Gli squali mako a pinne corte sono stati chiamati i "ghepardi dell'oceano, " in grado di nuotare a una velocità stimata di 70 o 80 miglia all'ora. Per indagare su come gli animali realizzano questa impresa impressionante, l'ingegnere aeronautico Amy Lang dell'Università dell'Alabama e colleghi hanno testato veri campioni di pelle di squalo mako, prelevato dalla regione del fianco dell'animale, negli esperimenti in galleria d'acqua.

Il lavoro sarà descritto questa settimana all'American Physical Society March Meeting 2019 a Boston. Lang farà parte di una conferenza stampa durante l'incontro che descrive il lavoro. Le informazioni per l'accesso per guardare e porre domande in remoto sono incluse alla fine di questo comunicato stampa.

Lang e i suoi colleghi erano particolarmente interessati all'effetto di squame flessibili di circa 0,2 millimetri situate in punti particolari sul corpo dello squalo, come sul fianco e sulle pinne. Le scale possono flettersi ad angoli superiori a 40 gradi dal corpo, ma solo nella direzione del flusso inverso. In altre parole, se passassi la mano sullo squalo dal naso alla coda, la pelle sarebbe liscia; nell'altra direzione, sembrerebbe ruvido come carta vetrata. La resistenza alla tua mano è anche una resistenza al flusso dell'acqua. "Impedisce al flusso di invertirsi vicino alla pelle, che altrimenti porterebbe a ciò che chiamiamo separazione del flusso, " ha detto Lang.

La separazione del flusso è la fonte più influente di resistenza su un aereo, chiamato resistenza alla pressione. "Questa è la resistenza che provi se metti la mano fuori dal finestrino della macchina in verticale rispetto al flusso d'aria, " ha detto Lang, un ingegnere con un focus sulla fluidodinamica sperimentale.

Sul davanti della tua mano, c'è un'alta pressione che spinge indietro. E sul dorso della tua mano, c'è una bassa pressione che spinge in avanti. Sommando le forze di pressione si ottiene una forza netta di resistenza. Lo stesso vale ogni volta che un flusso si separa, anche su un corpo liscio come uno squalo o una pallina da golf, lei disse.

"Le fossette su una pallina da golf sono un esempio di controllo della separazione che riduce la resistenza alla pressione mantenendo il flusso attaccato intorno alla pallina e riducendo le dimensioni della scia. Puoi colpire una pallina da golf con fossette il 30% più lontano rispetto a se la stessa palla fosse liscia , " disse Lang.

Utilizzando una tecnica chiamata velocimetria digitale dell'immagine delle particelle per produrre misurazioni dettagliate della velocità del flusso d'acqua sopra e intorno alla pelle, Lang e il suo team hanno scoperto che la separazione del flusso era effettivamente controllata da una capacità di "irruzione passiva" della microscopica geometria della superficie delle squame dello squalo.

"Abbiamo allestito un esperimento nel tunnel con una quantità misurata di separazione del flusso indotta su una superficie liscia. Quindi abbiamo sostituito la superficie liscia con la pelle di squalo e riquantificato la separazione del flusso, " spiegò Lang. "In tutti i casi con la pelle del fianco, abbiamo visto la dimensione della regione di flusso separata ridotta significativamente dalla presenza della pelle".

Il lavoro, che è stato finanziato in parte da Boeing e dall'esercito degli Stati Uniti, potrebbe portare a nuovi progetti per ridurre la resistenza su aerei ed elicotteri, aumentando la loro agilità. "Il potenziale per una superficie artificiale di utilizzare questo meccanismo completamente passivo anche in aria è molto eccitante, " ha detto Lang.