Учёные выяснили дальность фекального метания у пингвинов

664
views

Японские физики установили баллистические характеристики полёта экскрементов пингвинов, определив при этом давление в прямой кишке птицы, необходимое для удачного запуска фекалий. По итогам расчётов выяснилось, что зона поражения пингвиньего кала достигает 1,34 метра, соответственно подходить ближе этой дистанции к испражняющемуся животному очевидно не стоит. Подобный результат возможен при условии, если птица находится в гнезде на двухметровом камне. Учёные полагают, что сделанные ими расчёты в ходе решения этой задачи могут быть включены в курс преподавания теоретической механики. Само исследование было опубликовано на портале arXiv.org.

Подобную технику метания фекалий пингвины приобрели из-за длительного высиживания их потомства. Этот процесс может продолжаться до 100 дней, всё это время самки стараются не покидать своё гнездо, чтобы не лишать своих птенцов тепла. Для того чтобы при этом сохранять своё жилище в относительной чистоте, эти птицы приспособились давать залпы своими экскрементами на расстояние достаточное, чтобы не запачкать гнездо. Как правило, это около 40 сантиметров. Надо сказать, что это не единственная особенность справления естественной нужды у пингвинов. Они научились использовать свои экскременты для благоустройства своей территории. При помощи горячих фекальных масс эти птицы целенаправленно плавят снег.

Стоит отметить, что японцы стали не первыми, кто пытался определить ректальное давление пингвинов при выбросе испражнений. В 2003 году учёные рассчитали эту величину в значении от 10 до 60 килопаскалей в зависимости от физиологических особенностей птицы. В новом же исследовании физики отталкивались от модели течения Хагена-Пуазейля только для перемещения по воздуху, а также высчитывали давление, оценивая горизонтальную составляющую траектории.

Hiroyuki Tajima et al. / arXiv.org, 2020

Хироюки Тадзима, физик из Университета Кочи и специалист океанариума Катсурахама Фумия Фудзисава для своих вычислений использовали уравнение полёта снаряда, запущенного под углом к горизонту. Так, при выбросе фекалий с высоты 1,1 метра с учётом угла к горизонту в 21 градус дальность полёта составила 1,1 метра. На двухметровой возвышенности этот показатель составил уже 1,34 метра.

После этого исследователи скорректировали свои расчёты с учётом вязкого сопротивления воздуха. Временной промежуток до встречи “снаряда” с землёй и расстояние полёта выражалось посредством основной ветви W-функции Ламберта.

Проанализировав траекторию испражнений, авторы статьи применили уравнение Бернулли для того, чтобы узнать ректальное давление птицы. С корректировкой на силу тяжести этот показатель составил 2,3 килопаскаля. Это почти вдвое меньше оценки данной во время первого исследования. Учёные также установили скорость прохождения испражнений через кишечник пингвина: 0,45 миллисекунды. За время этого прохода кал обретает новое давление, значение которого не учитывалось в прошлом исследовании. По итогу конечное максимальное ректальное давление оказалось в 1,4 раза больше прошлой оценки в случае идентичных ректальных отверстий.

Hiroyuki Tajima et al. / arXiv.org, 2020

По оценкам физиков, в случае если человек обладал бы таким же ректальным давлением как у пингвина, он мог бы угрожать всем живым существам, находящимся от него на расстоянии ближе трёх метров.

По мнению учёных, проведённое ими исследование может помочь киперам животных избежать неприятных инцидентов во время взаимодействия с пингвинами. Кроме того эти вычисления могут пригодиться в учебных курсах теоретической механики как пример решения неординарной задачи.

Реклама