211service.com
Fizika, kaip katės geria
Maždaug prieš ketverius metus Romanas Stockeris stebėjo, kaip jo katė Cutta Cutta gėrė iš jo dubens. O Stockeris, inžinierius, tyrinėjantis vandenynų mikrobų biofiziką, susimąstė, kokios fizinės jėgos leido katei vaikščioti. Taigi jis ir Pedro Reisas, kolega iš Civilinės ir aplinkos inžinerijos katedros, dirbo su Sunghwan Jung , SM ‘95, PhD ‘07 ir Džefris Aristoffas '04, PhD '09, kurie tada dirbo MIT, kad nufilmuotų ir studijuotų vaizdo įrašus apie namines ir dideles kates, kai jos geria. Jų tyrimas, paskelbtas m Mokslas , nustatė, kad visų dydžių katinai naudojasi puikia dviejų fizinių jėgų pusiausvyra.
Tyrėjai pastebėjo, kad kai katė geria, ji ištiesia liežuvį tiesiai žemyn link dubens, o galiukas yra užlenktas atgal, kad liežuvio viršus liestų skystį pirmiausia. Vėliau jie sužinojo, kad Haroldo Doko Edgertono 1940 m. filme apie katę, kuri plaka pieną, buvo parodytas tas pats reiškinys. Tačiau nauji vaizdo įrašai viską patobulino ir atskleidė, kad liežuvio viršus yra tik paviršių, kad paliestumėte skystį. Katės, skirtingai nei šunys, nemerkia savo liežuvio kaip kaušeliai. Lygus galiukas vos paliečia paviršių, kol katė vėl patraukia liežuvį. Kai tai daroma, tarp judančio liežuvio ir skysčio paviršiaus susidaro skysčio stulpelis. Tada katė uždaro burną, nuimdama stulpelio viršų ir išlaikydama sausą smakrą.
Kai katės liežuvis paliečia skysčio paviršių, dalis skysčio prie jo prilimpa, panašiai kaip vanduo prilimpa prie žmogaus delno, kai jis liečiasi su baseino paviršiumi. Tačiau katė taip greitai patraukia liežuvį atgal, kad sekundės dalį inercija įveikia gravitaciją, kuri traukia skystį atgal link dubens. Katė instinktyviai žino, kada ši subtili pusiausvyra pasikeis; jis uždaro savo burną akimirksniu, kol gravitacija sustabdo judantį skystį ir toliau sekti liežuvį. Jei katė dvejodavo, stulpelis lūždavo, skystis nukrisdavo atgal į dubenį, o liežuvis iškildavo tuščias.
Tyrėjai išanalizavo didelės spartos skaitmeninius naminių kačių, tokių kaip Cutta Cutta, vaizdo įrašus (žiūrėkite aukščiau arba www.technologyreview.com/cat-drink), taip pat liūtus, tigrą ir jaguarą. Lėtinant vaizdo įrašus, mokslininkai nustatė liežuvių judėjimo greitį ir plakimo dažnį. Žinodami liežuvio dydį ir greitį, jie sukūrė matematinį slenksčio modelį, kuris apima gravitacijos ir inercijos santykį. Visų dydžių katėms šis skaičius yra beveik tiksliai vienas, o tai rodo puikų balansą. Naminės katės vidutiniškai įveikia keturis ratus per sekundę, tačiau didelės katės, kurių liežuviai yra didesni, ratus eina lėčiau, kad pasiektų tą patį rezultatą.
Norėdami geriau suprasti subtilią plakimo dinamiką, mokslininkai taip pat sukūrė robotizuotą katės liežuvio versiją, kuri juda aukštyn ir žemyn virš vandens lėkštelės. Modelis leido jiems sistemingai tyrinėti įvairius surišimo aspektus ir galiausiai nustatyti veikiančius mechanizmus.