Počasi in hitro, vendar ne besno: Raziskovalci spremljajo, kako ptice, ribe gredo s tokom | 2020

Vsebina:

Anonim

"Nekaj ​​čudovite fizike deluje v šolah in jatah, pri čemer vsak posameznik ustvarja val v tekočini, medtem ko" deskava "na valu, ki ga je zapustil njegov sosed," pravi Leif Ristroph, docent na Courant Institute of Mathematical Sciences na NYU ki je vodil študijo.

Študija, ki se pojavlja v reviji Nature Communications , uporablja inovativno metodologijo - tisto, ki posnema neskončno velike šole ali jate v mejah laboratorija v New Yorku.

Raziskovalna ekipa je ustvarila robotsko "šolo", v kateri so plavalci 3D-tiskana plastična krila, ki plavajo in plavajo okoli vodnega rezervoarja. Opozoriti je bilo, da so krila plavala v krožnih orbitah, podobnih vrtinčastim rezilom ventilatorja ali helikopterja, tako da se vsak premika v toku, ki ga ustvarijo vsi v svojih prejšnjih orbitah. S premikanjem v krožnem gibanju, s čimer se vzpostavi in ​​se odzove na lastno budnost, lahko majhno število krilkov posnema neskončno dolgo polje.

Pri merjenju premikov te šole so raziskovalci ugotovili, da se plavajoči plavalec premika z natančno določeno hitrostjo plavanja, večje skupine pa imajo dve hitrosti. V "prvi prestavi" vsak plavalec sledi isti poti skozi tekočino in gre s pretokom, ki ga je ustvaril njegov sosed na zgornjem toku, in šola kot celota plava počasi. "Druga prestava" je hiter način, s katerim se posamezne lopute izenačijo s svojim sosedom in proti toku, s katerim naleti.

Raziskovalci so nato izvedli računalniške simulacije, da bi razumeli več o teh različnih hitrostih. Njihovi rezultati so pokazali, da počasnejši prvi način prihrani energijo, potrebno za plavanje, in je zato idealna za križarjenje ali selitev, medtem ko hitrejša druga prestava porabi več energije, vendar bi bila koristna za hitre pobegne pred plenilci.

Skupina svoje ugotovitve vidi kot primerne za aerodinamiko jat ptic, pri čemer voda nadomešča vodo kot pretoke, ki jih je treba peljati.

Poleg tega ugotavljajo, da rezultati omogočajo boljše razumevanje načel vodnega in zračnega toka - znanja, ki bi ga lahko izkoristili čolni in letala, da bi učinkoviteje zajemali energijo iz oceanskih valov ali atmosferske turbulence.