млад мъж бе убит в Пазарджик, издирват извършителя

България Преди 2 часа

Криминалистите са установили самоличността на нападателя, който е 18-годишен жител на областния град

Румъния отчете възможно неоторизирано навлизане във въздушното ѝ пространство

Румъния отчете възможно неоторизирано навлизане във въздушното ѝ пространство

Свят Преди 3 часа

Засеченият сигнал е по маршрут към град Галац

Енергийният министър покани на среща протестиращите, те отказаха

Енергийният министър покани на среща протестиращите, те отказаха

България Преди 3 часа

Те заявяват, че няма да отстъпят от исканията си

Колко опасен е новият вариант на COVID-19, проф. Кантарджиев обясни

Колко опасен е новият вариант на COVID-19, проф. Кантарджиев обясни

Теми в развитие Преди 3 часа

Той прогнозира, че грипът ще е в пика си през месеците ноември и декември

Очаква ни слънчев уикенд, какви ще са температурите

Очаква ни слънчев уикенд, какви ще са температурите

България Преди 5 часа

Временни увеличения на облачността ще има над планинските райони от Южна България

Необичайно горещо време в Испания и Португалия

Необичайно горещо време в Испания и Португалия

Свят Преди 6 часа

На места температурата превиши 35 градуса по Целзий

<p>300 млн. евро за субсидии в Германия свършиха за ден</p>

300 млн. евро за субсидии в Германия свършиха за ден

Технологии Преди 6 часа

Програмата за субсидиране на зареждане на електромобили с ток от соларни системи е спрямо след 24 часа

Firefox ще работи по-добре с приложенията на Google

Firefox ще работи по-добре с приложенията на Google

Технологии Преди 6 часа

Новата версия на браузъра идва с оптимизирани системи

<p>Значителен ръст на заразените с COVID-19 у нас</p>

COVID-19: 253 нови случая за последното денонощие у нас

Теми в развитие Преди 6 часа

Няма починали сред потвърдените заразени

<p>Двама загинали при катастрофа с училищен автобус във Великобритания</p>

Катастрофа с училищен автобус във Великобритания, загинаха шофьорът и 15-годишно момиче

Свят Преди 6 часа

Toй е пътувал в конвой с други автобуси по редовен маршрут

Пожарникари спасиха испанска студентка край Търново

Пожарникари спасиха испанска студентка край Търново

България Преди 14 часа

За случая съобщиха от районната служба по пожарна безопасност и защита на населението

Андрей Трошев

Путин назначи човек от Вагнер за нов отговорник на доброволческите отряди в Украйна

Свят Преди 15 часа

Трошев е пенсиониран военен, който играе водеща роля във "Вагнер" от създаването ѝ през 2014 г. и е подложен на санкции от Европейския съюз заради ролята си в Сирия като изпълнителен директор на групата