پوست کوسه با آن‌چه ما از قوانین کلاسیک دینامیک می‌دانیم مغایرت دارد. بر‌اساس این قوانین فیزیکی، سطوح زبر اصطکاک را افزایش می‌دهند در‌حالی‌که ما در پوست کوسه با وجود دارا بودن زواید دندانی دنتیکل (denticles) و در نتیجه حالت زبر، شاهد این پدیده‌ایم که در آب باعث کاهش اصطکاک و کشش و حرکت سریع‌تر کوسه می‌شود.
 |
در ادامه‌ی مطلب گذشته، در اینجا به توضیحات کامل‌تری درباره‌ی مکانیسم‌های کاهش اصطكاك در سطح پوست کوسه و فناوری شبیه‌سازی شده در لباس‌های شنای جدید می‌پردازیم.
|
پوست کوسه با آن‌چه ما از قوانین کلاسیک دینامیک می‌دانیم مغایرت دارد. بر‌اساس این قوانین فیزیکی، سطوح زبر اصطکاک را افزایش می‌دهند در‌حالی‌که ما در پوست کوسه با وجود دارا بودن زواید دندانی دنتیکل (denticles) و در نتیجه حالت زبر، شاهد این پدیده‌ایم که در آب باعث کاهش اصطکاک و کشش و حرکت سریع‌تر کوسه می‌شود.
وجود ساختارهای میکروسکوپی دندانه‌دار (riblets) در حقیقت کلید کشف این معماست. با بررسی‌های تئوری و عملی بر روی این ساختارها، محققان دریافته‌اند که این دندانه‌ها به‌صورت سدی در برابر جریان‌های آشفته‌ی (طولی و عرضی) آب عمل کرده و با عبور جریان‌ها از میان شیار و گودی‌هایی که این دندانه‌های تیغه‌ای شکل به‌وجود آورده‌اند به جریان آب بر سطح پوست سرعت می‌دهد. این پدیده در قوانین دینامیک سیالات به‌طور گسترده مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
شکل 1: تصويري از لباس شناي طراحي شده با فناوري جديد |
در نمودار زیر عوامل موثر در کاهش اصطکاک و کشش مورد بررسی قرار گرفته است.
شکل 2: فلس‌های بدن کوسه‌ی سفید (white shark) |
شکل 3: «بالا» جریان های طولی (Longitudinal) و عرضی (cross) در یک سطح دندانه‌دار (ribbed surface) - «پایین» نمایش کاهش کشش سطح در اشکال مختلف تیغه‌ها |
بر اساس این نمودار میزان کاهش اصطکاک و کشش آب در سطح به عواملی نظیر ارتفاع تیغه‌ها (h) و فاصله‌ی تیغه‌ها از هم (s) بستگی دارد.
در این نمودار، چهار منحنی مشاهده می‌شود که به‌ترتیب زائده‌ها V-شکل با زاویه‌ی α=0° , α=30° , α=45° , α=60° را مورد بررسی قرار داده است. عدد منفی بیان‌گر کاهش فرایند کشش و اصطکاک و در نتیجه کارایی بهتر است.