TẠI SAO CÁ Ở TRONG NƯỚC LẠI
THAY NHAU BƠI LÊN RỒI BƠI XUỐNG?
Nếu bạn quan sát kỹ cảnh con cá bơi ở trong nước, bạn sẽ phát hiện ra chúng liên tục bơi lên rồi lại bơi xuống, đây là phương pháp được áp dụng để giảm bớt sự tiêu hao năng lượng. Vậy thì tại sao bơi như vậy có thể giảm bớt sự tiêu hao năng lượng?
Giả định cá luôn giữ tốc độ chuyển động là v, gọi D là lực cản mà cá chau lúc trượt xuống với tốc độ này, W là trọng lượng của cá trong nước, a là góc trượt xuống, là là góc bơi lên. Theo lực học, lực cản cá gặp khi trượt xuống bằng lực cản cá gặp khi trượt xuống bằng lực phân tán trọng lượng W của cá ở trong nước với phương hướng chuyển động, tức là: D=W.sin.
Mà lực cản cá gặp phải trong khi bơi là gấp k lần khi cá trượt xuống, tức kD. Lực mà các cần khi bơi lên bằng trọng của lực:
kD + W.sin=W(k.sin + sin)
Khi cá bơi, lực phân tán của trọng lượng trong phương hướng chuyển động là 0, sự cần thiết để bơi là: kD = W.k.sin
Mà lúc trượt xuống là không dùng lực. Vì vậy so sánh sự tiêu hao năng lượng giữa cách bơi hình răng cưa A đến C rồi lại trượt xuống B với cách bơi trực tiếp từ A đến B, là so sánh tích của lực cần dùng với khoảng cách chuyển động, tức là:
P =
Do Ab = AC.cos+ CD cos=AC(cos+sin.cos)
Thay vào ta được P=
Theo quan sát có thể biết, thông thường =11o20’, k=3 thì
P=
Từ công thức trên có thể thấy khi (11o20’ + 3)< tức <78o40’, Po15', p=0.51, lúc này sự tiêu hao năng lượng của cách bơi hình răng cưa chỉ là khoảng một nửa của cách bơi trực tiếp. Vì vậy cá đương nhiên sẽ chọn cách bơi hình răng cưa.
