Осьминог использует струи воды для передвижения, а рыба-стрелок стреляет водой над поверхностью, чтобы поймать насекомых. Но исследователи из Технического колледжа Джорджии обнаружили, что слоны - единственные животные, способные использовать всасывание как на суше, так и под водой, и это впечатляюще мощно.
Недавнее высокоскоростное видео показало, что этот успех в сосании связан с силой вдыхания слонов.
Исследователи подсчитали, что слоны могут дышать со скоростью выше 540 км / ч, что более чем в 30 раз превышает скорость выдыхаемого воздуха во время чихания человека (около 16 км / ч) и быстрее, чем японский поезд-стрелка (320 км / ч по данным Японская железная дорога ).
Исследования Технического колледжа Джорджии направлены на то, чтобы лучше понять физику того, как слоны используют свои хоботы для управления воздухом, водой, едой и другими объектами. Они также пытаются узнать, может ли механика этих действий слона вдохновить на создание более эффективных роботов, которые используют воздух для удержания и перемещения объектов.
— Слон съедает около 400 килограммов пищи в день, но очень мало известно о том, как они используют свои хоботы для сбора пищи и воды в течение 18 часов каждый день, — сказал д-р Эндрю Шульц из Технического колледжа в Джорджии. ведущий исследование. — Оказывается, их чемоданы действуют как чемоданы, которые при необходимости могут расширяться.
Шульц и команда Технологического института Джорджии вместе с ветеринарами из зоопарка Атланты наблюдали, как слонов кормили разнообразной пищей. Крупные кубики, например, животное хватает и собирает. Он всасывает более мелкие кубики и издает громкий звук, похожий на звук пылесоса или звук человека, сосущего спагетти.
Чтобы узнать больше о сосании, исследователи дали слонам чипсы и измерили приложенную силу. Иногда животное сжимает стружку и вдыхает, останавливая стружку наверху ствола, не ломая его. Он похож на человека, который вдыхает ртом лист бумаги. В другой раз слон применил всасывание на расстоянии, прижимая стружку к краю своего хобота.
— Слон использует свой хобот как швейцарский армейский нож, — сказал Дэвид Ху, советник Шульца и профессор Технологического института Джорджии. — Он может распознавать ароматы и захватывать еду. В других случаях он выдувает еду, как ветряк, или всасывает ее, как пылесос.
Наблюдая, как слоны вдыхают жидкость из аквариума, команда смогла определить продолжительность и измерить объем. Всего за 1,5 секунды багажник всасывает 3,7 литра, что эквивалентно 20 туалетам, которые ополаскиваются одновременно.
Ультразвуковой датчик использовался для измерения стенки туловища и наблюдения за работой внутренних мышц туловища. Сокращая эти мышцы, животное расширяет ноздри до 30%. Это уменьшает толщину стен и увеличивает объем багажника на 64%.
— На первый взгляд, это не имело смысла: носовой проход слона был относительно небольшим, и он вдыхал больше воды, чем следовало, — говорит Шульц. — Только когда мы увидели ультразвуковые изображения и наблюдали за расширением ноздрей, мы поняли, как они это сделали. Воздух открывает стены, и животное может накапливать гораздо больше воды, чем мы первоначально рассчитывали.
Основываясь на приложенном давлении, Шульц и его команда предсказывают, что слоны будут вдыхать со скоростью, намного превышающей скорость японских поездов со стрелой — более 540 км / ч.
Шульц считает, что эти уникальные особенности находят применение в мягкой робототехнике.
— Изучая механику и физику движений мышц туловища, мы можем применять физические механизмы - комбинации всасывания и захвата - чтобы найти новые способы создания роботов, — объясняет Шульц. — Между тем, африканский слон сейчас находится в списке исчезающих видов из-за браконьерства и потери среды обитания. Его хобот делает его уникальным видом для изучения. Узнав о них больше, мы сможем узнать, как лучше защитить слонов в дикой природе.
Их стволы могут вместить больше, чем вы думаете. Согласно новому исследованию, слон может увеличивать диаметр своего хобота за счет расширения ноздрей - это уменьшает толщину внутренних стенок хобота и увеличивает внутреннее пространство примерно на 64%.
Хобот слона - несмотря на колоссальные 100 килограммов — способен совершать неожиданно изящные движения - от рисования «автопортретов» до захвата зерен, зажимая кончик хобота.
Подписывайтесь на «Гродно 24» в Дзен Новости и на наш канал в Дзен