Вчені виміряли межа обертання мокрих собак

Щоб визначити оптимальну швидкість, з якою собака повинна вертіти тулубом з боку в бік для ефективної просушування своєї шерсті, досить семи речей. Природно, потрібна мокра собака, також буде потрібно високошвидкісна відеокамера, а ще стане в нагоді п`ятірка навіжених фізиків.

Ендрю Дикерсон (Andrew Dickerson) і його колеги з технологічного інституту Джорджії (Georgia Tech) спочатку побудували математичну модель всієї мокрою собаки цілком. Але швидко з`ясувалося, що зі складністю завдання вийшов перебір, і експериментатори спростили її як змогли. Вони змоделювали тільки процеси, що відбуваються з шерстю тварин.

Ключовою умовою відриву рідини від волосків вчені порахували перевагу центростремительной сили над поверхневий натяг. Так як перша величина залежить від відстані до центру тулуба тварини, виходить, що оптимальна частота отряхивания собаки буде залежати від радіуса її тіла.

На цій картинці показано, що таке "собака радіуса R". Точніше, можна побачити, де саме замірявся цей самий радіус (ілюстрація Jaime Bruder).

Фізики склали рівняння, де йшлося, що оптимальна частота обертання пропорційна R^-0,5. Гіпотезу перевірили за допомогою високошвидкісної відеокамери. Вчені відзняли кілька порід собак і вирахували швидкості їх отряхивания.

Трохи пізніше до участі в експерименті залучили і інших тварин: водою облили мишей, щурів і морських свинок, в загальному, всіх тих істот, що попалися під руку. Згодом група Дікерсона ще й просвітила деяких піддослідних рентгеном, щоб з`ясувати, як рухалися кісточки скелета.

Ендрю спокусився було на тигрів і ведмедів, але потім зрозумів, що на такі експерименти у нього не вистачить ні сміливості, ні грошей, і скористався відеороликами, знятими більш відважними дослідниками.

Ще одне спостереження американських вчених: струс починається від голови і поступово поширюється до хвоста (фото DrChumley1978 / Flickr.com).

Результатом всіх маніпуляцій став цілком логічний висновок: чим менше розміри тулуба мокрого з голови до ніг істоти, тим швидше йому необхідно обертати їм з боку в бік, щоб хоч трохи обсохнути. Так, малятка-мишки обтрушуються з частотою 27 герц (27 рухів з боку в бік у секунду), а великі ведмеді здатні лише на чотири руху в секунду (4 Гц).

Прискіпливі фізики помітили, що залежність ця не лінійна: у міру збільшення розмірів тварини частота сягає якогось межі - тих самих 4 герц.

Крім гризунів, собак і ведмедів фізики також "порахували" панд і навіть центрифугу для обсушування салатного листя не забули (ілюстрація Dickerson et al.).

Проаналізувавши отримані графіки, Дикерсон з товаришами прийшли до висновку, що їх початкове рівняння нікуди не годиться. Насправді частота була пропорційна R^-0,75. Пораскінув мізками ще трохи, вчені зрозуміли, що помилково вважали ключовим відстань від центру тулуба до шкіри, а треба було враховувати ще й довжину шерсті тварин. Мовляв, хутро вносить свій вклад в кінцевий результат.

Автори дослідження, готового до висунення на Шнобелевку премію, назвали свою статтю "The Wet-Dog Shake". Вона буде опублікована в журналі Fluid Dynamics. Її сильно укорочений варіант можна знайти на сайті препринтів arxiv.org.

Роберт Сигель (Robert Siegel), один з провідних Національного громадського радіо США (NPR), поставив Дікерсону (на фото) питання: "Навіщо ви проводили дослідження в настільки покинутій області науки?" Ендрю відповів, що його лабораторія цікавиться дослідженням природних механізмів.
"Ми подумали, що наша робота допоможе створити, наприклад, більш ефективну пральну машину або щось ще, про що ми поки що й не думали". - "Тобто до людини ваше дослідження не може бути застосовано?" - "Якщо ви після душа встанете на карачки і спробуєте повторити цей трюк, у вас навряд чи щось вийде", - Віджартувався аспірант (фото Gatech).

Що найцікавіше, Дикерсон і його команда так і не визначили, яка оптимальна швидкість обертання мокрою собаки. Принаймні, ніяких конкретних чисел вони не призводять. Мабуть, вирішили довіритися чуттю самих тварин.