โพสต์ยอดนิยม

ตัวเลือกของบรรณาธิการ - 2019

ช้าและเร็ว แต่ไม่โกรธนักวิจัยติดตามว่านกปลาไปกับการไหล

Anonim

ปลาและนกเมื่อย้ายไปอยู่ในกลุ่มสามารถใช้ "เกียร์" สองอัน - ช้าและเร็วอีกหนึ่งวิธีในการอนุรักษ์พลังงานทีมนักวิจัยของมหาวิทยาลัยนิวยอร์กได้ข้อสรุป การค้นพบนี้นำเสนอข้อมูลเชิงลึกใหม่ ๆ เกี่ยวกับรูปทรงของการไหลของอากาศและน้ำ - ความรู้ที่สามารถใช้ในการพัฒนารูปแบบการขนส่งที่ประหยัดพลังงานมากขึ้น

การโฆษณา


ฟิสิกส์ที่สวยงามบางอย่างกำลังทำงานอยู่ในโรงเรียนและฝูงสัตว์แต่ละคนสร้างคลื่นในของเหลวในขณะที่ยัง "ท่อง" บนคลื่นที่เหลืออยู่โดยเพื่อนบ้านต้นน้ำของมัน "Leif Ristroph ผู้ช่วยศาสตราจารย์ใน Courant Institute of Mathematics Sciences ของ NYU กล่าว" ซึ่งเป็นผู้นำการศึกษา

การศึกษาที่ปรากฏในวารสาร Nature Communications ใช้วิธีการใหม่ ๆ ซึ่งใช้เลียนแบบโรงเรียนขนาดใหญ่หรือฝูงแกะขนาดใหญ่ภายในขอบเขตของห้องทดลองในนครนิวยอร์ก

ทีมวิจัยได้สร้าง "โรงเรียน" หุ่นยนต์ขึ้นโดยที่นักว่ายน้ำเป็นปีกพลาสติกที่พิมพ์ด้วยพลาสติก 3 มิติซึ่งสะบัดและว่ายน้ำรอบถังเก็บน้ำ เคล็ดลับที่พวกเขากล่าวคือมีปีกที่ว่ายอยู่ในวงโคจรแบบวงโคจรคล้ายกับใบพัดของพัดลมหรือเฮลิคอปเตอร์เพื่อให้แต่ละท่าเคลื่อนที่ภายในกระแสที่สร้างโดยทั้งหมดในวงโคจรก่อนหน้านี้ ด้วยการเคลื่อนไหวแบบวงกลมซึ่งเป็นการสร้างและตอบสนองต่อการปลุกของตัวเองชุดปีกเล็ก ๆ สามารถเลียนแบบอาร์เรย์ที่มีระยะอนันต์

ในการวัดความเคลื่อนไหวของโรงเรียนนี้นักวิจัยพบว่าในขณะที่นักว่ายน้ำตัวเดียวเคลื่อนที่ที่ความเร็วในการว่ายน้ำอย่างดีกลุ่มใหญ่จะใช้ความเร็วหนึ่งในสองความเร็ว ใน "เฟืองแรก" นักว่ายน้ำแต่ละคนจะสำรวจเส้นทางเดียวกันผ่านของเหลวและไปกับการไหลที่สร้างขึ้นโดยเพื่อนบ้านต้นน้ำของมันและโรงเรียนทั้งหมดว่ายน้ำช้าๆ "เฟืองเกียร์สอง" เป็นโหมดที่รวดเร็วซึ่งแต่ละบานเฟ็กแต่ละตัวจะนับกับเพื่อนบ้านและกับกระแสที่ไหลผ่าน

จากนั้นนักวิจัยได้ทำการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับความเร็วที่แตกต่างกันเหล่านี้ ผลการวิจัยของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าโหมดแรกที่ช้ากว่าจะช่วยประหยัดพลังงานที่จำเป็นในการว่ายน้ำและจะเหมาะสำหรับการล่องเรือหรืออพยพ - ขณะที่เกียร์สองเร็วกว่าจะเผาผลาญพลังงานมากขึ้น แต่จะเป็นประโยชน์สำหรับการหลบหนีจากนักล่าอย่างรวดเร็ว

ทีมงานได้เห็นข้อค้นพบที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้กับอากาศพลศาสตร์ของฝูงนกได้โดยการแทนที่อากาศในขณะที่กระแสน้ำไหลผ่าน

นอกจากนี้ผลการศึกษายังให้ความเข้าใจเกี่ยวกับหลักการของการไหลของน้ำและอากาศมากยิ่งขึ้นซึ่งสามารถควบคุมได้โดยเรือและเครื่องบินเพื่อดักจับพลังงานจากคลื่นทะเลหรือความวุ่นวายในบรรยากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

การโฆษณา



เรื่องราวที่มา:

วัสดุจาก มหาวิทยาลัยนิวยอร์ก หมายเหตุ: อาจมีการแก้ไขเนื้อหาสำหรับรูปแบบและความยาว


Journal Reference :

  1. Alexander D. Becker, Hassan Masoud, Joel W. Newbolt, Michael Shelley, Leif Ristroph การศึกษาอุทกพลศาสตร์ของนักว่ายน้ำกระพือปีก การสื่อสารธรรมชาติ, 2015; 6: 8514 DOI: 10.1038 / ncomms9514