El concierto de movimiento por el que las escuelas de peces son famosas no es simplemente una exhibición elaborada de natación sincronizada. Su movimiento colectivo aparentemente telepático es parte de una estrategia probada por el tiempo para mejorar las posibilidades de supervivencia del grupo en su conjunto, desde la defensa contradepredadores para encontrar comida y aparearse
Un estudio publicado en Revisión física X está ofreciendo nuevos detalles que muestran cómo los flujos acuáticos creados por ciertas escuelas de peces pueden beneficiar a cada uno de sus miembros individuales de otra manera, hidrodinámicamente.
Un equipo de investigación del Instituto de Tecnología de Nueva Jersey NJIT y la Universidad de Nueva York NYU ha mostrado un nuevo modelo matemático capaz de determinar qué formaciones dan a los nadadores de la escuela la mayor ventaja en lo que respecta a la eficiencia energética y las velocidades, especialmente cuandoen comparación con los peces sin escuela.
Los investigadores dicen que el estudio ofrece una imagen física que ilustra cómo los nadadores en las escuelas de peces están influenciados por la conexión constante entre las alas de cada nadador y los vórtices de flujo persistente generados por el colectivo.
"Hay mucha literatura científica que se ha centrado en la dinámica de los bancos de peces y las interacciones sociales que los configuran, como la necesidad de tomar formaciones para evitar a los depredadores, por ejemplo", dijo Anand Oza, profesor asistente del Departamento de NJITde Matemáticas y uno de los autores del estudio. "Sin embargo, a menudo descuidado ha sido la dinámica de fluidos ... '¿pueden los flujos de fluidos realmente influir en la estructura de las escuelas?'. Lo que encuentro emocionante es que con este estudio ahora podemos señalar cuantitativamentecómo la hidrodinámica puede ayudar o incluso obstaculizar una escuela "
El equipo examinó cuatro tipos comunes de formación de escuelas de peces en movimiento: formaciones en línea, formaciones de "falange" de una sola fila, formaciones rectangulares de "celosía" y formaciones de celosía de diamante.
Al aplicar datos experimentales de estudios previos realizados en la NYU a su modelo, el equipo captó una gama de interacciones hidrodinámicas sutiles que ocurren dentro de varias escuelas de peces, mostrando cuánta energía ejercía cada pez de sus movimientos de aleteo mientras nadaban dentro de suEl modelo del equipo también hizo un seguimiento de las fuerzas debido a los pequeños vórtices en forma de remolino que los nadadores arrojan con cada golpe, mostrando cuánto los peces fueron impulsados por los flujos de vórtices generados por sus compañeros de escuela.
En general, las simulaciones por computadora del equipo revelaron que las escuelas formadas en una sola línea cruzada falange recibieron una velocidad marginal y ahorros de energía sobre los nadadores solitarios, mientras que las formaciones reticulares en línea y rectangulares ofrecieron mejoras sustanciales. Sin embargo, el equipo observó que los pecesorganizado en una formación de celosía de diamante recibió la mayor ventaja hidrodinámica.
"Descubrir que la formación de diamantes es mejor no fue del todo sorprendente, pero lo que aprendimos es que todos los diamantes no son iguales ... la geometría sí importa. En general, cuanto más delgada es la formación de diamantes, mejor es el rendimiento", explicó Oza.
Oza ahora dice que su equipo espera desarrollar su modelo para estudiar dinámicas similares en bandadas de pájaros. Los resultados podrían tener aplicaciones de ingeniería en la recolección y propulsión de energía, tal vez de maneras que puedan ser útiles para desarrollar parques eólicos más eficientes.
"Necesitamos validar aún más nuestro modelo y realizar más pruebas, pero idealmente podría ver modelos conceptualmente similares utilizados para ayudar a determinar cómo organizar las turbinas eólicas juntas para obtener la mejor producción de energía", dijo Oza. "Tambiénme gusta usar este modelo para ver cómo los vórtices y la memoria mediada por fluidos pueden influir en el comportamiento colectivo de las escuelas y las multitudes densamente pobladas o desordenadas. Esa es una mirada emocionante que no se ha explorado mucho ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Nueva Jersey . Original escrito por Jesse Jenkins. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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