Физик из США построил математическую модель, которая помогает вычислить динамические свойства сразу нескольких типов перемещения животных. С ее помощью ученый определил силы и давления, которые испытывают ныряющие животные, а также вычислил тягу, создаваемую крыльями и плавниками при движении в воздухе и воде соответственно. Проведенные расчеты он применил к данным о параметрах реальных животных.

Исследование опубликовано в Scientific Reports.

Перемещение животных изучает такой раздел науки как биомеханика. Ученые и инженеры регулярно заимствуют у животных какие-либо особенности их движений, чтобы применить их в робототехнике, самолето- и судостроении. Для этого исследователям необходимо создавать математические модели, которые были бы максимально близки к тому, что делают животные.

Большая работа в этом направлении была сделана для изучения того, как животные плавают и машут крыльями в воздухе. В обоих случаях тяга создается за счет вихрей в среде, вызванных движением тела и взмахами плавников или крыльев.

Однако для некоторых животных два эти типа движения тесно связаны с пересечением границы «воздух-вода», попросту говоря, с нырянием. Физиков, описывающих ныряние, как правило интересует, какое давление и силу удара приобретет тело, падающее в воду.

Для ответа на этот вопрос традиционно применяется теория потенциала скорости. Несмотря на большие успехи в аналитическом описании указанных видов движения, все они рассматриваются с помощью отдельных математических моделей.

Физик Сунгван Чон (Sunghwan Jung) из Корнеллского университета построил математическую модель, которая позволяет описать как плавание и полет, так и ныряние.