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
Руски петролен танкер достигна Куба

Руски петролен танкер достигна Куба

Свят Преди 1 час

Русия счита за свой дълг да се намеси

Израел приема смъртно наказание за палестинците, убили израелци

Израел приема смъртно наказание за палестинците, убили израелци

Свят Преди 2 часа

Асоциацията за граждански права в Израел подаде петиция до Върховния съд на страната, изисквайки отмяна на закона

Сирийски бази бяха атакувани с дронове

Сирийски бази бяха атакувани с дронове

Свят Преди 3 часа

Дамаск се опитва да остане настрани от регионалната война

Загинал и 8 ранени след стрелба в училище в Аржентина

Загинал и 8 ранени след стрелба в училище в Аржентина

Свят Преди 3 часа

Нападателят е бил задържан след стрелбата

Иран възстанови електроснабдяването в Техеран

Иран възстанови електроснабдяването в Техеран

Свят Преди 4 часа

Това става след атаки срещу енергийната инфраструктура

Украйна се извини на Финландия за атака с дронове

Украйна се извини на Финландия за атака с дронове

Свят Преди 5 часа

Финландия издигна изтребител Ф-18

НАТО прехвана иранска ракета над Турция

НАТО прехвана иранска ракета над Турция

Свят Преди 5 часа

Тя е четвъртата от началото на войната в Близкия изток

,

Хиперреалистичните кукли: Терапия за милиони или странно хоби?

Любопитно Преди 6 часа

Отвъд стряскащия им вид, „reborn“ бебетата се превръщат в глобална индустрия за 630 милиона долара, помагайки при деменция, загуба и психични травми

Историята зад тайните вокали на Памела Андерсън в „Loverboy“ на Марая Кери

Историята зад тайните вокали на Памела Андерсън в „Loverboy“ на Марая Кери

Любопитно Преди 6 часа

Памела Андерсън е тайната беквокалистка в хита „Loverboy“ на Марая Кери от 2001 г. Песента бележи труден период за певицата заради скандал със семпъл, използван от Джей Ло, и намесата на бившия ѝ съпруг Томи Мотола, но днес Марая я обожава

Момиче на 4 години почина в болница в Добрич

Момиче на 4 години почина в болница в Добрич

България Преди 6 часа

Родителите обвиняват лекари

ДПС сезира Сметната палата да провери зам.-министър на МВР

ДПС сезира Сметната палата да провери зам.-министър на МВР

България Преди 6 часа

Според партията Иван Анчев трябвало да напусне управлението на НПО до 19 март

Спортният министър смени ръководството на Тотализатора

Спортният министър смени ръководството на Тотализатора

България Преди 6 часа

След вписването на новите членове на управителните органи, всички дължими плащания следва да бъдат извършени своевременно и в пълно съответствие със законовите изисквания

Ето с колко КЕВР вдигна цената на природния газ

Ето с колко КЕВР вдигна цената на природния газ

България Преди 6 часа

Регулираната цена на синьото гориво у нас е сред най-ниските в Европа

Злато за Ева Брезалиева и медали за Стилияна Николова на Световната купа в София

Злато за Ева Брезалиева и медали за Стилияна Николова на Световната купа в София

България Преди 7 часа

Днес се провежда световната купа по художествена гимнастика в София

Франция поряза амбициите на Северна Македония за промяна на договорите

Франция поряза амбициите на Северна Македония за промяна на договорите

Свят Преди 7 часа

Европейският компромис е европейски документ, а не двустранен македоно-български документ

Иран: Исканията на САЩ за преговори са прекомерни

Иран: Исканията на САЩ за преговори са прекомерни

Свят Преди 7 часа

Багаи: Подложени сме на военна агресия