有沒(méi)有看過(guò)水生動(dòng)物跳出水面，想知道他們?nèi)绾我赃@種流線型優(yōu)美的方式做到這一點(diǎn)?一群專門(mén)研究自然界中的水的進(jìn)入和離開(kāi)的研究人員也遇到了同樣的問(wèn)題，他們正在探索動(dòng)物成功躍出水面所需的特定身體條件。

在將于11月18日至20日在佐治亞州亞特蘭大舉行的佐治亞州世界會(huì)議中心舉行的物理學(xué)會(huì)流體動(dòng)力學(xué)分會(huì)第71屆年會(huì)期間，康奈爾大學(xué)生物學(xué)與環(huán)境工程副教授Sunghwan Jung和一位他的學(xué)生Brian Chang將展示他們的工作，設(shè)計(jì)一種受跳躍的pe足動(dòng)物(微小的甲殼類動(dòng)物)和青蛙啟發(fā)的機(jī)器人系統(tǒng)，以闡明水生動(dòng)物跳躍時(shí)所產(chǎn)生的某些流體動(dòng)力學(xué)。

榮格說(shuō)：“我們收集了從水上跳下來(lái)的大小不同(從1毫米到幾十米不等)的水生動(dòng)物的數(shù)據(jù)，并且能夠揭示它們的最大跳躍高度與它們的體型之間的關(guān)系，” Jung說(shuō)。

在自然界中，動(dòng)物經(jīng)常出于各種目的而進(jìn)出水中，包括逃避食肉動(dòng)物，捕捉獵物或進(jìn)行交流。“但是，由于水的密度是空氣的1,000倍，因此進(jìn)入或排出水需要付出很多努力，因此水生動(dòng)物面臨著機(jī)械挑戰(zhàn)，” Jung說(shuō)。

當(dāng)一個(gè)物體(如海豚或a足類動(dòng)物)在水中跳躍時(shí)，就會(huì)向其中添加質(zhì)量(稱為“夾帶的水質(zhì)量”)。這種夾帶的水團(tuán)被合并并從水生動(dòng)物體內(nèi)流走。該小組發(fā)現(xiàn)，夾帶的水質(zhì)量很重要，因?yàn)樗拗屏藙?dòng)物的最大跳躍高度。

榮格說(shuō)：“我們正在試圖了解生物系統(tǒng)如何能夠聰明地找出并克服這些挑戰(zhàn)，以最大限度地發(fā)揮其性能，這也可能有助于工程系統(tǒng)進(jìn)入或退出空氣-水界面。”

大多數(shù)水生動(dòng)物都經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化，限制了夾帶的水團(tuán)的作用，因此水很容易從其體內(nèi)滑落。“這就是為什么他們有如此出色的跳投的原因，”榮格說(shuō)。“但是當(dāng)我們制造和測(cè)試類似于跳躍動(dòng)物的機(jī)器人系統(tǒng)時(shí)，它跳得不及動(dòng)物。為什么?我們的機(jī)器人沒(méi)有那么流線型，并攜帶了很多水。想象一下從游泳池出來(lái)穿著濕外套–由于水重，您可能無(wú)法走路。”