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
Верижна катастрофа на АМ „Тракия“ край Стара Загора, размина се без пострадали

Верижна катастрофа на АМ „Тракия“ край Стара Загора, размина се без пострадали

България Преди 3 минути

Четири автомобила се сблъскаха на 166-ия километър в посока София, движението в района остава нормално

Моторист пострада тежко край Соколския манастир, превозен е с хеликоптер до "Пирогов"

Моторист пострада тежко край Соколския манастир, превозен е с хеликоптер до "Пирогов"

България Преди 9 минути

36-годишният мъж е паднал в дере при слизане от Соколския манастир по време на мотосъбор

Путин: Русия няма да се примири с неонацизма в Украйна

Путин: Русия няма да се примири с неонацизма в Украйна

Свят Преди 1 час

Руският президент обвини Киев в героизация на нацистки фигури и засегна проблема с горивата в Русия

Бунт в център за мигранти край Серес; 35 души избягаха след сблъсъци с полицията

Бунт в център за мигранти край Серес; 35 души избягаха след сблъсъци с полицията

Свят Преди 1 час

Властите са арестували 17 от избягалите, а мащабната операция по издирването на останалите продължава

Зеленски: Путин запазва намеренията си за офанзива към Киев и Чернигов

Зеленски: Путин запазва намеренията си за офанзива към Киев и Чернигов

Свят Преди 2 часа

Киев обяви готовност за преговори за прекратяване на ударите срещу енергийната и селскостопанската инфраструктура

11-годишно дете е с опасност за живота след падане с електрическа тротинетка край Берковица

11-годишно дете е с опасност за живота след падане с електрическа тротинетка край Берковица

България Преди 2 часа

Пострадалото момче е със счупен череп и е транспортирано по спешност в болница "Пирогов" в София

Иранският президент призна, че страната преминава през "много трудности"

Иранският президент призна, че страната преминава през "много трудности"

България Преди 3 часа

Иранското правителство продължава да е изправено пред протести и недоволство заради икономическата ситуация

Холивуд се сбогува с актриса от Gilmore Girls и La La Land

Холивуд се сбогува с актриса от Gilmore Girls и La La Land

Свят Преди 3 часа

Ливайн започва професионалната си актьорска кариера около 50-годишна възраст и участва в десетки сериали и филми

Скот Каан на 50: Филмите, сериалите и каузите на холивудската звезда

Скот Каан на 50: Филмите, сериалите и каузите на холивудската звезда

Любопитно Преди 3 часа

Синът на Джеймс Каан изгражда собствена кариера с роли в „Бандата на Оушън“ и „Хавай 5-0“

Украински дронове поразиха втори склад на „Озон“ в Русия

Украински дронове поразиха втори склад на „Озон“ в Русия

Свят Преди 4 часа

Над 300 души са евакуирани, а работата в логистичния център в Оренбургска област е спряна

Мъртва риба по поречието на река Одер в района на Брисков-Финкенхерд, Източна Германия

Тонове мъртва риба изплуваха в полски канал заради отровно водорасло

Свят Преди 4 часа

Рибата умира в Гливицкия канал, а властите спряха два шлюза, за да ограничат разпространението на водораслото

Володимир Зеленски

Володимир Зеленски: Русия планира да мобилизира още 300 000 души след септемврийските избори

Свят Преди 5 часа

Украинският президент смята, че Москва може да мобилизира още стотици хиляди мъже и през 2027 г.

Възстановено е движението на АМ "Тракия" в посока София

Възстановено е движението на АМ "Тракия" в посока София

Свят Преди 5 часа

Движението между 26-и и 27-и километър бе временно ограничено заради запалена растителност

КРС, Комисия за регулиране на съобщенията

Бившият шеф на КРС за заглушителя в „Драгалевци“: Само GPS сигналът е бил заглушен

България Преди 6 часа

Мобилните комуникации и Wi-Fi са работили нормално, докато GPS сигналът е бил смутен

,

Силни бури в Балтика взеха две жертви и оставиха стотици хиляди без ток

Свят Преди 6 часа

Мощните ветрове и проливните дъждове предизвикаха наводнения и нарушиха транспорта в Литва и Латвия

<p>Край на евтиното еспресо в Италия: Кафето удари рекордни цени</p>

Еспресото в Италия е поскъпнало с около 25% за пет години

Парите ни Преди 6 часа

Пескара, Парма, Бари и Неапол са сред местата с най-сериозен ръст на цените през последните пет години