Uneori, răspunsurile la unele dintre cele mai dificile probleme cu tehnologia pot fi găsite în natură. Cercetătorii care speră să proiecteze submarine mai manevrabile și mai eficiente din punct de vedere al consumului de combustibil iau semne de la înotul unic și elegant.
Oamenii de știință de la Universitatea Harvard și Universitatea de la Buffalo studiază cum se mișcă intepăturile, inclusiv modul în care aparent fără efort corpurile rotunde și aplatizate ale peștilor se răsfrâng prin apă. Noua cercetare ar putea inspira dezvoltarea submarinelor de ultimă generație fără pilot pentru explorarea oceanelor, eforturi de curățare sau misiuni de salvare.
"Majoritatea peștilor își bagă cozile pentru a înota. Înotul unui stingray este mult mai unic, precum un steag în vânt", a declarat Richard Bottom, student absolvent de inginerie mecanică la Universitatea din Buffalo, într-un comunicat. [Galerie de imagini: Catalogul creaturilor ciudate ale mării]
Bottom și colegii săi au folosit algoritmi complexi implicați în dinamica calculelor de fluid pentru a cartografia modul în care apa curge în jurul vieții, înotând stingrays. Modelele 3D au identificat tiparele regiunilor de fluid învârtite cunoscute sub numele de vârtejuri care se formează de-a lungul stingrays-urilor pe măsură ce se propulsează prin apă.
În special, oamenii de știință au introdus zero pe așa-numitul vortex de extremitate, care este vortexul din fața unui obiect în mișcare. Pe măsură ce înțepăturile înoată, vârtejurile creează câmpuri de presiune favorabile pe corpul lor - presiune scăzută pe față și presiune mare pe spate - care îi ajută să-i împingă înainte în apă.
Acest fenomen a fost studiat la păsări și insecte zburătoare, dar Bottom și colegii săi consideră că aceasta este prima dată când vortexul de vârf a fost studiat în locomoția subacvatică.
Pentru insecte, vortexul de vârf este unul dintre cele mai importante mecanisme implicate în generarea impulsului necesar zborului. Și, întrucât mișcările prin aer și apă se bazează pe proprietăți similare, înțelegerea modului de funcționare a acestor vârtejuri este importantă pentru dezvoltarea unei game variate de vehicule în mișcare.
"Privind natura, putem învăța de la ea și putem veni cu noi modele pentru mașini, avioane și submarine", a declarat Iman Borazjani, profesor asistent de inginerie mecanică și aerospațială la Universitatea de la Buffalo, într-un comunicat. „Dar nu doar imităm natura. Vrem să înțelegem fizica care stă la baza utilizării viitoare în inginerie sau proiectări centrale”.
Cercetătorii vor prezenta rezultatele lor la cea de-a 66-a reuniune anuală a Diviziei Societății Fizice Americane de dinamică a fluidelor pe 24 noiembrie, în Pittsburgh, Pa.
Borazjani și Bottom intenționează să-și extindă cercetările studiind schimbările în mișcare între diferite tipuri de intepături.
Urmați Denise Chow pe Twitter @denisechow. Urmați WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook. Articolul original despre știința în direct.
Oamenii de știință utilizează dinamica fluidelor pentru a studia modul în care înotul zgârieturilor, pentru a proiecta submarinele mai agile și mai eficiente din punct de vedere al consumului de combustibil.