• Thursday June 27,2019

Tajna za brzinu dupina za dupine

Anonim

Dio "Zahvale" znanstvenog rada obično je dobar lijek za nesanicu - samo popis imena suradničkih znanstvenika i agencija za financiranje. Dakle, što je američki nacionalni tim za plivanje u priznanju novog članka o dupinima?

Izgleda da naš tim za kupanje drži odgovor na jedan od najstarijih zagonetki morske biologije - kako dupini plivaju toliko brzo s ograničenom snagom mišića.

Problem potječe iz 1936. godine, kada je Sir James Gray proučavao dupin koji je plivao oko 22, 4 km / h na brodu (napomena: to je brz za vodu). Korištenjem jednostavnog hidrodinamičkog modela i onoga što je znao o veličini i snazi ​​dupina, Gray je zaključio da se dupin ne bi mogao kretati brzo bez nekog čarobnjaka mehanike fluida, poput neke posebne tehnike za izmjenu protoka vode i smanjiti količinu povlačenja. Ovdje je ležao ono što je postalo poznato kao "Grayov paradoks" - da ima isti trener kao i Alex Rodriguez, kako se dupini kretati brzinom?

Na vrhuncu hladnog rata, njemački znanstvenik Max Kramer tvrdio je da je riješio zagonetku. Pokrivajući torpedo s simuliranom dupinicom napravljenom od gumene membrane podložne viskoznoj tekućini, pokazao je da je dupin (ili barem torpedo odjeven poput njega) mogao mijenjati tok vode točno onako kako je Gray zamislio kako bi životinje do njihovih promatranih brzina.

Amerikanci i sovjeti primijetili su. Ne toliko zbog Flippera, nego da dizajniraju druge duguljaste predmete koji bi mogli juriti kroz vodu, točnije podmornice i rakete. Ispostavilo se da Amerikanci nisu uspjeli duplicirati Kramerov posao, a dok su Sovjeti podnijeli tvrdnje, niti jedan čvrsti dokaz nije doživio njihov uspjeh.

Ribu nazvan Frank

I tako je paradoks nastao. Do ovog mjeseca, kada je znanstvenik pod imenom Frank E. Fish najavio odgovor. (Pravo ime, obećavamo.)

Fish, pomorski biolog na Sveučilištu West Chester i glavni autor na novoj studiji u časopisu Journal of Experimental Biology, dugo je tražio način izravnog mjerenja utjecaja, a time i snage, plivanja dupina. Dupin se potiskuje naprijed pomicanjem repa s bočnim potezima, dok njezini peraje upravljaju. Flukovi guraju okolnu vodu, a voda se gura natrag, stvarajući potisak.

Prema Fishu, većina ranih pokušaja mjerenja potiska usmjerena je na procjenu povlačenja, budući da su dva jednaka jedna drugoj za tijelo koje se kreće pri konstantnoj brzini (Newtonov treći zakon). No, takvi su eksperimenti često bili utemeljeni na povlačenju statičkog tijela kroz vodu, i stoga nisu u potpunosti uhvatili snage na poslu kada se objekt aktivno kreće kroz vodu, dok dupinar radi dok pliva.

"Natrag u ranim devedesetim godinama odlučila sam se ne brinuti zbog povlačenja", rekao je Fish. Umjesto toga, usredotočio se na poboljšane hidrodinamičke modele koji su uzeli u obzir fleksibilnost flukesa u pokušaju izravnije izmjeriti potisak.

Ipak, to nije bilo do razvoja tehnike pod nazivom brzimetrija slike čestica (PIV) koju je Riba vidjela pravu nadu. U ovoj tehnici, koja se koristi za mjerenje sila koje izvodi plivačka riba, kamera visoke brzine slijedi kretanje sićušnih staklenih kuglica koje su ispale u spremnik i osvijetljene laserom. Praćenjem kretanja kuglica kroz vodu, dok riba muče peraje ili rep, istraživači su mogli izračunati brzinu kuglica, a zatim izračunati pritisak koji se vrše ribom. Pokazalo se obećanje.

Sitni mjehurići

Ali, bio je ulov.

"Dupini su prilično omiljeni životinje", rekla je Fish.

"Nitko vam neće dopustiti da uzmete malo staklenih kuglica i stavi ih u spremnik s dupinima. Nitko im neće dopustiti da s njima zrači laserske zrake ", rekao je.

Doista, Zakon o zaštiti morskih sisavaca i drugi takvi zakoni postoje iz dobrih razloga.

Ali oko tog vremena, Fish je dobio inspiraciju iz nevjerojatnog izvora. Na konferenciji strojogradnje na Princetonu, Fish je potrčao u Tim Wei, inženjera koji je predstavio neke od svojih istraživanja o hidrodinamici konkurentnih plivača.

- Tim je imao isti problem - objasni Fish. "Bio je i pokapao životinje, osim što su njegove omiljene životinje bile olimpijske plivače."

Wei je osmislio modifikaciju PIV kako bi pomogao američkim kupaćim trenerima da razbiju pojedinačne poteze i kretanja svojih sportaša. Korištenjem mjehurića i prirodnog svjetla, umjesto staklenih kuglica i lasera, Wei je mogao humano testirati na ljude. Riba je znala da ima odgovor.

Primo Donna

Grabbing Wei i studentski student Paul Legac, Fish se udario za UC Santa Cruz, gdje je njegov prijatelj Terrie Williams imao dva dobrog dupina, Primo i Puka, koji bi mogli poslužiti kao ispitanici.

Tim je kupio crijevo podloge, u kojem voda izlazi iz nekoliko sitnih pora i stavlja je na dno bazena. Pumpao je komprimirani zrak kroz crijevo, stvarajući zavjesu sitnih mjehurića. Treneri su zatim usmjerili Primu i Puću da plivaju zavjesom dok je video kamera snimila mjesto i kretanje mjehurića. Odatle, bilo je jednostavno izračunati potisak koji dolaze od dupina.

Iako su postigli brzinu od samo 8, 3 km / h, dupini su imali snagu od 5, 4 kilovata, više nego dovoljno za objašnjavanje svoje najveće brzine plivanja bez pozivanja na bilo koji hidrodinamički Houdini (a ta najveća brzina od 22, 4 mph koju je proučavao Gray mogao bi biti poseban promatranje nakon sve, kao što je Fish rekao da je dupin mogao voziti pramac valova plovila, a ne samostalno kretati se).

Tako Fishovi nalazi upućuju na to da Grey 's paradoks nije paradoks, nakon svega, kao dupini imaju dovoljno snage i muskulature da objasni svoju brzinu. Ovo je u skladu s drugim radom Tom Lang, bivšeg istraživača mornarice, koji je došao do sličnih zaključaka.

Sada kada je to učinjeno, Riba misli veća.

Ovom tehnikom "nije ograničeno veličinom", rekao je Fish. "Zašto ne pokušavate to učiniti na kitu?"

Razgovarajte o velikom ribom u malom ribnjaku.

Vrhunska slika ljubaznošću Figen Ciftci / Shutterstock


Zanimljivi Članci

Legende "Hobita"

Legende "Hobita"

Kao i mnogi ljudi, slijedim priče o hobitima Floresa, H. floresiensis, s nekim zanimanjem od 2004. I, kao i većina ljudi, nemam osobnu stručnost ili vještinu koja je relevantna za procjenu jesu li ove navodne vrste hominin je nova vrsta (za razliku od patološkog modernog čovjeka). Pa kako ćemo procijeniti novi PLOS ONE članak koji se spušta na stranu da je to nova vrsta? Prvo, m

Buldogs, inbreeding i korelirani odgovor

Buldogs, inbreeding i korelirani odgovor

Posljednji od španjolskih Habsburgovaca New York Times ima dugu stvar, može li se buldog spasiti? U velikoj mjeri riječ je o usporedbi s problemima s čistokrvnim psima. Domaći psi puno su više homozigotni od ljudi. To jest, za njihove dvije genetske kopije oni imaju veću vjerojatnost da pokazuju sličnost od ljudi. To je

Juno na putu prema Jupiteru!

Juno na putu prema Jupiteru!

Vožnja na plamenu vatre iz Atlas V rakete, misija NASA-e Juno pokrenula je u 16:25 UT (12:25 istočnoeuropski vremen) na putu prema Jupiteru. Juno će potrajati 5 godina da dođete do Jupitera, uzimajući 3 milijardu kilometarsku stazu. U listopadu 2013. ponovno će proći Zemlju, koristeći se gravitacijom Zemlje i njegovim gibanjem oko Sunca da ukrade malenu količinu naše energije i pomogne je prema vanjskom Sunčevom sustavu. Odavde će

Naše Sunce svibanj su se preselili iz njegovog galaktičkog rodnog mjesta

Naše Sunce svibanj su se preselili iz njegovog galaktičkog rodnog mjesta

Naše sunce, koje se nalazi 26.000 svjetlosnih godina od središta Mliječne staze, možda je rođeno u nekom drugom dijelu galaksije, a kasnije se doselilo na njegovu trenutnu poziciju, otprilike na pola puta prema vanjskom rubu galaksije. Nova studija prkosi konvencionalnoj mudrosti da zvijezde provode cijeli životni vijek u istoj galaktičkoj regiji, te dovodi u pitanje astronomska teorija da galaksije imaju određene fiksne "naseljive zone" u kojima se vjerojatnije evoluira život. "N

Twitterov najveći hitovi - i najveće Miss

Twitterov najveći hitovi - i najveće Miss

iStockphoto Kao niti jedna društvena medijska platforma od Facebooka, Twitter-a "microblogging " korisnici mogu koristiti za emitiranje 140-znakovnih poruka - uhvatili su fasciniranost svjetskih medija, javnosti, pa čak i rijetkog svijeta slavnih osoba. Iako je broj stvarnih Twittera relativno mali - oko 14 milijuna korisnika, u usporedbi s Facebookom 200 milijuna - rast tog mjesta je bio fenomenalan, a korisnici su u 2008.

Hoće li deklaracija Vatikana o globalnom zatopljenju utjecati na cjelokupnu raspravu o klimatskim promjenama?

Hoće li deklaracija Vatikana o globalnom zatopljenju utjecati na cjelokupnu raspravu o klimatskim promjenama?

Ovo je gostujući post dr. Jamie L. Vernona, znanstvenog istraživača HIV-a i nastojanja za politiku, koji se nedavno preselio u DC kako bi dobio okus akcije Papinska akademija znanosti, Vatikanski nezavisni znanstveni panel, proglasio je da se mora poduzeti globalna akcija o klimatskim promjenama kako bi se izbjegle "ozbiljne i potencijalno nepovratne posljedice globalnog zatopljenja uzrokovane antropogenim emisijama stakleničkih plinova. &q