Un gruppo di ricerca guidato dall'Università di Tsukuba ha creato la registrazione più completa fino ad oggi di un essere umano che nuota sott'acqua come un'anguilla o una lampreda. Utilizzando apparecchiature di acquisizione del movimento e monitor della velocità delle particelle, gli scienziati sono stati in grado di studiare questa propulsione sottomarina "ondulatoria" e i flussi d'acqua vicini che ha creato. Hanno scoperto che i getti prodotti dai vortici coalescenti aiutano a spiegare l'efficienza di questo metodo di nuoto, che potrebbe essere applicato a nuovi sistemi di propulsione.

Se guardi un evento olimpico di nuoto, potresti essere sorpreso di vedere gli atleti dimenarsi come anguille all'inizio della gara o subito dopo essersi voltati. Indipendentemente dal tipo di bracciata utilizzata per il resto del giro, questi concorrenti hanno scoperto che questo movimento ondulatorio è il modo migliore per accelerare rapidamente. Però, non si sapeva in precedenza perché questo fosse il caso, e una migliore comprensione della propulsione subacquea può portare a sottomarini e navi più efficienti. Per questa ricerca, un nuotatore di livello nazionale è stato registrato mentre nuotava in un canale d'acqua mentre indossava 18 indicatori LED. Flussi di microbolle sono stati utilizzati come traccianti dei campi di velocità dell'acqua 3D. Ciò ha permesso agli scienziati di comprendere più pienamente la fonte della spinta del nuotatore mentre ondeggiava sott'acqua.

"Propulsione attraverso un fluido, se aria o acqua, di solito si basa sul principio di conservazione della quantità di moto, " spiega l'autore Hirofumi Shimojo. "Ad esempio, spingere l'acqua all'indietro con le mani o i piedi quando nuoti nell'oceano ti farà andare avanti. Allo stesso modo, un motore a reazione può sfrecciare nel cielo spingendo un flusso d'aria all'indietro fuori dai suoi motori".

I ricercatori hanno visto che il calcio verso il basso del nuotatore creava vortici all'avanguardia che si spostavano dalla parte anteriore a quella posteriore dei suoi piedi. Dopo che questi vortici furono liberati dal corpo del nuotatore, si unirono in una "scia di vortice, " che ha portato a un getto d'acqua che lo ha spinto in avanti.

"Il nostro lavoro mostra l'importanza di visualizzare i complessi flussi d'acqua per comprendere l'origine dell'efficienza di propulsione. In questo caso, il nuotatore ottiene la spinta dal suo calcio verso il basso a causa dei vortici e del flusso del getto nella sua scia, ", afferma l'autore senior Hideki Takagi.

Questi risultati potrebbero potenzialmente fornire informazioni oltre il movimento umano. Aggiunge Shimojo, "Questo lavoro può aiutarci a capire le scie create da altre forme di propulsione subacquea, compresi quelli che alimentano barche e sottomarini."