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
Снимката е илюстративна

Американската армия планира масивно увеличение в използването на дронове

Свят Преди 1 час

В Украйна и Черно море дроновете променят начина, по който се водят войните

,

Зеленски: Сделката за полезните изкопаеми е първият резултат от срещата с Тръмп

Свят Преди 1 час

Зеленски каза още, че сделката за полезните изкопаеми отваря пътя за модернизиране на промишлеността в Украйна

,

Какво предвижда споразумението между САЩ и Украйна

Свят Преди 2 часа

То беше подписано след дълги преговори и обрати

Нетаняху: Разбиването на „Хамас“ е по-важно от освобождаването на израелските заложници

Нетаняху: Разбиването на „Хамас“ е по-важно от освобождаването на израелските заложници

Свят Преди 4 часа

„Върховната цел е победата над враговете ни и ще я постигнем“, заяви още той

Майк Уолц и заместникът му напускат след скандала „Сигналгейт“

Майк Уолц и заместникът му напускат след скандала „Сигналгейт“

Свят Преди 4 часа

Президентът Доналд Тръмп публично подкрепи Уолц след избухването на скандала „Сигналгейт“

,

Преговорите между Иран и САЩ се отлагат, обяви Оман

Свят Преди 4 часа

Оман играе посредническа роля в дипломатическия процес

Вучич от Маями: Малък съм в сравнение с Тръмп, ЕС се чуди как да ме накаже

Вучич от Маями: Малък съм в сравнение с Тръмп, ЕС се чуди как да ме накаже

Свят Преди 5 часа

Вучич също така заяви, че ще напусне политиката сам, а не защото някой ще го свали от власт

.

Гърция арестува мъж за шпионаж в полза на Русия

Свят Преди 5 часа

Изглежда, че заподозреният е снимал, записвал и разпространявал материали с военно значение в продължение на поне шест месеца

,

Агата Кристи "ще води" курс по творческо писане с помощта на AI

Любопитно Преди 6 часа

Обучението включва ИИ, изображения и възстановени аудиозаписи, пресъздаващи думи на авторката

д

От днес декларираме коли, купени от чужбина

България Преди 6 часа

Тези стоки се използват често в схеми за данъчни измами

Камала Харис с остра критика към Тръмп в първата си голяма реч след напускането на поста

Камала Харис с остра критика към Тръмп в първата си голяма реч след напускането на поста

Свят Преди 7 часа

Тя обвини американския президент, че е изоставил в американските идеали

,

Нова Зеландия е връхлетяна от разрушителни ветрове, проливни дъждове, сняг и високи вълни

Свят Преди 7 часа

В района на столицата около 1000 домакинства нямат ток

Най-търсените умения и професии в България и Европа през 2025 г.​

Най-търсените умения и професии в България и Европа през 2025 г.​

Пари Преди 8 часа

Технологичният напредък, демографските промени и преходът към зелена икономика оформят новите правила

Какво става в Украйна, Русия се опитва да навлезе в Днепропетровска област

Какво става в Украйна, Русия се опитва да навлезе в Днепропетровска област

Свят Преди 8 часа

Регионът се намира западно от Донецка област и северно от Запорожка и Херсонска област

Снимката е илюстративна

Първото изображение от най-големия слънчев телескоп в света улови Слънцето с невиждани детайли

Любопитно Преди 8 часа

Снимката е първата, направена от новия видимо регулируем филтър на Слънчевия телескоп на Националната научна фондация на САЩ „Даниел К. Инуйе“.

Транспортна стачка блокира Гърция

Транспортна стачка блокира Гърция

Свят Преди 8 часа

Препоръчва се шофьорите да избягват централните части на Атина и Солун