Так как у водоплавающих специфическое движение связывается с определенной формой хвоста, ученые предполагают, что существуют наиболее выгодные сочетания формы и образа движения. В качестве модельных объектов многие исследователи выбирают представителей китообразных: все благодаря их высокой скорости, эффективности движения и маневренности. Эти качества достигаются за счет циркуляционных сил: животные двигают хвостовыми плавниками, и они изгибаются для лучшего отталкивания от воды.
Более подробное изучение поведения хвоста позволило ученым обнаружить зависимость между формой плавника и кинематикой хвоста — то, как он изгибается и на какую длину поднимается.
Фатма Аянджик со своими коллегами из Университета Лехай и Вест-Честерского университета изучили, как изменения формы и кинематики самоходного хвоста китообразного влияют на его движение в целом. Они выбрали пять модельных хвостовых плавников представителей китообразных: белухи (Delphinapterus leucas), афалины (Tursiops truncatus), косатки (Orcinus orca), большелобого продельфина (Stenella plagiodon) и малой косатки (Pseudorca crassidens).
Фотографии реальных плавников китообразных из коллекции тематического парка SeaWorld (слева направо): белуха, афалина, косатка, большелобый продельфин и малая косатка.
Ученые создали 25 моделей движения, перебрав пары образа движения и формы плавника. Они пришли к выводу, что большелобый продельфин имеет самые высокие коэффициенты тяги и мощности. Его хвост, однако, — самый большой, тяжелый и наименее гибкий, из-за чего ему приходится тратить больше энергии на его подъем. Наблюдая рост необходимого для максимальной эффективности относительного подъема хвоста при уменьшении отношения ширины хвоста к длине, авторы делают вывод о связи между кинематикой хвоста и формой плавника в точке максимальной эффективности. Однако в остальной области эффективности этой связи не наблюдается и всегда существует какой-то тип движения и форма плавника, которые выигрывают остальные при прочих равных.
Среди всех 25 пар форма-кинематика наиболее эффективным оказался хвост малой косатки с кинематикой белухи. При рассмотрении собственных кинематик и форм самым эффективным пловцом признается малая косатка, а самым быстрым китообразным из выбранных получился большелобый продельфин. Законы масштабирования выявили, что источником мощности и тяги являются не только циркуляторные силы, но и силы добавленной массы, действующие на хвостовой плавник. Таким образом, ученые подтвердили, что в случае условия максимальности эффективности форма и кинематика хвоста действительно зависят друг от друга. В будущем это может сделать движение подводных механизмов более эффективным.
Как сообщал «Вокруг Света. Украина», ученые нашли новый вид косаток. Киты обитают в Южном океане у берегов Чили.
По материалам Nplus1
Читайте также:
Плавание с косатками в Норвегии: личный опыт
В прибрежные воды США заплыла редкая белая косатка
У побережья ОАЭ впервые за 10 лет замечены косатки
