Forskere har oppdaget hva gjør hai nesten umulig å outswim. Ved hjelp av en engineering imaging teknikken, forskere har oppdaget at som en hai halen svinger fra side til side, det skaper dobbelt så mange vannstråler som andre fisker’ haler, glatter ut thrust og sannsynlig å gjøre et mer effektivt. Haier gjøre dette ved å stivne halen midswing, en strategi som kan en dag bli brukt til å undervannsfarkoster å forbedre sine prestasjoner.,
«forfatterne har laget et overbevisende argument for at musklene i fin er å endre form og muligens tekstur av halefinnen til å endre flyten» i hele hjerneslag syklus, sier Frank Fiske, en biomechanist i West Chester-Universitetet i Pennsylvania.
For fisk å bevege seg fremover, de har til å presse vann bakover. Og haier har en ekstra byrde: de vasken når de stopper svømming, så de må være i konstant bevegelse. For å bidra til å skape løft for å holde midwater, toppen av halen strekker seg lenger tilbake enn bunnen, og skaper en skrå langs bakkanten., De fleste andre fisk har haler som er i hovedsak symmetrisk fra topp til bunn.
Nysgjerrig på hvordan hai halen fungerer, Harvard University biomechanist Brooke Flammang har vært å undersøke sin struktur og funksjon. I 2005, oppdaget hun en hale muskel som syntes å aktivere på særegne ganger i løpet av halen ‘ s svinge frem og tilbake. For å forstå muskel rolle, bestemte hun seg for å spore i detalj hvordan hai presser vann bakover.
for Å gjøre dette, forskere vanligvis legger mye av små partikler i vannet. Som halen svinger, og vannet beveger seg og drar partikler sammen., Partikler som reflekterer lys fra blinkende lasere, slik at de kan spores ved hjelp av høy-hastighet kameraer. Et program på datamaskinen bruker bildene til å generere bilder av vannføringen. Den vannstråler er vanskelig å se, men disse jets lage ringer eller virvler av vann som ligner røyk ringer og kan lett oppdaget.
Vanligvis, dette imaging teknikken har to kameraer for å spore partikler i horisontale og vertikale retninger, og basert på at data, forskere anslår hvordan partiklene beveger seg langs den tredje dimensjon og dybde., Men Flammang ønsket å se direkte hvordan partikler flyttet i tre dimensjoner. Så hun er tilpasset en mer avansert bildebehandling system, en som bruker tre kameraer, som frem til nå hadde bare blitt brukt til å studere vannføringen kommer av sylindere med stempler å generere kraft. «Ingeniører har tatt i bruk denne teknikken for år, men dens anvendelse er ny til biologi,» Fisk notater.
Flammang og hennes kolleger testet to spiny dogfish og to kjeden dogfish ved å sette dem i en tank med en konstant vannføring, så hai svømte på plass., Hun så også på vannstrømmen kommer av en hai «robot» som hadde en fleksibel plast halen. (For mer, se disse videoene av en spiny dogfish svømming og en robot fin.) Mest fisk lage en ring av vann ved slutten av hver halen bla. Halen presser vannet når den beveger seg til siden, så sender vannet drilling unna som det stopper med å endre retning. Haier ble antatt å produsere to ringer på det tidspunktet, en liten og en stor på grunn av formen på halen, og det er hva som skjer med robot halen.,
Men i virkeligheten er, en hai hale spinn av den andre ringen rett som det kommer midtlinjen av dyr, Flammang og hennes kolleger rapporten i 22. desember utgaven av Proceedings of the Royal Society B. At ringen er større og kobles til ringen generert på enden av halen bla. «Det gir en stor fordel,» Flammang sier. I stedet for bare å få en presse som halen når omfanget av sitt bend, shark har lagt stakk midswing. «Det kan være at dyr til å produsere nesten kontinuerlig skyvekraft.,»Flammang mener haien bruker muskelen hun preget til å stramme opp halen midswing, endre formen litt, for å kaste av ekstra vortex.
«The shark har en grad av eksklusivitet» i generering av thrust, sier Michael Triantafyllou, et hav ingeniør ved Massachusetts Institute of Technology i Cambridge. «Slike observasjoner kan føre til bedre design» for undervannsfarkoster, bemerker han, men han advarer om at å designe form-skiftende komponenter «synes å komplisere ting.,»Men, Flammang er uforferdet: «jeg ønsker å bygge en fullt fungerende hai halen modell som kan stivhet.”