Эффект мяча для гольфа

Акула мако или атлантическая серо-голубая акула может развивать скорость до 80 км/ч и по праву считается наиболее быстрой из всех существующих акул. Американским ученым удалось выяснить, как же ей удается так быстро плыть. Они обнаружили, что акулы могут поднимать чешуйки таким образом, что на поверхности тела образуются крошечные углубления, напоминающие ямочки на мячике для гольфа, которые уменьшают сопротивление и позволяют развивать такую хорошую скорость.

Шкура акулы сплошь усеяна крохотными, жесткими чешуйками (около 200 микрометров в длину), напоминающими короткие зубы с острием, направленным назад. Поэтому, когда гладишь акулу от головы к хвосту ощущение такое, что под ладонью гладкий холодный шёлк, но провести рукой в обратном направлении вряд ли получится: в кожу вопьются сотни игл – чешуй. Они делают кожу акулы настолько шершавой, что она становится похожей на наждачную бумагу. Более ранние исследования акул показывали, что когда чешуйки лежат плоско, это позволяет снизить сопротивление, когда акула плывет.

Однако давно существовали предположения, что акулы могут приподнимать чешуйки. Группа ученых из Университета Алабамы (Таскалуса) под руководством доктора Эми Ланг (Amy Lang) решили выяснить, помогает ли эта способность акул развивать им столь большую скорость.

Ученые создали образец кожи акулы, покрытой искусственными чешуйками, каждая 2см длиной и расположена под углом 90° к поверхности «кожи». Затем они поместили этот образец в водный поток, так чтобы он двигался с постоянной скоростью 20 см/сек. Вода содержала покрытые серебром наночастицы, которые освещались лазером, для того, чтобы было наглядно видно, как движется поток вокруг чешуек.
Эффект мяча для гольфа

В ходе экспериментов исследователи выяснили, что в углублениях между чешуйками образуются крошечные вихри, которые, в свою очередь, формируют своего рода «амортизирующий слой» между поверхностью кожи акулы и быстро двигающимся потоком, предотвращая образование за акулой турбулентного следа.

Известно, что турбулентный след имеет более низкое давление, чем остальной поток, поэтому он как бы «тянет» объект назад, снижая скорость и затрудняя изменение направления движения.

Следовательно, устранение этого следа снижает общее сопротивление движению, позволяя акуле плыть быстрее и двигаться гораздо свободнее. По словам Эми Лэнг, по такому же принципу действуют и ямочки на мячике для гольфа: они создают мини вихри и тем самым сокращают турбулентность и аэродинамическое сопротивление.

Ученые надеются, что результаты их исследований в этой области смогут быть использованы для разработки торпед, подводных аппаратов и даже самолетов, которые смогут развивать огромную скорость, при этом легко меняя направление.