De fleste mennesker tænker ikke på væskedynamik, når det kommer til fødsel. Men Megan Leftwich gør det.
Relateret indhold
- Teenage opfinderen Alexis Lewis synes, at børnene har løsningen på verdens problemer
Professor i mekanisk og rumteknik ved George Washington University i Washington, DC studerer biologisk inspirerede strømme, såsom mekanismer, der gør det muligt for fisk at svømme eller samspillet mellem væsker og andre kræfter, når en baby passerer gennem fødselskanalen.
Efter at have observeret svømmemønstrene fra søløver under en familietur til Smithsonian National Zoo, begyndte Leftwich at tænke over søeløvenes metode til at svømme med deres forreste flippers snarere end deres bageste flippers. Pattedyrene er effektive svømmere og producerer næsten ingen vågne . I samarbejde med National Zoo filmet Leftwich havløverne, sporet de yndefulde klapper på deres flippere og designet en robotflipper, der gentager bevægelsen. Hun håber at have en fungerende prototype ved udgangen af sommeren.
Robotflipperen følger i en lang række opfindelser inspireret af naturen. Ingeniør George de Mestral studerede det stikkende hoved på en burveanlæg under et mikroskop og patenterede velcro i 1955. Og for nylig inspirerede glansen af sommerfuglvinger en skærm til e-læsere. Evolution har allerede løst mange af de problemer, vi støder på på en eller anden måde for andre levende ting.
I sidste ende forestiller Leftwich ubemandede køretøjer med robotflippere i stedet for propeller, der kunne gøre ting som at udforske undervands minefelter uden at skabe store forstyrrelser, der sætter levende bomber og forskningsskibe så effektive, at de kunne rejse store afstande på et batteri.
Hvordan inspirerer naturen dig?
Jeg er så inspireret af den naturlige verden, fordi vi lever i den, og vi ser den hele tiden. Det er virkelig let for mig at se blade blæse i vinden og så tænke 'Huh, jeg spekulerer på, hvor meget kraft det blad kan tage, før det bliver revet af?' Disse spørgsmål kan jeg leve dem til en vis grad, og så kan jeg altid se noget nyt at udforske. Jeg er fascineret af den måde, den naturlige proces, udviklingen har fundet så mange løsninger på så mange forskellige problemer. Hvis jeg kan se, hvordan den løsning, uanset om formen på en blomst eller græs, der vokser i en bestemt retning, interagerer med væskerne omkring den, kan jeg undersøge et problem.
Hvorfor studerer du organismer, der svømmer?
En masse fisk svømmer bare ved at flappe deres kaudefinne, men delfiner og hvaler klapper den op og ned. Blæksprutter og vandmænd sammentrækker deres kroppe og skyder en jet ud, og havslanger bevæger hele kroppen op og ned. Så selv netop denne ene idé om at bevæge sig gennem vand, har vi allerede så mange løsninger. Jeg var virkelig interesseret i, hvad der er den grundlæggende forbindelse mellem alle disse løsninger.
Søløver driver sig selv med deres forreste flippers på en måde, der producerer meget lidt vågning. (Jon Betz) Kan du beskrive de manøvrer, som søløver foretager?
Søløver er store svømmere. De er meget smidige, og de er meget legende, så de kan gøre ting som rigtigt stramme banksvingninger, hvor de går fremad, og pludselig vil de slags vende op og gøre 180 grader i en meget stram radius. Hvis de går fremad, og pludselig vil se noget bag dem, trækker de hovedet op og faktisk bare laver en backflip og går i den anden retning. De laver tønderuller og snurrer med næsen som aksen. De er ekstremt smidige.
Fordi de svømmer med håndsvingene i modsætning til deres haler, skaber de ikke det typiske kølvandet, som du forventer at se bag en fisk, en delfin eller en hval. Og hvis vi forstår, hvordan de gør det, og vi kan for eksempel indbygge det i et ubemandet køretøj, kunne vi skabe et køretøj, der er meget sværere at opdage i vandet, noget der er hydrodynamisk stille.
Hvordan var det at møde havløverne i National Zoo?
Ikke så mange der får muligheden for at kæle en søløve. Jeg troede, de ville være slimede, men det var de ikke. Det var lidt som en våd Doberman pinscher.
Efter at have arbejdet med søeløver i næsten to år, fået at møde en og røre ved den og se, hvordan søeløverens pels føles var virkelig oplysende og tilføjede en dybde af forståelse for dette problem, som vi studerer på en computerskærm eller gennem mindst seks tommer glas.
Leftwich studerer film af National Zoo's sea lions. (Jon Betz) Ser du på dig selv som en innovatør?
Jeg løser ikke altid et problem ved hånden, men jeg tror virkelig, at jeg løser fremtidens problemer. Jeg tror, at dette vidensgrundlag vil oversætte til løsninger på problemer, som vi ikke engang ved, at vi har, eller at vi ved, at vi har og ikke er interesseret i at løse lige nu. Måske er den høje frekvens af kirurgiske leverancer i vores land ikke et stort problem, men det er et problem, og hvis vi havde en bedre løsning, ville det ikke være vidunderligt? Jeg tror bestemt, at meget af det, jeg gør, er at kigge efter grundlæggende fysik, hvor folk ikke tror, at det eksisterer.
