Это так же быстро, как сверхскоростной пассажирский экспресс в Японии.
То, как слон манипулирует своим хоботом, чтобы есть и пить, может привести к созданию лучших роботов, говорят исследователи.
Слоны расширяют свои ноздри, чтобы создать больше места в хоботе, что позволяет им хранить до 5,5 литров (1,45 галлона) воды, согласно их новому исследованию.
Они также могут всасывать три литра (0,79 галлона) в секунду, что, по данным исследователей, в 30 раз превышает скорость человеческого чихания (150 метров в секунду/330 миль в час).
Исследователи хотели лучше понять физику того, как слоны используют свои хоботы для перемещения и управления воздухом, водой, едой и другими объектами. Они также хотели узнать, может ли механика вдохновить на создание более эффективных роботов, использующих движение воздуха для удержания и перемещения предметов.
В то время как осьминоги используют струи воды, чтобы двигаться, а лучники стреляют водой над поверхностью, чтобы ловить насекомых, слоны - единственные животные, способные использовать всасывание как на суше, так и под водой.
«Слон съедает около 400 фунтов пищи в день, но очень мало известно о том, как они используют свои хоботы, чтобы собирать легкую пищу и воду в течение 18 часов каждый день», - говорит ведущий автор Эндрю. Шульц, аспирант машиностроения Технологического института Джорджии. «Оказывается, их багажники действуют как чемоданы, способные расширяться при необходимости».
Сосет чипсы из тортильи, не ломая их
Шульц и его коллеги работали с ветеринарами зоопарка Атланты, изучая слонов, которые ели различную пищу. Например, крупные кубики брюквы животное хватало и собирало. Он всасывал меньшие кубики и издавал громкий звук пылесоса, похожий на звук человека, хлюпающего лапшу, прежде чем переместить овощи в рот.
Слоны вдыхают воздух со скоростью, сравнимой со скоростью японских сверхскоростных поездов, развивающих скорость до 300 миль в час.
«Слон использует свой хобот, как швейцарский армейский нож», - говорит Дэвид Ху, советник Шульца и профессор Школы машиностроения Технологического института Джорджии. «Он может обнаруживать запахи и хватать предметы. В других случаях он сдувает предметы, как воздуходувка, или вдыхает их, как пылесос».
Наблюдая, как слоны вдыхают жидкость из аквариума, команда смогла рассчитать продолжительность и измерить объем. Всего за 1,5 секунды багажник всосал 3,7 литра (чуть меньше 1 галлона), что эквивалентно одновременному смыву 20 унитазов.
Мягкие роботы и охрана слонов
Исследователи использовали ультразвуковой датчик, чтобы измерить стенки туловища и посмотреть, как работают внутренние мышцы туловища. Сокращая эти мышцы, животное расширяет ноздри до 30%. Это уменьшает толщину стенок и увеличивает объем носа на 64%.
«Сначала это не имело смысла: носовой ход слона относительно мал, и он вдыхал больше воды, чем должен», - говорит Шульц. «Только когда мы увидели ультразвуковые изображения и увидели, как расширяются ноздри, мы поняли, как они это делают. Воздух делает стены открытыми, и животное может хранить гораздо больше воды, чем мы первоначально предполагали».
Основываясь на применяемом давлении, Шульц и его команда предполагают, что слоны вдыхают со скоростью, сравнимой со скоростью японских сверхскоростных поездов 300 миль в час.
Шульц говорит, что эти уникальные характеристики находят применение в мягкой робототехнике и природоохранных мероприятиях.
«Изучая механику и физику движений мышц туловища, мы можем применять физические механизмы - комбинации всасывания и хватания - для поиска новых способов создания роботов», - говорит Шульц.
«Тем временем африканский слон теперь находится под угрозой исчезновения из-за браконьерства и потери среды обитания. Его ствол делает его уникальным видом для изучения. Узнав о них больше, мы сможем узнать, как лучше сохранять слонов в дикой природе».
Документ опубликован в Journal of the Royal Society Interface. Работу финансировали Исследовательская лаборатория армии США и 294-й отдел механических наук Исследовательского бюро армии США, Программа комплексной динамики и систем. Любые мнения, выводы и заключения или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения спонсирующего агентства.
Источник: Технологический институт Джорджии
Оригинальное исследование DOI: 10.1098/rsif.2021.0215
Перепечатано с разрешения Futurity. Прочитайте оригинальную статью.