科学家真玩起打水漂来，就没我们什么事了( 二 )
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翠鸟入水过程照片（左图：入水前空中姿态；右图：入水后姿态控制及空泡形态）（图片来源：veer图库）
科学家非常关心这些水鸟如何在高速入水的过程中不受到伤害 。 一项发表在《美国科学院院报》的研究通过对一种北方塘鹅（northern gannet）的标本进行入水实验 ， 发现海鸟在入水之前会努力收缩肌肉 ， 通过肌腱保持骨头的稳定性使脖子伸直 ， 以降低入水产生的巨大冲击载荷导致的受伤风险 。
由此 ， 科学家们建立了海鸟入水的安全速度理论预测模型 ， 并为人类的活动提供了参考 。 比如中国跳水“梦之队”运动员入水 ， 身体与水面垂直时激起的水花最小 ， 这样看起来与翠鸟的入水姿态有几分相似 。
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跳水比赛运动员入水前姿态和入水后的水花
这种自然界和生活中的入水现象也被成功应用于实际工程中 。
MIT的Tadd Truscott教授通过优化弹头的形状 ， 使子弹始终贴在空泡表面的一侧从而获得稳定弹道 。 英国帝国理工学院研制的“塘鹅”入水飞行器 ， 在空中飞翔时会保持为“固定翼”的状态 。 当要入水时 ， 先把机翼收起折叠成一条细线 ， 再模仿塘鹅捕食时的姿态俯冲入水 。 类似的工程问题还包括水上飞机的着陆 ， 航天器水上降落和回收等等 。
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针对入水弹道稳定性的子弹形状优化（a：常规子弹入水弹道失稳旋转；b：优化后子弹形状弹道保持稳定；c：子弹形状对比；d：优化子弹入水空泡的理论与实验分析）
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英国帝国理工学院研制的AquaMav（塘鹅）跨介质飞行器样机（左图：样机入水照片；右图：真实塘鹅入水照片）
不难发现 ， 入水后物体的运动 ， 仍与力学原理息息相关 。
老子的《道德经》中讲 ， 故恒无欲也 ， 以观其眇(妙)；恒有欲也 ， 以观其所噭 。 意思是说 ， 平常要处于一种“无欲”的状态 ， 去观察大自然和生活中有趣的问题 ， 然后再进入“有欲”的阶段 ， 通过人本能的求知欲来寻找现象背后的奥秘 。
所以 ， 如果我们能够善于在日常观察中寻找科学发现契机 ， 采用严谨认真的分析归纳出一般规律 ， 就能够更好地运用这些规律解决实际问题 。
参考文献:
[1]Clanet C, Hersen F, Bocquet, L. Secrets of successful stone-skipping. Nature,2004, 427(6969):29-29.
[2]Rosellini L, Hersen F, Clanet C, et al. Skipping stones. Journal of FluidMechanics, 2005, 543:137-146.
[3] https://www.manstonhistory.org.uk/dambuster-bouncing-bomb-tests-at-reculver-and-manston
[4]Truscott T T, Epps B P, Belden J. Water Entry of Projectiles. Annual Reviewof Fluid Mechanics, 2014, 46:355-378.
[5]Chang B, Croson M, Straker L, et al. How seabirds plunge-dive without injuries.Proceedings of the National Academy of Sciences, 2016. 113: 12006-12011.
【科学家真玩起打水漂来，就没我们什么事了】[6]https://dronesplayer.com/uav-drone
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