Je leest:

Roos kalmeert waterwervels

Roos kalmeert waterwervels

Auteur: | 19 mei 2004

Als je een dolfijn soepel door het water ziet schieten, denk je niet direct aan een hoofd vol roos. Toch schilfert dolfijnenhuid continu af. De loslatende huidschilfers helpen de dolfijn waterwrijving te verminderen.

Japanse natuurkundigen hebben laten zien hoe dolfijnen waterwrijving te slim af zijn. Hun computersimulaties en experimenten tonen aan dat de zachte, schilferende huid van een dolfijn de waterstroom om het dier kalmeert. Daardoor gaat er minder energie verloren aan het overwinnen van de waterweerstand en hoeft de dolfijn minder energie te verbruiken. De onderzoekers publiceerden hun onderzoek in het meinummer van het Journal of Turbulence. Het onderzoek geeft meer inzicht in de manier waarop levende wezens zo zuinig mogelijk bewegen. Die kennis is weer van belang in het ontwerpen van bijvoorbeeld schepen en vliegtuigen.

Een laminaire (gladde) stroom links en een turbulente stroom rechts. Laminaire stroming levert veel minder weerstand op dan turbulente. De wervels worden namelijk op gang gebracht met bewegingsenergie van de torpedo; die raakt snelheid kwijt omdat hij een remmende kracht voelt.

Roos werkt net als schuurpapier

Dat haaien met hun ruwe huid weinig last hebben van wrijving, weten we door de haaienpakken van ‘onze’ schaatsers en zwemmers maar al te goed. Water vormt allerlei kleine wervels (turbulentie) als het over een glad oppervlak stroomt. De energie die in die wervels gaat zitten komt direct uit de bewegingsenergie. De ruwe uitsteeksels van haaienhuid – of van een haaienpak – zorgen dat er minder wervels vormen en dat het waterstroom dus gladjes (laminair) verder stroomt. Lucht gedraagt zich net zo, al zijn de krachten veel kleiner.

Dolfijnen hebben helemaal geen ruwe huid zoals haaien, maar toch bewegen ze razendsnel door het water. Ze hebben heel weinig last van weerstand. Dat komt natuurlijk deels door hun gestroomlijnde lichaam, maar die stroomlijn kan niet alles verklaren.

Stroomlijn is belangrijk; een goed profiel kan water- of luchtstromen gladjes langs een voorwerp laten gaan. De verkeerde vorm – zoals van deze cilinder (van bovenaf gezien) levert allerlei wervels op. Verschillende kleuren geven links- en rechtsdraaiende kolkjes op. Klik op de afbeelding voor een bewegende versie.

De Japanse natuurkundige Yoshimichi Hagiwara heeft samen met zijn team bewezen dat de zachte, schilferende dolfijnenhuid net als haaienhuid voor een gladde waterstroom zorgt. Dolfijnenhuid is zacht en de dieren hebben flinke onderhuidse vetreserves. Daardoor is hun oppervlak een beetje veerkrachtig. Als ze snel zwemmen, ontstaan er kleine golfjes in de huid, alsof die ineens geribbeld is. Computersimulaties van Hagiwara lieten zien dat die golfjes turbulentie tegengaan.

En de schilfers? Hagiwara en zijn team modelleerden ook de afbladderende huidschilfers van dolfijnen. Dolfijnen krijgen elke twee uur een nieuwe huid, en de oude cellen sterven continu af. Daarom raken er steeds huidschilfers los. De simulatie volgde elke afzonderlijke schilfer en liet zien dat die schilfers de kleine wervels rond de dolfijn verstoorden; het resultaat was een gladdere waterstroom.

Ook echte experimenten lieten dat effect zien. “Het is heel moeilijk om de waterstroom vlakbij een zwemmende dolfijn te onderzoeken,” zei Hagiwara. De Japanners bootsten de dolfijnenhuid daarom na met een gegolfde plaat, bedekt met kleine schilfers. Daar lieten ze water overheen stromen en zagen dat de combinatie van een gegolfd oppervlak en loslatende stukjes huid de weerstand die de dolfijn voelt vermindert.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 19 mei 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.