Gray's paradox (original) (raw)
Парадокс Грея — парадокс гидродинамики. Либо требуемая для движения дельфина мощность мышц в 8-10 раз превышает ту, которой он обладает, либо корпус дельфина обладает в 8-10 раз меньшим гидродинамическим сопротивлением, чем эквивалентная ему жёсткая модель. Был обнаружен Д. Греем.
| Property | Value |
|---|---|
| dbo:abstract | مفارقة جراي هي مفارقة طُرحت في 1936 من قبل عالِم الحيوان البريطاني سير جيمس جراي. وكانت المفارقة معرفة كيف تستطيع الدلافين تحقيق تلك السرعات والتسارعات العالية بما يبدو أنه كتلة عضلية صغيرة. وقام جراي بتقدير الطاقة التي يستطيع الدلفين بذلها استنادًا إلى وظائف أعضائه، وقد توصل إلى أن تلك الطاقة لم تكن كافية للتغلب على قوى السحب في الماء. ولقد افترض أنه لا بد أن لجلد الدلفين خصائص خاصة مقاومة للسحب. في عام 2008، قام باحثون من معهد رينسلير بوليتكنيك، وجامعة ويست تشيستر وجامعة كاليفورنيا، سانتا كروز باستخدام قياس سرعة صور الجسيمات الرقمي لإثبات خطأ جراي. وقاموا بتسجيل شريط فيديو لزوج من الدلافين يسبحان في مياه مملوءة بمئات الآلاف من فقاعات الهواء. ولقد استخدموا جهاز كمبيوتر وأدوات لقياس القوة تم تطويرها خصيصًا للطيران لدراسة قياس سرعة صور الجسيمات والتي تم التقاطها بسرعة 1000 إطار في الثانية. ولقد سمح هذا للفريق بقياس القوة التي يبذلها الدلفين. وأظهرت النتائج أن الدلفين يبذل حوالي 200 رطل من القوة في كل مرة يدفع فيها ذيله، (10 مرات أكثر مما افترضه جراي) وعند الذروة يمكنه بذل قوة بين 300 و400 رطل. في عام 2009، قدم باحثون من جامعة تشونغ شينغ الوطنية في تايوان مفاهيم جديدة لـ «الجنيحات المخطوفة» و«قدرة الدوران الحصانية» لشرح قدرات السباحة لدى سمكة السيف. وتسبح سمكة السيف بسرعات وتسارعات أعلى من الدلافين. ويدعي الباحثون أن تحليلهم أيضًا «يحل الارتباك الذي أوجدته مفارقة جراي بخصوص الدلافين». قام تيموثي وي، الأستاذ الجامعي والقائم بأعمال عميد كلية الهندسة في رينسلير، بتسجيل شريط فيديو لاثنين من الدلافين المنقارية، بريمو وبوكا، وهما يسبحان في جزء من الماء يحوي مئات الآلاف من فقاعات الهواء الصغيرة. ثم قام باستخدام برنامج كمبيوتر متطور لتعقب حركة الفقاعات. وتظهر النتائج المرمزة بالألوان سرعة واتجاه تدفق الماء حول الدلفين وخلفه، وهو ما سمح للباحثين بحساب مقدار القوة التي كان ينتجها الدلفين بدقة. لقد استخدم وي أيضًا هذه التقنية لتسجيل فيديو للدلافين وهي تقف على ذيولها، وهي حيلة فيها «تمشي» الدلافين على الماء بتثبيت معظم أجسادها رأسيًا فوق الماء بينما تدعم أنفسها بدفعات قصيرة وقوية من ذيولها. ولقد أظهرت النتائج أن الدلافين تنتج حوالي 200 رطل من القوة في المتوسط عند رفرفتها بذيولها — قوة تبلغ حوالي 10 أضعاف ما افترضه جراي في الأصل. (ar) Das Graysche Paradoxon ist ein Strömungseffekt, der bei schnellen Walen, etwa den Delfinen auftritt. Der Körper vor allem dieser Arten verfügt in der Realität über weit bessere Strömungseigenschaften, als diese bei einem technischen Körper mit der gleichen Form der Fall ist. Die Namensgebung geht auf den britischen Zoologen James Gray zurück. Er hatte vermutet, die Muskulatur dieser Meerestiere sei nicht kraftvoll genug, um die beobachteten Schwimmgeschwindigkeiten von zehn Meter pro Sekunde gegen den Widerstand des Wassers aufrechtzuerhalten. Dieses Phänomen wird auf die Dämpfungseigenschaften der Haut zurückgeführt, die störende Wirbelbildung abdämpft. Zu diesem Zweck besitzt die Lederhaut (Corium oder Dermis) lange Papillen, die einen Saum bilden und mit der darüber liegenden Epidermis verzahnt sind. Die Papillen der Lederhaut sitzen dabei auf Lamellen, die weitestgehend quer zur Körperlängsachse und damit auch zur Strömungsrichtung gestellt sind. Aufgrund ihrer Länge hielt man die Papillen zuerst für Ausführungsgänge von Schweißdrüsen, heute weiß man allerdings neben der realen Funktion der Struktur auch, dass Wale keine Hautdrüsen mit Ausnahme der Milchdrüsen besitzen. Neben diesen Dämpfungsstrukturen verfügt die Haut über ein mikroskopisch feines Reliefmuster und durch die Ergebnisse physiologischer Experimente wird auch eine aktive Reaktion der Haut angenommen. Die Verbesserung der Strömungseigenschaften konnte durch verschiedene Versuche mit künstlicher Walhaut nachgestellt werden. (de) Gray's Paradox is a paradox posed in 1936 by British zoologist Sir James Gray. The paradox was to figure out how dolphins can obtain such high speeds and accelerations with what appears to be a small muscle mass. Gray made an estimate of the power a dolphin could exert based on its physiology, and concluded the power was insufficient to overcome the drag forces in water. He hypothesized that Dolphin's skin must have special anti-drag properties. In 2008, researchers from Rensselaer Polytechnic Institute, West Chester University and the University of California, Santa Cruz used digital particle image velocimetry to prove Gray wrong. Timothy Wei, professor and acting dean of Rensselaer's School of Engineering, videotaped two bottlenose dolphins, Primo and Puka, as they swam through a section of water populated with hundreds of thousands of tiny air bubbles. Computer software and force measurement tools developed for aerospace were then used to study the particle-image velocimetry which was captured at 1,000 frames per second (fps). This allowed the team to measure the force exerted by a dolphin. Results showed the dolphin to exert approximately 200 lb of force every time it thrust its tail – 10 times more than Gray hypothesized – and at peak force can exert between 300 and 400 lb. Wei also used this technique to film dolphins as they were doing tail-stands, a trick where the dolphins “walk” on water by holding most of their bodies vertical above the water while supporting themselves with short, powerful thrusts of their tails. In 2009, researchers from the National Chung Hsing University in Taiwan introduced new concepts of “kidnapped airfoils” and “circulating horsepower” to explain the swimming capabilities of the swordfish. Swordfish swim at even higher speeds and accelerations than dolphins. The researchers claim their analysis also "solves the perplexity of dolphin’s Gray paradox". (en) Парадокс Грея — парадокс гидродинамики. Либо требуемая для движения дельфина мощность мышц в 8-10 раз превышает ту, которой он обладает, либо корпус дельфина обладает в 8-10 раз меньшим гидродинамическим сопротивлением, чем эквивалентная ему жёсткая модель. Был обнаружен Д. Греем. (ru) |
| dbo:thumbnail | wiki-commons:Special:FilePath/Pacific_white_side_dolphin.jpg?width=300 |
| dbo:wikiPageExternalLink | http://jeb.biologists.org/content/208/6/977.full.pdf+html https://www.sciencedaily.com/releases/2008/11/081124131334.htm |
| dbo:wikiPageID | 25038967 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageLength | 5784 (xsd:nonNegativeInteger) |
| dbo:wikiPageRevisionID | 1066866924 (xsd:integer) |
| dbo:wikiPageWikiLink | dbr:Rensselaer_Polytechnic_Institute dbr:University_of_California,_Santa_Cruz dbr:Particle_image_velocimetry dbr:West_Chester_University dbr:Dolphin dbr:Northwestern_University dbr:Paradox dbr:James_Gray_(zoologist) dbc:Dolphins dbc:Paradoxes dbc:Biomechanics dbc:Zoology dbr:Swordfish dbr:National_Chung_Hsing_University dbr:File:Pacific_white_side_dolphin.jpg |
| dbp:wikiPageUsesTemplate | dbt:Doi dbt:Reflist |
| dct:subject | dbc:Dolphins dbc:Paradoxes dbc:Biomechanics dbc:Zoology |
| gold:hypernym | dbr:Paradox |
| rdf:type | yago:WikicatParadoxes yago:Abstraction100002137 yago:Communication100033020 yago:Contradiction107206887 yago:Falsehood106756407 yago:Message106598915 yago:Paradox106724559 yago:Statement106722453 |
| rdfs:comment | Парадокс Грея — парадокс гидродинамики. Либо требуемая для движения дельфина мощность мышц в 8-10 раз превышает ту, которой он обладает, либо корпус дельфина обладает в 8-10 раз меньшим гидродинамическим сопротивлением, чем эквивалентная ему жёсткая модель. Был обнаружен Д. Греем. (ru) مفارقة جراي هي مفارقة طُرحت في 1936 من قبل عالِم الحيوان البريطاني سير جيمس جراي. وكانت المفارقة معرفة كيف تستطيع الدلافين تحقيق تلك السرعات والتسارعات العالية بما يبدو أنه كتلة عضلية صغيرة. وقام جراي بتقدير الطاقة التي يستطيع الدلفين بذلها استنادًا إلى وظائف أعضائه، وقد توصل إلى أن تلك الطاقة لم تكن كافية للتغلب على قوى السحب في الماء. ولقد افترض أنه لا بد أن لجلد الدلفين خصائص خاصة مقاومة للسحب. في عام 2008، قام باحثون من معهد رينسلير بوليتكنيك، وجامعة ويست تشيستر وجامعة كاليفورنيا، سانتا كروز باستخدام قياس سرعة صور الجسيمات الرقمي لإثبات خطأ جراي. (ar) Das Graysche Paradoxon ist ein Strömungseffekt, der bei schnellen Walen, etwa den Delfinen auftritt. Der Körper vor allem dieser Arten verfügt in der Realität über weit bessere Strömungseigenschaften, als diese bei einem technischen Körper mit der gleichen Form der Fall ist. Die Namensgebung geht auf den britischen Zoologen James Gray zurück. Er hatte vermutet, die Muskulatur dieser Meerestiere sei nicht kraftvoll genug, um die beobachteten Schwimmgeschwindigkeiten von zehn Meter pro Sekunde gegen den Widerstand des Wassers aufrechtzuerhalten. (de) Gray's Paradox is a paradox posed in 1936 by British zoologist Sir James Gray. The paradox was to figure out how dolphins can obtain such high speeds and accelerations with what appears to be a small muscle mass. Gray made an estimate of the power a dolphin could exert based on its physiology, and concluded the power was insufficient to overcome the drag forces in water. He hypothesized that Dolphin's skin must have special anti-drag properties. (en) |
| rdfs:label | مفارقة جراي (ar) Graysches Paradoxon (de) Gray's paradox (en) Парадокс Грея (ru) |
| owl:sameAs | freebase:Gray's paradox yago-res:Gray's paradox wikidata:Gray's paradox dbpedia-ar:Gray's paradox dbpedia-de:Gray's paradox dbpedia-ru:Gray's paradox https://global.dbpedia.org/id/54FM5 |
| prov:wasDerivedFrom | wikipedia-en:Gray's_paradox?oldid=1066866924&ns=0 |
| foaf:depiction | wiki-commons:Special:FilePath/Pacific_white_side_dolphin.jpg |
| foaf:isPrimaryTopicOf | wikipedia-en:Gray's_paradox |
| is dbo:wikiPageRedirects of | dbr:Gray's_Paradox |
| is dbo:wikiPageWikiLink of | dbr:Billfish dbr:Index_of_biophysics_articles dbr:Gray's_Paradox |
| is foaf:primaryTopic of | wikipedia-en:Gray's_paradox |
