4

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.

Коментари 4
Кирилица:
Фонетична
Имате 2000 позволени символа

* Моля, коментирайте конкретната статия и използвайте кирилица! Не се толерират мнения с обидно или нецензурно съдържание, на верска или етническа основа, както и написани само с главни букви!

4 коментара
 
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

Последни

<p>Зеленски: Украйна ще ограничи дейността им</p>

Зеленски: Украйна ще ограничи дейността на религиозни организации, свързани с Русия

Свят Преди 1 час

Според Зеленски украинската държава ще трябва също да "извърши религиозна експертиза на статута на Украинската православна църква за съществуването на канонична връзка с Московската патриаршия"

Жена загина, след като бе блъсната от две коли в Габрово

Жена загина, след като бе блъсната от две коли в Габрово

България Преди 10 часа

Полицията сваля записи от камери, за да изясни случилото се

Родители отказаха детето им да бъде оперирано с кръв от ваксинирани

Родители отказаха детето им да бъде оперирано с кръв от ваксинирани

Свят Преди 11 часа

Бебето им има тежка стеноза на белодробната клапа

Байдън и Макрон ще подкрепят Украйна толкова дълго, колкото трябва

Байдън и Макрон ще подкрепят Украйна толкова дълго, колкото трябва

Свят Преди 11 часа

Това се казва в съвместно изявление на двамата лидери

Виталий Кличко

Кличко: Запасявайте се с вода, храна и топли дрехи

Свят Преди 11 часа

Той предупреди, че температурата в домовете в Киев може да падне рязко в случай на спиране на електричеството

Радев обсъди въвеждането на еврото с шефа на Еврогрупата Донаху

Радев обсъди въвеждането на еврото с шефа на Еврогрупата Донаху

България Преди 12 часа

Преди дни президентът проведе телефонен разговор и със зам.-председателя на ЕК Валдис Домбровскис

Включват още техниха в издирването на изчезналите рибари

Включват още техниха в издирването на изчезналите рибари

България Преди 12 часа

Все още няма и следа от мъжете, които изчезнаха в язовир Мандра

Откриха още писма бомби след взрива в украинското посолство в Мадрид

Откриха още писма бомби след взрива в украинското посолство в Мадрид

Свят Преди 12 часа

Пратките с експлозиви в Испания пораждат спекулации за украинска връзка

Русия публикува единен списък на чуждестранните агенти

Русия публикува единен списък на чуждестранните агенти

Свят Преди 12 часа

Той включва 493 имена, сред които всички физически и юридически лица

Дончев: ГЕРБ ще предложи правителство, това е наш ангажимент

Дончев: ГЕРБ ще предложи правителство, това е наш ангажимент

България Преди 12 часа

Той посочи, че имат дефинитивно сходство с "Демократична България" в много голяма част от приоритетите и политическите ангажименти

Почина архитектът, проектирал централната гара в столицата

Почина архитектът, проектирал централната гара в столицата

Свят Преди 12 часа

Майнхард фон Геркан е проектирал и берлинското летище "Тегел"

Протест против хартиенaта бюлетина блокира движението пред НС

Протест против хартиенaта бюлетина блокира движението пред НС

България Преди 13 часа

Демонстрантите се заканиха, че ще останат пред парламента, докато депутатите приключат работата с Изборния кодекс

<p>Почина известна френска актриса</p>

Почина френската актриса Милен Дьомонжо

Свят Преди 13 часа

Тя често е била сравнявана с Бриджит Бардо

Радев: „Българската Коледа“ обединява цялото ни общество

Радев: „Българската Коледа“ обединява цялото ни общество

България Преди 13 часа

Държавният глава изказа благодарност към всички участвали в реализирането на инициативата през годините

Как Байдън посрещна Макрон в Белия дом

Как Байдън посрещна Макрон в Белия дом

Свят Преди 13 часа

Президентът на САЩ на френски приветства свободата, равенството и братството