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तैराकी मछली के भौतिकी

Anonim

मछली पानी के माध्यम से आसानी से ग्लाइड लगती प्रतीत होती है, लेकिन छोटे तरंगों के साथ वे अपने रास्ते के साथ घूमते हुए पीछे जाते हैं, तैरने वाले और इसके जलीय पर्यावरण के बीच ऊर्जा को निरंतर देने और लेने का साक्ष्य - एक गति विनिमय जो प्रेरित करता है मछली आगे बढ़ती है लेकिन पानी के बड़े, कभी-कभी बहने वाले शरीर की निरंतर प्रकृति की वजह से मात्रात्मक रूप से जटिल होती है।

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अलग-अलग वस्तुओं से निपटने पर बल की गणना करना अपेक्षाकृत आसान होता है जो प्रत्येक पर दूसरे प्रक्षेपण करता है। एक क्रॉस-कंट्री स्कीयर की कल्पना करें जो स्की ध्रुवों का उपयोग करके खुद को एक क्षेत्र में फैलती है। स्कीयर और उसके ध्रुव अलग-अलग वस्तुएं हैं, और हम अपेक्षाकृत आसानी से उन बलों की गणना कर सकते हैं जो वे एक दूसरे पर लगाते हैं। लेकिन चूंकि एक तैराकी मछली के आसपास का पानी निरंतर है, इसलिए यह चुनना मुश्किल हो सकता है कि तरल पदार्थ के कौन से क्षेत्र प्रणोदन के लिए सबसे प्रासंगिक हैं।

अब, स्विस वैज्ञानिकों के एक समूह ने पाया है कि पानी के माध्यम से मछली के प्रणोदन को आसपास के पानी में भंवरों का अध्ययन करके पूरी तरह से प्रवाह की जांच के बजाय अलग-अलग इकाइयों के रूप में समझा जा सकता है। एआईपी पब्लिशिंग से कैओस पत्रिका में 23 जून को प्रकाशित उनकी तकनीक, अन्य द्रव गतिशील विश्लेषणों में भी उपयोगी हो सकती है - उदाहरण के लिए, जब एक हवाई जहाज के पंख से अलग अस्थिर vortices का अध्ययन करते हैं।

मॉडलिंग प्रयोगों की एक श्रृंखला में, शोधकर्ताओं ने मछली के नजदीक पानी में घुड़सवारों पर ध्यान केंद्रित किया। प्रोजेक्ट के मुख्य शोधकर्ता फ्लोरियन ह्यून ने कहा, "इन भंवरों को मछली के प्रणोदन तंत्र के लिए एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए माना जाता है। तथ्य यह है कि वे घूमते हैं कि यह स्पष्ट संकेत है कि तरल पदार्थ ने मछली के साथ दृढ़ता से बातचीत की है।"

शोधकर्ताओं ने लग्रैंगियन सुसंगत संरचनाओं - एक प्रवाह क्षेत्र के क्षेत्रों को समान अनुभवों से गुजरने वाले आकारों का पता लगाने और उन्हें ट्रैक करके पानी में पृथक भंवर क्षेत्रों की पहचान की। विशेष रूप से, उन्होंने उन क्षेत्रों को देखा जहां तरल पदार्थ ने पृथक vortices का गठन किया - यानी, जहां स्थानों को एक आत्मनिर्भर पैटर्न में स्थानांतरित किया गया है, जैसे कि अगर कोई इसके चारों ओर एक अदृश्य लूप खींचना था, तो कोई भी सामग्री उस रेखा को पार नहीं कर पाएगी।

ह्यून ने कहा, "बंद लाइन भंवर के अंदर तरल पदार्थ को घेरती है।" "एक बार जब हम इस बंद सीमा को पाते हैं, तो हम अंदर पूरे तरल पैच का पता लगाते हैं और देख सकते हैं कि यह मछली के प्रणोदन तंत्र में कैसे योगदान देता है।" तरल पदार्थ के भीतर इन संरचनाओं की पहचान करना उन्हें एक अलग जगह में बनाता है जिनकी ताकतों की अधिक आसानी से गणना की जा सकती है।

टीम ने इन प्रवाह क्षेत्रों को दो अलग-अलग प्रकार की तैराकी के लिए अनुकरण किया। पहला एक स्थिर आंदोलन था, जो नियमित रूप से कमजोरियों से चित्रित था। दूसरा सी-स्टार्ट के रूप में जाना जाने वाला एक बच निकलना था, जिसमें मछली तेजी से आगे बढ़ने से पहले "सी" आकार में घुमाती है और खुद को तेजी से आगे बढ़ाती है।

शोधकर्ताओं ने पाया कि एक तेजी से तैराकी मछली के लिए, मछली के आंदोलन को बड़े पैमाने पर मछली और अलग-अलग भंवरों के बीच गति विनिमय के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

सी-स्टार्ट प्रतिक्रिया के लिए, भंवरों ने गति के एक बड़े हिस्से को भी समझाया, लेकिन "भंवर क्षेत्र द्वारा संलग्न एक अतिरिक्त गैर घूर्णन जेट तरल क्षेत्र प्रणोदन के लिए महत्वपूर्ण पाया जाता है, " ह्यून ने कहा।

हुन का मानना ​​है कि भविष्य में तरल पदार्थ विश्लेषण में उनकी पद्धति भी उपयोगी हो सकती है। "जब भी कोई शरीर एक निश्चित गति से तरल पदार्थ के माध्यम से फैलता है, तो चाहे वह प्रकृति में पक्षियों और मछली हों या इंजीनियरिंग में विमानों और जहाजों, भंवर बनाए जाते हैं, और प्रस्तुत विधि का उपयोग भंवरों के गठन और विकास को ट्रैक करने और समझने के लिए किया जा सकता है, " उसने कहा। "हमारे निष्कर्ष गतिशील रूप से विभिन्न क्षेत्रों में अस्थिर द्रव प्रवाह को विघटित करने के लिए लग्रांगियन सुसंगत संरचनाओं की उपयोगिता को आगे बढ़ाते हैं।"

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कहानी स्रोत:

अमेरिकन इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स (एआईपी) द्वारा प्रदान की जाने वाली सामग्री। नोट: सामग्री शैली और लंबाई के लिए संपादित किया जा सकता है।


जर्नल संदर्भ :

  1. एफ। ह्यून, डब्ल्यूएम वैन रीस, एम। गैज़ोला, डी। रॉसिनेलि, जी। हेलर और पी। कौमआउट्सकोस। सुसंगत Lagrangian vortices के साथ तैराकी गतिशीलता के मात्रात्मक प्रवाह विश्लेषणकैओस, 2015 डीओआई: 10.1063 / 1.4 9 1 9 784