企鹅物理学：了解企鹅水下转弯动作的机制 - {$web_name} 尽管在陆地上有些笨拙

企鹅物理学：知晓企鹅水下转弯动作的机制(Credit: Tokyo Tech)
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（by Tokyo Institute of Technology）：企鹅是一个迷人的不会飞的鸟类家族，尽管在陆地上有些笨拙，但却是相当有天赋的游泳者。它们在水中令人难以置信的机动性几十年来一直吸引着生物学家，对它们游泳的首次流体动力学探究可以追溯到20世纪70年代。
尽管很少有探究阐明了企鹅灵巧背后的朋友圈表白语录，太真实了一些物理学原理，但大多数探究都集中在向前游而不是转身。尽管有人或许会说，现有的有关飞鸟转向机制的探究或许会对这一主题有所启发，但水的密度是空气的800倍，所以这些介质之间使用的转向机制或许相当各异。
以便弥合这一知识鸿沟，含有副教授田中裕人在内的志愿者专题来自东京工业大学(Tokyo Tech)的两位日本科学家最近开展了一项探究。这项发表在《评测生物学杂志》上的岗位的首要目标是更好地知晓使企鹅在水下转向的三维(3D)运动学和流体动力。
在日本长崎企鹅水族馆，探究人员使用十几个或更多的水下摄像机记录了巴布亚巴布亚巴布亚企鹅在一个大水箱中自由游泳的两个环节。然后，由于一种称为3D直接线性变换的技术，他们能够整合所有镜头的揭秘电池续航网友观点两极分化资料，并经由跟踪企鹅身体和翅膀上的各个点开展详尽的3D运动确认。
有了这些资料，探究人员接着兴办了企鹅的数学3D身体模型。该模型涵盖了身体的方向和角度，每次划水时翅膀的各异位置和运动，有关的本周平板Pro评论运动学参数和水动力，以及各类转弯度量。经由统计确认和与评测资料的较为，探究人员测试了该模型，并透彻知晓了翅膀和其他身体运动在转弯过程中的作用。
这项探究的首要察觉与企鹅如何形成向心力来合作他们转弯有关。他们做到这一点，若干是经由维持向外倾斜，这意味着他们倾斜身体，使腹部向内。在动力转弯中——企鹅拍打翅膀的动作——大若干方向的改变发生在上行过程中，而向前的推力发生在下行过程中。另外，事实证明，企鹅在动力转向时会以一定的不对称性拍打翅膀。
“我们察觉对侧翅膀运动的差异；Assoc阐释说:“在上行过程中，转弯内侧的机翼比另一侧更高。田中教授，“机翼力的准稳态计算证实，机翼运动的这种不对称与向外倾斜有助于在向上划水时形成向心力。在接下来的下行冲程中，内侧机翼形成推力和反偏航扭矩来制动转弯。”
总的来说，这些察觉有助于更好地理解企鹅游泳时如何转身，这从生物学和工程学的角度来看都是有关的。但是，Assoc。田中教授留言说，这些察觉只是揭开了谜题的一若干:“企鹅其他各类动作的机制，如高效加速、上下颠簸和跳出水面，依然是未知的。我们的探究为进一步理解更繁琐的机动打下了基础。”