Większość ludzi nie myśli o dynamice płynów, jeśli chodzi o poród. Ale Megan Leftwich ma.
powiązana zawartość
- Nastoletni wynalazca Alexis Lewis uważa, że dzieci mają rozwiązania światowych problemów
Profesor inżynierii mechanicznej i kosmicznej na George Washington University w Waszyngtonie, DC, bada przepływy inspirowane biologicznie, takie jak mechanizmy umożliwiające pływanie rybom lub interakcje między płynami i innymi siłami, gdy dziecko przechodzi przez kanał rodny.
Po zaobserwowaniu wzorców pływania lwów morskich podczas rodzinnej wycieczki do Smithsonian National Zoo, Leftwich zaczął myśleć o metodzie pływania lwów morskich z płetwami przednimi, a nie tylnymi. Ssaki są sprawnymi pływakami i prawie nie budzą się . We współpracy z National Zoo, Leftwich sfilmował lwy morskie, prześledził wdzięczne klapy płetw i zaprojektował robotyczny płetwę, która odwzorowuje ruch. Ma nadzieję, że do końca lata będzie mieć działający prototyp.
Zautomatyzowana płetwa podąża długą linią wynalazków inspirowanych naturą. Inżynier George de Mestral studiował pod mikroskopem kolczastą głowę łopianu i opatentował rzep w 1955 roku. Niedawno połysk skrzydeł motyla zainspirował ekran dla e-czytelników. Ewolucja rozwiązała już wiele problemów, które napotykamy, w taki czy inny sposób, dla innych żywych istot.
Ostatecznie Leftwich przewiduje bezzałogowe pojazdy z robotycznymi płetwami zamiast śmigieł, które mogłyby robić rzeczy takie jak eksploracja podwodnych pól minowych bez powodowania dużych zakłóceń, które wystrzeliwują żywe bomby i statki badawcze tak wydajne, że mogą pokonywać duże odległości na jednym akumulatorze.
Jak inspiruje Cię natura?
Inspiruje mnie świat przyrody, ponieważ żyjemy w nim i cały czas go widzimy. Naprawdę łatwo mi zobaczyć liście wiejące wiatr, a potem pomyśleć: „Hę, zastanawiam się, ile siły ten liść może znieść, zanim zostanie oderwany?”. Te pytania, do pewnego stopnia potrafię je przeżywać, dzięki czemu zawsze mogę zobaczyć coś nowego do odkrycia. Fascynuje mnie sposób, w jaki naturalny proces, ewolucja znalazły tak wiele rozwiązań tak wielu różnych problemów. Jeśli widzę sposób, w jaki to rozwiązanie, niezależnie od tego, czy kształt kwiatu lub trawy rosnących w określonym kierunku oddziałuje z otaczającymi go płynami, mogę zbadać problem.
Dlaczego studiujesz organizmy, które pływają?
Wiele ryb po prostu pływa, trzepocząc płetwą ogonową, ale delfiny i wieloryby machają nią w górę iw dół. Kałamarnice i meduzy kurczą się i strzelają, a węże morskie poruszają całym ciałem w górę i w dół. Więc nawet ten jeden pomysł na poruszanie się w wodzie, mamy już tak wiele rozwiązań. Naprawdę interesowało mnie, jaki jest fundamentalny związek między tymi wszystkimi rozwiązaniami.
Lwy morskie napędzają się swoimi przednimi płetwami w sposób, który powoduje bardzo mało budzenia. (Jon Betz) Czy potrafisz opisać manewry, które wykonują lwy morskie?
Lwy morskie są świetnymi pływakami. Są bardzo zwinni i bardzo zabawni, dzięki czemu mogą robić bardzo ciasne zakręty, gdy idą do przodu, i nagle podchodzą i robią 180 stopni w bardzo wąskim promieniu. Jeśli idą naprzód i nagle chcą zobaczyć coś za sobą, podnoszą głowę do góry i po prostu robią backflipa i idą w przeciwnym kierunku. Będą robić beczki i obracać się z nosem jako osią. Są niezwykle zwinne.
Ponieważ pływają z płetwami przednimi w przeciwieństwie do ogonów, nie tworzą typowego czuwania, które można zobaczyć za rybą, delfinem lub wielorybem. A jeśli zrozumiemy, jak to robią i możemy na przykład wbudować to w bezzałogowy pojazd, moglibyśmy stworzyć pojazd znacznie trudniejszy do wykrycia w wodzie, co jest hydrodynamicznie ciche.
Jak to było spotkać lwy morskie w National Zoo?
Nie tak wiele osób ma okazję pogłaskać lwa morskiego. Myślałem, że będą oślizli, ale nie byli. To było trochę jak mokry pinczer Dobermana.
Pracując z lwami morskimi przez prawie dwa lata, spotkanie z jednym i dotknięcie go i zobaczenie, jak się czuje futro lwów morskich, było naprawdę pouczające i dodało głębi zrozumienia temu problemowi, który badamy na ekranie komputera lub przynajmniej sześć cali szkła.
Leftwich studiuje film lwów morskich Narodowego Zoo. (Jon Betz) Czy uważasz się za innowatora?
Nie zawsze rozwiązuję dany problem, ale naprawdę wierzę, że rozwiązuję problemy przyszłości. Myślę, że ta baza wiedzy przełoży się na rozwiązania problemów, o których nawet nie wiemy, że mamy, lub o których wiemy i że nie jesteśmy zainteresowani ich rozwiązaniem w tej chwili. Może wysoki wskaźnik dostaw chirurgicznych w naszym kraju nie jest dużym problemem, ale jest to problem, a gdybyśmy mieli lepsze rozwiązanie, czy nie byłoby wspaniale? Zdecydowanie uważam, że wiele z tego, co robię, polega na poszukiwaniu fundamentalnej fizyki tam, gdzie ludzie nie myślą, że ona istnieje.
