Molte persone non pensano alla fluidodinamica quando si tratta di parto. Ma Megan Leftwich lo fa.
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Il professore di ingegneria meccanica e spaziale alla George Washington University di Washington, DC studia flussi di ispirazione biologica, come i meccanismi che consentono ai pesci di nuotare o l'interazione tra fluidi e altre forze mentre un bambino attraversa il canale del parto.
Dopo aver osservato gli schemi di nuoto dei leoni marini durante una gita in famiglia allo Smithsonian National Zoo, Leftwich ha iniziato a pensare al metodo di nuoto dei leoni marini con le pinne anteriori anziché con le pinne posteriori. I mammiferi sono nuotatori efficienti e non producono quasi scia . In collaborazione con il National Zoo, Leftwich ha filmato i leoni marini, ha tracciato i graziosi battiti delle loro pinne e progettato una pinna robotizzata che replica il movimento. Spera di avere un prototipo funzionante entro la fine dell'estate.
La pinna robotica segue una lunga serie di invenzioni ispirate alla natura. L'ingegnere George de Mestral studiò la testa appuntita di una pianta di bardana al microscopio e brevettò il velcro nel 1955. E, più recentemente, la lucentezza delle ali di farfalla ha ispirato uno schermo per gli e-reader. L'evoluzione ha già risolto molti dei problemi che incontriamo, in un modo o nell'altro, per altri esseri viventi.
Alla fine, Leftwich immagina veicoli senza pilota con pinne robotiche invece di eliche che potrebbero fare cose come esplorare campi minati sottomarini senza creare grandi disturbi che fanno esplodere bombe vive e navi di ricerca così efficienti da poter percorrere grandi distanze con una sola batteria.
In che modo la natura ti ispira?
Sono così ispirato dal mondo naturale perché viviamo in esso e lo vediamo continuamente. È davvero facile per me vedere le foglie che soffiano nel vento e poi pensare "Eh, mi chiedo quanta forza può prendere quella foglia prima che venga strappata?" Queste domande, posso viverle in una certa misura, e quindi posso sempre vedere qualcosa di nuovo da esplorare. Sono affascinato dal modo in cui il processo naturale, che l'evoluzione ha trovato così tante soluzioni a così tanti problemi diversi. Se riesco a vedere la soluzione, indipendentemente dal modo in cui la forma di un fiore o di un'erba che cresce in una certa direzione interagisce con i fluidi che la circondano, allora posso indagare su un problema.
Perché studi organismi che nuotano?
Molti pesci nuotano agitando la pinna caudale, ma i delfini e le balene lo agitano su e giù. Calamari e meduse contraggono i loro corpi e sparano un getto, e i serpenti marini muovono tutto il loro corpo su e giù. Quindi, anche solo questa idea di muoversi attraverso l'acqua, abbiamo già così tante soluzioni. Ero davvero interessato a qual è la connessione fondamentale tra tutte queste soluzioni.
I leoni marini si spingono con le pinne anteriori in un modo che produce scia molto piccola. (Jon Betz) Puoi descrivere le manovre che fanno i leoni marini?
I leoni marini sono grandi nuotatori. Sono molto agili e molto giocosi, quindi possono fare cose come curve molto strette in cui vanno avanti e all'improvviso si alzano e fanno 180 gradi in un raggio molto stretto. Se stanno andando avanti e all'improvviso vogliono vedere qualcosa dietro di loro, alzeranno la testa e in realtà faranno un salto indietro e andranno nella direzione opposta. Faranno rotoli di botte e gireranno con il naso come l'asse. Sono estremamente agili.
Poiché stanno nuotando con le pinne anteriori anziché a coda, non creano la tipica scia che ti aspetti di vedere dietro un pesce, un delfino o una balena. E se capiamo come lo fanno e possiamo costruirlo in un veicolo senza pilota, per esempio, potremmo creare un veicolo che è molto più difficile da rilevare in acqua, qualcosa che è idrodinamicamente silenzioso.
Com'è stato incontrare i leoni marini allo zoo nazionale?
Non che molte persone abbiano l'opportunità di accarezzare un leone marino. Pensavo che sarebbero stati viscidi, ma non lo erano. Era un po 'come un bagnato Pinscher Doberman.
Dopo aver lavorato con i leoni marini per quasi due anni, riuscire a conoscerne uno e toccarlo e vedere come si sente la pelliccia dei leoni marini è davvero illuminante e ha aggiunto una profondità di comprensione a questo problema che studiamo sullo schermo di un computer o almeno attraverso sei pollici di vetro.
Leftwich studia film sui leoni marini del National Zoo. (Jon Betz) Ti consideri un innovatore?
Non risolvo sempre un problema a portata di mano, ma credo davvero di risolvere i problemi del futuro. Penso che questa base di conoscenza si tradurrà in soluzioni a problemi che non sappiamo nemmeno di avere, o che sappiamo di avere e non siamo interessati a risolvere in questo momento. Forse l'alto tasso di consegne chirurgiche nel nostro paese non è un grosso problema, ma è un problema, e se avessimo una soluzione migliore, non sarebbe meraviglioso? Penso che molto di ciò che faccio sia cercare la fisica fondamentale dove le persone non pensano che esista.
