Kortvinmakreelhaaien worden de "cheeta's van de oceaan, " in staat om te zwemmen met geschatte snelheden van 70 of 80 mijl per uur. Om te onderzoeken hoe de dieren deze indrukwekkende prestatie bereiken, luchtvaartingenieur Amy Lang van de Universiteit van Alabama en collega's testten monsters van echte makreelhaaien, genomen uit het flankgebied van het dier, in watertunnelexperimenten.

Het werk zal deze week worden beschreven tijdens de American Physical Society March Meeting 2019 in Boston. Lang zal deel uitmaken van een persconferentie tijdens de bijeenkomst waarin het werk wordt beschreven. Informatie over inloggen om op afstand mee te kijken en vragen te stellen vindt u aan het einde van dit persbericht.

Lang en haar collega's waren specifiek geïnteresseerd in het effect van ongeveer 0,2 millimeter grote flexibele schubben op bepaalde locaties op het lichaam van de haai, zoals op de flank en de vinnen. De schalen kunnen buigen onder hoeken van meer dan 40 graden van het lichaam, maar alleen in de richting van de omgekeerde stroom. Met andere woorden, als je met je hand van neus tot staart over de haai zou gaan, de huid zou glad aanvoelen; in de andere richting, het zou ruw aanvoelen als schuurpapier. De weerstand tegen je hand is ook een weerstand tegen de waterstroom. "Het belemmert de omkering van de stroom in de buurt van de huid, wat anders zou leiden tot wat we stroomscheiding noemen, ' zei Lang.

Stroomscheiding is de meest invloedrijke bron van weerstand op een vliegtuig, drukweerstand genoemd. "Dit is de weerstand die je ervaart als je je hand uit je autoraam steekt, verticaal ten opzichte van de luchtstroom, " zei Lang, een ingenieur met een focus op experimentele vloeistofdynamica.

Op de voorkant van je hand, er is een hoge druk die terugdringt. En op de rug van je hand, er is een lage druk die naar voren duwt. Het optellen van de drukkrachten bij elkaar levert een netto weerstandskracht op. Hetzelfde geldt elke keer dat een stroom scheidt, zelfs op een glad lichaam als een haai - of een golfbal, ze zei.

"De kuiltjes op een golfbal zijn een voorbeeld van scheidingscontrole die de drukweerstand vermindert door de aangesloten stroming rond de bal te behouden en de grootte van het kielzog te verkleinen. Je kunt een golfbal met kuiltjes 30 procent verder slaan dan wanneer dezelfde bal glad was , ' zei Lang.

Met behulp van een techniek genaamd digitale deeltjesbeeldsnelheidsmeting om gedetailleerde metingen van de waterstroomsnelheid over en rond de huid te produceren, Lang en haar team ontdekten dat de stroomscheiding inderdaad werd gecontroleerd door een "passief borstelend" vermogen van de microscopische oppervlaktegeometrie van de schubben van de haai.

"We hebben een experiment opgezet in de tunnel met een afgemeten hoeveelheid stromingsscheiding geïnduceerd op een glad oppervlak. Daarna hebben we het gladde oppervlak vervangen door haaienhuid en de stromingsscheiding opnieuw gekwantificeerd, ' legde Lang uit. 'In alle gevallen met de flankhuid, we zagen de grootte van het gescheiden stroomgebied aanzienlijk verminderen door de aanwezigheid van de huid."

Het werk, die gedeeltelijk werd gefinancierd door Boeing en het Amerikaanse leger, zou kunnen leiden tot nieuwe ontwerpen om de luchtweerstand van vliegtuigen en helikopters te verminderen, hun wendbaarheid vergroten. "Het potentieel voor een door mensen gemaakt oppervlak om dit volledig passieve mechanisme zelfs in de lucht te gebruiken, is erg opwindend, ' zei Lang.