علماء يكشفون سر سرعة الدلافين في السباحة

وحاول فريق من الباحثين من جامعة "أوساكا" اليابانية تفكيك هذه الآلية على مستوى تدفقات السوائل باستخدام محاكاة رقمية واسعة النطاق.

أظهر بحثهم الذي نُشر في مجلة Physical Review Fluids مفتاحا رئيسيا لحل تلك المسألة: وهو دوامات شديدة توفر قوة الدفع الأساسية في أثناء حركة ذيل الدلفين.

إقرأ المزيد

علماء يوثقون ولادة صغير لحوت العنبر وتعاون الحيتان في رعايته (فيديو)

ماذا يحدث في الماء؟

عندما يسبح الدلفين يقوم ذيله بحركات تذبذبية رأسية، وهي حركة تذكرنا بركلات الأرجل. ولا يتم دفع الماء إلى الخلف فحسب بل ويبدأ في التصرف بشكل أكثر تعقيدا حيث تتشكل هياكل تدفق حلزونية، أو دوامات بمقاييس مختلفة.

وكان من الصعب حتى الآن فهم كيف يتحول هذا "الخليط المضطرب" إلى حركة أمامية موجهة. وسمحت الحسابات الرقمية للباحثين بتحليل التدفق إلى مكوناته وتتبع أي منها يعمل بالفعل لدفع الحيوان إلى الأمام.

 الآلية الرئيسية: حلقات دوامية كبيرة

وأظهرت المحاكاة التي أجراها العلماء أن الدور الرئيسي تلعبه حلقات دوامية واسعة النطاق. وتتشكل هذه الحلقات مباشرة بعد رفرفة الذيل وتدفع الماء إلى الخلف بشكل فعال، مما يخلق قوة دفع تفاعلية. ثم تبدأ عملية متسلسلة حيث تتحلل هذه الهياكل الكبيرة إلى دوامات أصغر، وهي عملية تُعرف باسم شلال الطاقة. ومع ذلك، تبيّن أن مساهمة الدوامات الصغيرة في الحركة إلى الأمام غير ذات أهمية.

وأوضح يوتارو موتوري أحد المؤلفين المشاركين في البحث  أن "هدفنا كان فهم مكونات التدفق المضطرب التي تساعد الدلافين على السباحة بهذه السرعة. واستطعنا باستخدام حاسوب فائق محاكاة التدفق وتحليله إلى مكونات لتحديد أي منها يلعب دوراً مهيمناً".

تسلسل هرمي للاضطراب

وقال المؤلف الآخر للدراسة، سوسومو غوتو:"  أظهرت نتائجنا أن التسلسل الهرمي للدوامات في الاضطراب له أهمية حاسمة لفهم سباحة الدلافين. والدوامات الأكبر مسؤولة عن معظم الحركة، بينما الدوامات الأصغر هي في الأساس منتجات ثانوية للتدفق المضطرب. وبعبارة أخرى، لا يتم ضمان كفاءة الحركة عن طريق الدوامات الصغيرة الفوضوية، بل عن طريق الهياكل الكبيرة المنظمة التي تنشأ من حركة الذيل.

ما هي الفوائد العملية للدراسة؟

وسمح النموذج الذي طوره الباحثون بمراقبة ديناميكيات السوائل بتفاصيل لا يمكن للتجارب في الوقت الفعلي الوصول إليها. وعلاوة على ذلك، يمكن توسيع نطاقه بسهولة ليشمل أنماط الحركة المختلفة، بما في ذلك سرعات السباحة المختلفة.

وقال موتوري:"لقد اكتشفنا أن نتائجنا تظل ثابتة عبر نطاق واسع من سرعات السباحة".

ويمكن استخدام هذه البيانات في المستقبل أثناء تصميم الروبوتات تحت المائية والأنظمة التي يكون فيها تقليل فقدان الطاقة في البيئة المضطربة أمرا مهما.

المصدر: Naukatv.ru

إقرأ المزيد

شواطئ في محافظة ظفار العمانية تتلون باللون الوردي جراء نفوق أعداد هائلة من الجمبري (فيديو)

تلون عدد من الشواطئ في محافظة ظفار بسلطنة عمان باللون الوردي جراء نفوق أعداد هائلة من الجمبري (الروبيان)، وربطت السلطات المختصة هذا بالارتفاع الكبير بدرجات حرارة المياه.

فيديو مرعب يوثق لحظة افتراس حيتان قاتلة لسمكة قرش في المكسيك

وثق مصور متخصص في الحياة البرية مشهدا مروعا لقطيع من الحيتان القاتلة وهي تمزق سمكة قرش أشلاء وتتغذى على بقاياها، في حادثة تعكس التفوق الطبيعي لهذه الحيوانات المفترسة في المحيطات.

حل لغز صوت محيطي غامض سجل قبالة برمودا منذ 75 عاما

عثر باحثون من معهد وودز هول لعلوم المحيطات على أقدم تسجيل معروف لأغنية حوت أحدب، يعود إلى مارس 1949، أثناء رقمنة أشرطة صوتية قديمة.

اختراق علمي: إعادة بناء مقاطع فيديو لما تراه الفئران عبر تحليل نشاط أدمغتها فقط

نجح علماء في إعادة بناء مقاطع فيديو بدقة عالية بناء على نشاط أدمغة الفئران فقط، ما سمح لهم برؤية ما تراه الفئران أثناء مشاهدتها لمقاطع مصورة.