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
Протест пред НАТФИЗ: Аз не съм семестриална такса, аз съм студент

Протест пред НАТФИЗ: Аз не съм семестриална такса, аз съм студент

България Преди 6 часа

Студентите са подкрепени и от целия факултетен съвет на факултет "Екранни изкуства"

Арест на общински служител, липсва асфалт от път в Ардино

Арест на общински служител, липсва асфалт от път в Ардино

България Преди 6 часа

Става въпрос за еднолентов път между селата Седларци и Жълтуша

Автомобил помете пешеходец край Самоводене

Автомобил помете пешеходец край Самоводене

България Преди 8 часа

В резултат на инцидента, движението по пътя в съответния участък е временно преустановено

ЕС наложи санкции на руски учени за отравянето на Алексей Навални

ЕС наложи санкции на руски учени за отравянето на Алексей Навални

Свят Преди 8 часа

Много вероятната причина за смъртта на Навални е отравяне с епибатидин

Глобиха чужденци, влезли в едно от Седемте рилски езера

Глобиха чужденци, влезли в едно от Седемте рилски езера

България Преди 9 часа

На чужденците са съставени актове за установяване на административно нарушение

София, Пловдив Бургас и Варна подадоха кандидатури за „Евровизия 2027“

София, Пловдив Бургас и Варна подадоха кандидатури за „Евровизия 2027“

България Преди 10 часа

Конкурсът преминава във следваща фаза - оценка на кандидатурите

ГДБОП разби канал за антики с ценности за над 120 000 евро

ГДБОП разби канал за антики с ценности за над 120 000 евро

България Преди 10 часа

Двамата заподозрени са били арестувани при опит за осъществяване на сделка

Кризата в Русия ескалира, спряха продажбите на бензин за гражданите в Новоросийск

Кризата в Русия ескалира, спряха продажбите на бензин за гражданите в Новоросийск

Свят Преди 11 часа

Украинските удари принудиха Русия да внася бензин от страни като Индия

Как да проверите новия размер на пенсията си

Как да проверите новия размер на пенсията си

Парите ни Преди 11 часа

Видео обяснява стъпките в електронния портал след осъвременяването от 1 юли

Снимката е илюстративна

По-страшна от Холивуд: Запознайте се с Титанобоа – 1-тонната змия, властвала над Амазония

Свят Преди 11 часа

Дълга колкото самолет и тежка колкото кола, праисторическата чудовищна змия е поглъщала цели крокодили

Пуснаха под домашен арест водача на джета край Ахелой

Пуснаха под домашен арест водача на джета край Ахелой

България Преди 11 часа

По време на съдебното заседание стана известно, че на надуваемия атракцион първоначално са се качили петима израелски туристи

Кръстиха новородено момиче на Ерлинг Холанд

Кръстиха новородено момиче на Ерлинг Холанд

Свят Преди 11 часа

Голът на нападателя вдъхновил бащата Бярте да преосмисли избора на име за дъщеря си

Заплаха от супертайфун над териториите на САЩ в Тихия океан

Заплаха от супертайфун над териториите на САЩ в Тихия океан

Свят Преди 11 часа

Днес Бави се намира на 1223 км източно от Гуам

Отстъпките се връщат на имотния пазар

Отстъпките се връщат на имотния пазар

Парите ни Преди 12 часа

Над половината продавачи вече правят компромис с цената, но най-често в рамките на 2 до 10%