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如何捕鱼&鸟在一起不会碰撞?研究人员发现,答案是有目的的唤醒

由于一种新发现的动态机制,鱼和鸟能够成群结队地移动,而不需要分离或碰撞:跟随者与领导者留下的尾流相互作用。

Fish and birds are able to move in groups, without separating or colliding, due to a newly discovered dynamic: the followers interact with the wake left behind by the leaders. Photo credit: sharply_done/Getty Images

由于一种新发现的动态机制,鱼和鸟能够成群结队地移动,而不需要分离或碰撞:跟随者与领导者留下的尾流相互作用。这一发现为动物的运动提供了新的视角,并指出了利用河流或风能等自然资源的潜在方法。 

“空气或水流动自然生成在飞行或游泳可以防止碰撞和分离,允许甚至个人不同的拍打运动一起旅行,”乔尔Newbolt解释说,博士生在纽约大学的物理系和作者的研究,发表在《美国国家科学院学报》上。“值得注意的是,这种现象允许较慢的跟随者在他们的尾流上冲浪,从而跟上动作更快的领导者。”

更广泛地说,这项研究为更好地利用自然资源从风和水中产生能源开辟了可能性。

“虽然我们目前使用风和水来帮助满足我们的能源需求,我们的工作提供了新的方法来更有效地利用它们作为我们寻求新方法提高可持续的实践,“观察列夫Ristroph论文的合著者之一,在纽约大学的助理教授报数学科学研究所。

众所周知,像鱼和鸟这样的动物经常成群旅行,但这些在学校和鸟群中相互作用的细节还没有完全了解。

为了研究拍击翅膀的运动和流相互作用的影响在一组运动的成员,研究人员进行了一系列的实验在新闻学院应用数学实验室。在这里,他们设计了一个机器人近壁面的“学校”,模拟机翼和鳍,瓣向上和向下和向前游。每个箔片的拍动都是由电机驱动的,而向前游动的动作是自由的,是由于拍动时水对箔片的压力造成的。

研究人员还包括纽约大学柯朗研究所(Courant Institute)、纽约大学物理系(NYU Department of Physics)和上海纽约大学的张军(Jun Zhang)教授。

流程可以在这里查看:https://bit。(资料来源:纽约大学Courant数学科学研究所Joel Newbolt提供的视频)。

他们的研究结果表明,一对具有不同拍打运动的翼片,在单独运动时可以以不同的速度游动或飞行,但实际上,由于跟随者和领队留下的尾迹的相互作用,它们可以一起运动而不分离或碰撞。

具体来说,跟随者在领导者留下的尾迹上以不同的方式“冲浪”。如果跟在后面,跟随者就会被这个尾流“推”向前;然而,如果行动太快,跟随者就会被领导者的行为“排斥”。

张表示:“这些机制为坐在领导者身后的跟随者创造了一些‘甜蜜点’。”

 

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James Devitt

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