我們人體的皮膚需要保持一定程度的乾爽,否則會感覺極其不舒服。例如不論是寒天還是暑天,如果身體表面溼溼的,就會感到很寒冷或很炎熱。對於陸生動物來講,也是同樣道理。人類可以用乾毛巾吸乾身體表面的水,但是動物卻沒有這般待遇,它們只能靠甩幹來達到目的。那麼,你是否想過動物甩乾的效率有多高呢?

來自美國亞特蘭大市佐治亞理工學院機械工程與生物學系的胡立德(David Hu)教授所在團隊便對此產生了興趣,並由此發表了一篇名為《哺乳動物甩幹自己的不同頻率》的論文,「一條淋溼的狗要甩幾次才能把自己甩幹」是其中的主要研究問題之一。由於這項研究看似太過無厘頭,甚至被美國媒體列入「最浪費政府資金的20項科學研究」中。在胡立德教授研究的開始階段,他用的是自家的棕色貴賓犬,名叫傑瑞。他和它互相看不上對方,因為這隻咖啡色的貴賓犬是他太太前男友送的情人節禮物,這讓這隻狗狗成了科學實驗的完美對象。

胡立德教授及其研究團隊為了找出答案,利用了高速攝影及X射線攝影技術,仔細觀察狗狗和其他哺乳動物甩水時的視訊。研究發現:哺乳類動物的甩水動作都從頭部開始,能量波以頭為基準點,擴散到身體其他部位;且頭部扭動幅度愈大,振幅波就愈大。他們還發現狗可以1秒鐘甩水4次,它的加速度幾乎是地球重力加速度的20倍,比賽車轉彎的加速度還要大。除此之外,他們還通過研究發現,越小的動物甩水越困難。如果老鼠需要甩幹自己,它們一秒鐘要甩30次才行。

🔺頻率f與動物半徑r的關係

🔺頻率f與動物半徑r的關係

為什們老鼠需要更高的甩水頻率呢?我們知道,貼在毛髮上的水是有表面張力的,只有足夠大的離心力,才能夠掙脫這個表面張力。根據高中所學的物理知識我們知道,離心力F=mrω2,半徑r越大,物質所受離心力也越大,對於小型動物來說,它們毛髮長度較短,這就意味著它們需要更大的速度來獲得更多的離心作用。這就好比我們人站在旋轉木馬的最外面時,感受到的離心力是最大的,但是站得越靠近中心,離心力就越小。這就可以理解老鼠為什麼需要更高的甩水頻率了,因為它們的毛髮半徑小,甩水離心力小,因此需要甩得快來增加離心力。

幫狗狗洗過澡的小夥伴知道,狗狗甩幹水時,先甩頭,甩身體,最後甩尾巴,真可謂是頭尾分離。不僅如此,它們在甩動過程中還做到了身體和皮膚分離。雖然身體甩的頻率和皮膚一樣,但卻不能像皮膚那麼大幅度甩動。因為毛多的動物,通常皮膚也特別鬆弛,只要輕微使力,毛皮就會四處甩動。

通過下面這張狗在甩動自己過程中脊椎位置和皮膚的位置關係圖,我們可以看出狗狗皮膚甩動的幅度有多大,其中藍線代表的是皮膚,虛線則是脊椎。根據科學研究表明,鬆垮的皮膚和緊實的皮膚相比,甩動的幅度是後者的3倍,從而使甩動的皮膚增加了9倍。這也是我們人不可以甩乾的原因之一,我們的皮膚都是比較緊實的。

這一研究看似無厘頭,但在當時的確也啟發了人類改進洗衣機和噴塗設備,甚至改進遠赴火星的探測器。如果火星探測器能像狗狗一樣,甩幾下就清除身上的塵土,就不會因為灰塵覆蓋太陽能電池板而失去動力宕機了。

Source

订阅评论
提醒
guest
0 Comments
最多投票
最新 最旧
内联反馈
查看所有评论
0
希望看到您的想法,请您发表评论x