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
САЩ спират военната помощ за европейски съюзници

САЩ спират военната помощ за европейски съюзници

България Преди 24 минути

Програмата, известна като Секция 333, ще бъде спряна напълно от следващата фискална година

ЕК глоби "Гугъл" с близо 3 млрд. евро

ЕК глоби "Гугъл" с близо 3 млрд. евро

България Преди 2 часа

"Гугъл" съобщи, че ще обжалва санкцията

САЩ с нов военен аташе в България

САЩ с нов военен аташе в България

България Преди 4 часа

Той беше посрещнат от министъра на отбраната Атанас Запрянов

Катрин, херцогинята на Кент

Най-възрастният член на британското кралско семейство, Катрин, херцогинята на Кент, почина на 92 години

Свят Преди 4 часа

Херцогинята на Кент – от бляскави кралски задължения до скромен живот като учител по музика

<p>Зафиров: Не съм говорил с Путин и Ким Чен-ун</p>

Зафиров: Нямам никакво намерение да подавам оставка

България Преди 4 часа

Зафиров: Никакви реплики не съм разменял с Путин и Ким Чен-ун

Снимката е илюстративна

„Ще умра ли сега?“ - 8-годишната Яна гасне пред очите на майка си, докато светът мълчи

Свят Преди 4 часа

В обсадена Газа едно дете се бори за живот, докато бюрокрацията спира спасението му

Удар за Киър Стармър: Анджела Рейнер подаде оставка след данъчен скандал

Удар за Киър Стармър: Анджела Рейнер подаде оставка след данъчен скандал

Свят Преди 4 часа

Стармър каза, че Рейнер ще „остане важна фигура в нашата партия“ и ще „продължи да се бори за каузите, за които толкова страстно се грижи"

Простреляха жена в монтанското село Благово

Простреляха жена в монтанското село Благово

България Преди 5 часа

Нападателят се издирва

"Тесла" предлага на Илон Мъск до 1 трилион долара "компенсационен пакет"

"Тесла" предлага на Илон Мъск до 1 трилион долара "компенсационен пакет"

Свят Преди 5 часа

Планът, който подлежи на одобрение от акционерите, предвижда редица амбициозни цели.

Ловец срещна очи в очи черната пантера край Шумен

Ловец срещна очи в очи черната пантера край Шумен

България Преди 5 часа

Животното се изправило в цял ръст срещу него, в непосредствена близост

Това са задържаните за побоя над ст. комисар Кожухаров

Това са задържаните за побоя над ст. комисар Кожухаров

България Преди 5 часа

Няма промяна в състоянието на шефа на полицията в Русе

Пет шокиращи факта за живота на Джорджо Армани

Пет шокиращи факта за живота на Джорджо Армани

Любопитно Преди 6 часа

Емблематичният дизайнер почина на 4 септември, оставяйки своята следа в света на модата

<p>Русия&nbsp;отиде&nbsp;при &quot;най-дълбокия, най-мрачен Китай&quot;</p>

Тръмп: Русия отиде при "най-дълбокия, най-мрачен Китай"

Свят Преди 6 часа

"Изглежда, че изгубихме Индия и Русия", написа Тръмп

Нападнаха с брадва инспектори по труда при проверка на заведение

Нападнаха с брадва инспектори по труда при проверка на заведение

България Преди 6 часа

Инспекторите по труда са установили четири лица, работещи без трудов договор

Пожар в хотел в Арбанаси

Пожар в хотел в Арбанаси

България Преди 6 часа

Причините за произшествието тепърва ще се изясняват

Внимание, шофьори! Над 370 нарушения за средна скорост за 12 часа

Внимание, шофьори! Над 370 нарушения за средна скорост за 12 часа

България Преди 7 часа

Законът за измерване на средната скорост влиза в сила от 00:00 ч. на 7 септември