Mi a fizikája annak, hogy a kiskacsák sorban úsznak az anyjuk mögött?


Mi a fizikája annak, hogy a kiskacsák sorban úsznak az anyjuk mögött?
Olvasási idő: 2 perc

Komoly fizikai alapja van annak, hogy a kiskacsák az anyjuk mögött szépen sorban úsznak.

Régóta fennálló hipotézis, hogy sok repülő és úszó állat képes megőrizni az energiát és javítani az egyéni mozgási teljesítményt, ha jól szervezett csoportokban halad. Ezekben a vizsgálatokban az örvényléseket tekintették a csoportos mozgások energiamegtakarítási fő okának. Ám a sorban úszó kiskacsák láttán sokakban felmerül a kérdés: Miért úsznak formációban? Melyik a legjobb úszóformáció? Mennyi energiát tudnak megőrizni az egyes formációúszás során?

Ezeknek a kérdéseknek a megválaszolásához egy egyszerűsített matematikai és numerikus modellt készítettek a Strathclyde Egyetem oktatói és munkatársai. Két új és érdekes tényt figyeltek meg: a hullámlovaglást és a hullámáthaladást. Számításaik új betekintést nyújtanak a formációúszás mechanizmusaiba.

A vízimadarak hullámainak számítógépes szimulációjával Zhiming Yuan, a skóciai glasgow-i Strathclyde Egyetem oktatója és munkatársai kiszámolták a hullámellenállást. Ezáltal megtudták, hogy egy kiskacsa, aki éppen a megfelelő helyen cirkál az anyja mögött, mekkora segítséget kap az úszásban. Amikor egy kiskacsa önállóan úszik, hullámokat gerjeszt, és olyan energiát használ fel, amely egyébként előre lendítené. Ez a hullámellenállás gátolja a kiskacsa mozgását. A kutatók számításai szerint azonban a tökéletes helyen úszó kiskacsák 158 százalékkal kisebb hullámellenállást tapasztalnak, mint egyedül úszva, vagyis a kiskacsák inkább egyfajta lökést kapnak.

Az anyjuk mögött rendezett sorban vonuló kiskacsák az anyjuk által keltett hullámokon lovagolhatnak.

Ez a lendület energiát takarít meg a kiskacsáknak, amiknek korábbi anyagcsereterhelés mérései azt mutatták, hogy a fiatalok energiát takarítottak meg, amikor egy vezető mögött úsztak. De eddig az energiamegtakarítás mögött meghúzódó fizikát nem vizsgálták.

Amikor egy kiskacsa az anyja mögötti vonalon úszik, destruktív hulláminterferencia jelenség lép fel és a kiskacsa hullámellenállása pozitívra fordul, előretolva a kiskacsát. Még érdekesebb, hogy ezt a hullámlovaglási előnyt a többi kiskacsa is fenntarthatná egy fájlsoros formációban. A sorban álló harmadiktól kezdve az egyedek hullámellenállása fokozatosan a nulla felé fordult, és kényes dinamikus egyensúly jön létre. Ebben az egyensúlyban minden egyén hullámátvivőként működik, és energiaveszteség nélkül átadja a hullámok energiáját az azt követőnek.

Mint a jó testvérek, a kiskacsák is osztoznak egymással. A sorban lévő kiskacsák mindegyike továbbítja a hullámokat a mögötte lévőnek, így az összes testvér „szabad és gyorsabb utat” kap. De ahhoz, hogy kihasználják az előnyöket, a fiataloknak lépést kell tartaniuk az anyjukkal. Ha kiesnek a pozícióból, az úszás nehezebbé válik. Azaz a kiskacsa előrehaladási sebessége egyenlő kell legyen a hullám csoportsebességével. A formációs úszásnál a hullámlovaglásnak ez a feltétele könnyen teljesíthető mindaddig, amíg az utótest ugyanazt a sebességet tartja, mint a vezető test.

Aki komolyabban érdeklődik a téma iránt, annak ajánljuk magát a tanulmányt!



Previous Klímadinamikai módszerek hétköznapi folyamatok felderítésére
Next Japán farkas - A kutatókat megdöbbentették a legújabb kutyaeredet-adatok

No Comment

Leave a reply

Az e-mail-címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük