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水漂 嫦娥五號(hào)在線(xiàn)教你如何打出完美“水漂”( 二 )


研究發(fā)現(xiàn)這些以魚(yú)為食的鳥(niǎo)類(lèi)通常具有尖銳的喙和細(xì)長(zhǎng)的脖子,入水前翅膀夾緊身體像箭一般刺入水中,最大限度地優(yōu)化自身入水的水動(dòng)力學(xué)特性。
而且翠鳥(niǎo)入水通常只會(huì)激起非常小的水花,這樣便可在入水后保持更快的速度、潛入更深的水中以提高捕食到魚(yú)類(lèi)的機(jī)會(huì)。
入水之后通過(guò)調(diào)整翅膀的伸展控制姿態(tài),迅速捕食獵物。

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翠鳥(niǎo)入水過(guò)程照片,入水前空中姿態(tài)(左)入水后姿態(tài)控制及空泡形態(tài)(右)|圖片來(lái)源:veer圖庫(kù)科學(xué)家非常關(guān)心這些水鳥(niǎo)如何在高速入水的過(guò)程中不受到傷害。
一項(xiàng)發(fā)表在《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》的研究通過(guò)對(duì)一種北方塘鵝(northern gannet)的標(biāo)本進(jìn)行入水實(shí)驗(yàn)。
發(fā)現(xiàn)海鳥(niǎo)在入水之前會(huì)努力收縮肌肉,通過(guò)肌腱保持骨頭的穩(wěn)定性使脖子伸直,以降低入水產(chǎn)生的巨大沖擊載荷導(dǎo)致的受傷風(fēng)險(xiǎn)。
由此,科學(xué)家們建立了海鳥(niǎo)入水的安全速度理論預(yù)測(cè)模型,并為人類(lèi)的活動(dòng)提供了參考。
比如中國(guó)跳水\"夢(mèng)之隊(duì)\"運(yùn)動(dòng)員入水,身體與水面垂直時(shí)激起的水花最小,這樣看起來(lái)與翠鳥(niǎo)的入水姿態(tài)有幾分相似。

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跳水比賽運(yùn)動(dòng)員入水前姿態(tài)和入水后的水花這種自然界和生活中的入水現(xiàn)象也被成功應(yīng)用于實(shí)際工程中。
MIT的Tadd Truscott教授通過(guò)優(yōu)化彈頭的形狀,使子彈始終貼在空泡表面的一側(cè)從而獲得穩(wěn)定彈道。
英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院研制的\"塘鵝\"入水飛行器,在空中飛翔時(shí)會(huì)保持為\"固定翼\"的狀態(tài)。
當(dāng)要入水時(shí),先把機(jī)翼收起折疊成一條細(xì)線(xiàn),再模仿塘鵝捕食時(shí)的姿態(tài)俯沖入水。類(lèi)似的工程問(wèn)題還包括水上飛機(jī)的著陸,航天器水上降落和回收等等。

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針對(duì)入水彈道穩(wěn)定性的子彈形狀優(yōu)化△a:常規(guī)子彈入水彈道失穩(wěn)旋轉(zhuǎn);b:優(yōu)化后子彈形狀彈道保持穩(wěn)定;c:子彈形狀對(duì)比;d:優(yōu)化子彈入水空泡的理論與實(shí)驗(yàn)分析

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英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院研制的AquaMav(塘鵝)跨介質(zhì)飛行器樣機(jī)|樣機(jī)入水照片(左)真實(shí)塘鵝入水照片(右)不難發(fā)現(xiàn),入水后物體的運(yùn)動(dòng),仍與力學(xué)原理息息相關(guān)。
老子的《道德經(jīng)》中講,故恒無(wú)欲也,以觀其眇(妙);恒有欲也,以觀其所噭。
意思是說(shuō),平常要處于一種\"無(wú)欲\"的狀態(tài),去觀察大自然和生活中有趣的問(wèn)題,然后再進(jìn)入\"有欲\"的階段,通過(guò)人本能的求知欲來(lái)尋找現(xiàn)象背后的奧秘。
所以,如果我們能夠善于在日常觀察中尋找科學(xué)發(fā)現(xiàn)契機(jī),采用嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的分析歸納出一般規(guī)律,就能夠更好地運(yùn)用這些規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題。
參考文獻(xiàn)
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[6]https://dronesplayer.com/uav-drone

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