Гидродинамика живых систем. Конструируя живые плавательные механизмы, природа стремилась наделить их такими устройствами, которые обеспечивали бы животным наиболее эффективное преодоление сопротивления водной среды и достижение максимально экономичных и высоких скоростей.
Слайды к презентации «Гидродинамика живых систем»
Слайд 1. Рекордсменом по скоростному плаванию среди рыб является рыба меч, которая может плыть с завидной скоростью — 140 км/час! Легко преодолевать сопротивление воды помогает этим рыбам их форма тела. Сжатая с боков, она напоминает профиль крыла самолета.
Важную роль при движении рыб играют большой хвостовой плавник серпообразной формы, длинный меч — видоизмененная верхняя челюсть рыбы, а также жабры.
Изменяя положение жаберных крышек, и таким образом меняя количество воды, проходящей через них и попадающей на поверхность тела, рыба меч может управлять пограничным слоем воды, влияющим на скорость плавания. Есть у этой рыбы и другие секреты, многие из которых еще не раскрыты.
Слайд 2. Быстрым и продолжительным плаванием отличаются морские стайеры — рыбы тунцы. Их ламинаризованная (не образующая вихревых потоков) форма тела, гладкая и эластичная поверхность с обильным выделением слизи и другие приспособления позволяют тунцам покрывать с высокой скоростью расстояния до 9 тыс. км.
Слайд 3. Искуснейшими пловцами являются дельфины. Тайна их скоростного плавания была разгадана только в середине нашего столетия. Она заключается в специфической особенности строения кожи животного. Весь наружный покров дельфина действует как диафрагма, чувствительная к изменениям внешнего давления и гасящая возникающие струи путем передачи давления каналам, заполненным амортизирующим веществом. Кроме того, когда дельфины достигают больших скоростей, начинается волновое движение самого кожного покрова. Эти «скоростные складки», пробегая по телу дельфина в такт с возникшими завихрениями воды, гасят вихри и обеспечивают быстрое плавание.
Слайд 4. К числу отличных пловцов принадлежат и головоногие моллюски кальмары. Развивая скорость более 60 км/час, эти живые ракеты нередко выскакивают из воды на высоту до 7 м и пролетают над волнами более 50 м.
Они производят стремительные повороты и в горизонтальной, и в вертикальной плоскостях. Мягкое, но упругое, покрытое слизью тело кальмаров способно существенно деформироваться. Кроме того, во время движения оно приобретает очертания, похожие на профиль самолетного крыла. Длинные щупальца моллюска снабжены килями. Когда он плывет, щупальца вытянуты и плотно сложены. Они стабилизируют направление движения и помогают сохранять или изменять курс.
Слайд 5. Помимо механизмов быстроходности и маневренности, кальмары обладают реактивным движителем, принцип работы которого заключается в засасывании большого количества воды, а затем выбрасывании водной струи через узкую воронку. Меняя угол установки воронки, кальмары могут плыть как вперед, так и назад.
Слайд 6.С древнейших времен судостроители обращали внимание на морских обитателей, заимствуя у них многое. Строение головы, форма хвоста, плавников – всё у обитателей рек, морей и океанов соответствует способу и скорости передвижения.
Одно из направлений гидробионики — разработка рациональных форм и методов снижения сопротивления тел в водной среде.
Слайд 7. «Подводные лодки» в природе известны давно – это обычные рыбы, способные изменять свою плавучесть, впуская газ в плавательный пузырь или выпуская его.
Изучая и раскрывая гидродинамические секреты природных механизмов, гидробионики находят принципиально новые методы и способы проектирования кораблей: заимствуют форму для современных подводных лодок.
Слайд 8. В 1905 году И. Бубновым были разработаны два проекта подводных лодок, водоизмещением 117 и 400 тонн. Построенные по этим проектам подводные лодки получили названия «Минога» и «Акула». Проекты подводных лодок были разработаны на основе морфологического и анатомического строения акул.
Слайд 9. Одним из «учителей» кораблестроителей стал дельфин, способный развивать скорость до 25 узлов. Природа сконструировала дельфина много совершенней, чем человек подводную лодку или торпеду. По принципу строения кожи дельфина было разработано покрытие «ламинофоло». Применение этого покрытия в качестве обшивки на торпедах, позволило без изменения мощности двигателя увеличить их скорость на 20 — 25%.
Видео по анимированной презентации
ГИДРОДИНАМИКА ЖИВЫХ СИСТЕМ от Педагогическая поддержка на RUTUBE