Badania skóry żarłacza białego mogą pomóc w zmniejszeniu oporu w samolotach

the Wielki biały rekin (Carcharodon carcarias) to szybki i potężny myśliwy, potrafiący osiągnąć prędkość do 6,7 m/s podczas przebijania się, chociaż w czasie migracji i oczekiwania na zdobycz woli pływać z mniejszą prędkością. Zespół japońskich badaczy zbadał strukturę skóry żarłacza białego, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak te stworzenia są tak dobrze przystosowane do szerokiego zakresu prędkości. Jak wynika z nowego badania, ich odkrycia mogą pomóc w stworzeniu wydajniejszych samolotów i łodzi o znacznie zmniejszonym oporze. Niedawny artykuł Opublikowano w magazynie Royal Society Interface.

Jak wspomniano wcześniej, każdy, kto dotknął rekina, wie, że skóra staje się miękka, jeśli wyciera się ją od nosa do ogona. Jeśli jednak odwrócisz kierunek, skóra będzie gładka jak papier ścierny. Dzieje się tak dzięki małym przezroczystym łuskom, które mają wielkość około 0,2 mm. zwane „zębami” (Ponieważ są bardzo podobne do zębów) na całym ciele rekina, a szczególnie na bokach i płetwach zwierzęcia. Działa jak zbroja dla rekinów i służy również jako sposób na zmniejszenie oporu w wodzie podczas pływania.

Nacisk na rozciąganie jest wynikiem Separacja przepływu wokół obiektu, takiego jak samolot lub ciało rekina mako poruszającego się w wodzie; Wielkość oporu ciśnienia zależy od kształtu korpusu. Dzieje się tak, gdy strumień płynu oddziela się od powierzchni obiektu, tworząc wiry i wiry, które utrudniają ruch obiektu. Ponieważ ciało rekina stale faluje podczas pływania, potrzebuje czegoś, co pomoże utrzymać przepływ w tym ciele i zmniejszyć ten opór. Zęby służą temu celowi.

Istnieje również siła tarcia, która powstaje w wyniku siły ścinającej pomiędzy ciekłym ośrodkiem a powierzchnią poruszającego się obiektu. Zasadniczo, gdy obiekt porusza się przez płyn, taki jak powietrze lub woda, płyn znajdujący się najbliżej powierzchni obiektu — zwany warstwą graniczną — jest przyciągany wraz z nim, wywierając na obiekt siłę w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu. Im większa odległość od powierzchni, tym większa prędkość przepływu.

Na przykład rekiny mako potrafią pływać z prędkością od 70 do 80 mil na godzinę, dzięki czemu zyskały przydomek „gepardy oceanu”. W 2019 roku naukowcy z Uniwersytetu w Alabamie zidentyfikowali jeden kluczowy czynnik wpływający na zdolność rekinów mako do tak szybkiego poruszania się: Struktura ich skóryzwłaszcza zęby wokół boków i płetw ciała. Rekiny Mako rozwinęły charakterystyczny, „włochaty” wygląd na niektórych łuskach, dzięki czemu pływają szybciej. W pobliżu obszarów takich jak nos łuski nie są szczególnie elastyczne, ale raczej przypominają zęby trzonowe osadzone w skórze. Jednak w pobliżu schabu i płetw łuski są znacznie bardziej elastyczne.

Ma to ogromny wpływ na stopień ciśnienia, na jakie narażony jest rekin mako podczas pływania. Zęby rekina mako potrafią wyginać się pod kątem większym niż 40 stopni od ciała – ale tylko w kierunku przepływu wstecznego (tj. od ogona do nosa). Kontroluje to stopień separacji przepływu, podobny do wgłębień na piłce golfowej. Wgłębienia, czyli łuski w przypadku rekina mako, pomagają w utrzymaniu ciągłego przepływu wokół ciała, zmniejszając rozmiar jego śladu.