为什么海豚会有“即兴”的皮肤?

在海洋中,有一种比猴子更聪明的动物——海豚。训练海豚。他们可以打乒乓球,可以在火圈里跳,就像杂技团演员一样。有人训练过海豚猴子学会打开电源开关,普通猴子只能教它两三百遍,而普通海豚能学会15 ~ 20遍。几只比较聪明的海豚,五次就能掌握。

许多人都知道海豚是游泳高手。虽然只有两三米长,几百公斤重,但它每小时能游三四十公里,相当于鱼雷艇的中速。它能把普通船只远远甩在后面。

海豚在水中的“速度”从何而来?我们知道,当一个固体在另一个固体的表面上相对运动或倾向于相对运动时,就会产生摩擦阻力,这是一种干摩擦。此外,当固体相对于液体或气体运动时,固体与液体或气体的接触面上也存在摩擦力,称为湿摩擦。当固体浸入液体或气体中运动时,除了湿摩擦外,它还受到液体或气体的压力。头上的压力大于背上的压力,所以这个压力也阻碍了固体在液体或气体中的运动,这个阻力叫做介电电阻。介质阻力和湿摩擦之和就是固体在液体或气体中的摩擦阻力。是水的摩擦力影响了人在水中游泳的速度,船在水中的速度,当然还有鱼在水中的速度。流线型的船身旨在减少这种摩擦阻力,从而提高船只的航行速度。

虽然海豚也有流线型的身姿,但是按照套路,从它的形状、长度、重量来分析,是不可能游出30到40公里的时速的。经过长期的研究和观察,发现海豚“快”的奥秘在于它们的皮肤。原来海豚的皮肤特别柔软,整个皮肤的外小管里都充满了海绵物质。当它游泳时,海绵状的皮肤表层可以根据水的湍流“即兴”起伏,使它的整个皮肤表层变得和水波的形状一样。这种变化的结果是,水对海豚的摩擦阻力减少了90%。这是海豚游得很快的主要原因。后来,人们模仿海豚皮的结构,制作了一种柔软的人造海豚皮,覆盖在海底钢壳的表面。果然,潜艇的速度大大提高了。

近年来,我们经常可以在国际游泳比赛中听到“鲨鱼泳衣”。你知道人们为什么会发明这种泳衣吗?是基于什么物理知识?

潜艇是受海豚的启发来提高速度的,而鲨鱼皮泳衣则是从鲨鱼皮的特殊结构模仿而来。世界各地的运动员都想在游泳比赛中取得好成绩,于是有人开始研究什么样的泳衣能让人在水中游得更快。我们知道鲨鱼游泳的速度非常快,所以人们研究鲨鱼皮,用类似的材料制作泳衣,所以近年来的游泳纪录被反复刷新。知识点仿生学

通过模仿海豚的“随机应变”皮肤制作人工海豚皮肤,提高潜艇速度,“鲨鱼泳衣”都是在仿生学的基础上完成的。所谓仿生学,是指模仿生物建造技术装置的科学,是20世纪中期出现的一门新兴边缘科学。

仿生学研究物体的结构、功能和工作原理,并将这些原理移植到工程技术中,发明性能优越的仪器、装置和机器,创造新技术。从仿生学的诞生和发展到现在短短几十年,其研究成果已经非常可观。仿生学的问世开辟了一条独特的技术发展之路,即向生物界要蓝图之路,极大地开阔了人们的视野,显示出强大的生命力。