Скрытый в водянистой пропасти, заводы замедляют поток, предотвращают эрозию и важны для движения осадков для качества воды, и как среды обитания для растений и животных. Для ученых, которые хотят лучше понять эти реки и экосистемы, и для управляющих земельным участком, которые хотят гарантировать здоровье этой окружающей среды, зная, как поток воды физически затрагивает заводы, жизненно важно.Ток это слишком сильно, например, может сломать, выкорчевать и убить растительность. Знание сил, которые проявлены, может помочь управляющим земельным участком определить, как отклонить поток и защитить заводы.
Измерения силы сопротивления могли также сообщить компьютерным моделированиям что модель гидроаэромеханика и рассеивание важных химикатов и питательных веществ вокруг заводов.Предыдущее исследование, однако, только проанализировало эти силы на единственном растении или листе, обнаружив, что это искажает и сгибается, чтобы уменьшить силы. Но исследования игнорируют эффект соседних заводов в водных колониях.«Силы были известны одним единственным заводом, но не было очевидно, что могли быть сильные взаимодействия между отдельными заводами, когда помещено во множество под водой», сказала Делфин Допплер, физик в Университете Лиона во Франции.
Теперь, впервые, Doppler и ее коллеги изучили силу сопротивления, испытанную отдельным заводом в его колонии. В частности, они исследовали, как сила зависит от интервала между заводами и как деформация завода зависит от скорости потока и размера завода. Они описывают свой анализ в Физике этой недели Жидкостей от AIP Publishing.В их экспериментах исследователи смоделировали заводы, используя полосы гибких пластмассовых 10, 15 и 20 миллиметров шириной и 60 миллиметров высотой.
Полосы были выстроены в линию и поместили в наклоненном баке для воды, который позволяет потоку, которым управляют, вниз наклон. Используя камеры и зная склонность бака, исследователи могли определить, как вода спешит моделируемые заводы.Они нашли, что, даже когда окружено другими, полоса сгибается таким же образом, как будто это было одним. Сила сопротивления, с другой стороны, уменьшения как исследователи помещает полосы ближе вместе.
Соседние полосы блокируют часть потока, понижая силу друг на друга. Отдельные заводы в плотном водном навесе поэтому не должны искажать столько же сколько единственный завод, чтобы избежать серьезного повреждения от сильных течений. Однако, когда расстояние между полосами приблизительно в четыре раза более долго, чем их ширина, этот экранирующий эффект исчезает.
Точно так же коэффициент сопротивления – число, которое определяет количество силы силы сопротивления – увеличения линейно как полосы, становится более далеким обособленно. Содействующие повышения до расстояния – снова, приблизительно четыре раза ширина полосы.
Новый анализ мог бы помочь инженерам, которые проектируют устройства, которые преобразовывают энергию движущихся жидкостей в электричество. Эти устройства используют тот же самый вид гибкой пластмассы, которая подражает колеблющимся заводам.Следующий шаг, Допплер говорит, должен изучить движения волны между кончиком растений и поверхностью воды.
Поток в этом регионе играет важную роль в обмене химикатами и питательными веществами между заводами и водой.Безусловно, экспериментальная установка – идеализированный сценарий, так как большинство заводов в реках не прямоугольные полосы, выстроенные в линию на однородных расстояниях друг от друга.
Однако, Допплер говорит, общие результаты – сокращение изгиба и как плотность водных колоний затрагивает силу сопротивления – должен держаться в более реалистических случаях и обеспечить хорошую отправную точку для более реалистических моделирований того, что происходит в речных глубинах.