魚尾的推進原理是什麼?

一直很好奇為什麼魚左右擺動尾部就能往前游,人游泳時上下擺腿也是同樣的原理么?


魚推進一般是靠整個身體,你可以想像一個柔性薄板,在一個水槽里,以峰峰值等於水槽寬度的正弦行波形式向後泵水。


你要知道機翼的升力產生的原因,你就會知道魚尾是怎麼推動魚向前移動的了。

機翼升力的正確解釋是什麼?

一般說到升力人們都喜歡用伯努利定理來解釋,但其實這個解釋是不正確的。正確的解釋是這樣的:

如圖所示,機翼上表面某一點氣流的流速V可以分解為沿機翼垂直方向的速度V2和沿機翼切線方向的速度V1。由於V2的方向是垂直於機翼且遠離機翼的,所以機翼上表面產生了負壓(也就是低於大氣壓的壓力),這也就導致了機翼升力的出現。

那麼,為什麼V2會導致負壓?簡單的舉例,你拔注射器的手柄,注射器內會產生負壓,因為有這一負壓,所以注射器外的空氣會流入注射器內部。拔注射器手柄就是使注射器手柄沿垂直且遠離注射器底面的方向運動。你用大小兩個燒杯套在一起,在大燒杯內放上水,然後你向上拔小燒杯,大燒杯內的水就會流入大燒杯底部於小燒杯底部之間的空間。這是由於這個空間內產生了負壓。負壓使水流入了這個空間。這也是小燒杯沿大燒杯底面垂直離去的結果。

機翼上表面的流速高是負壓也大,但那不是伯努利定理起作用的結果,而是V大,V2也大的結果。


可以查閱關於非定常流體力學,反卡門渦街相關的知識,簡單來說,魚類擺尾形成脫體渦,產生推進力,有時間補圖。

魚類遊動的機理沒有完全研究透徹,比如有科研人員嘗試拖著魚在水裡移動,發現阻力比實際大很多。


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