Wiskundigen van New York University hebben een wiskundig model ontwikkeld dat verklaart hoe zwermen vogels en scholen vissen als groep bewegen. Het onderzoek, gepubliceerd in Physical Review Fluids, bouwt voort op bevindingen van NYU’s Applied Mathematics Laboratory en koppelt fysieke principes van collectieve beweging aan hydrodynamische en aerodynamische interacties.
In het model gedragen individuele vogels en vissen zich als atomen in een zacht kristallijn materiaal: ze staan in een regelmatig rooster, houden min of meer gelijke afstanden en zijn verbonden door flexibele, veerachtige bindingen. Daardoor zijn formaties gemakkelijk vervormbaar en tegelijk gevoelig voor veranderingen in lucht- of waterstroming en voor nabijheid van objecten of roofdieren. Volgens Courant-professor Leif Ristroph opent dit nieuwe mogelijkheden om te analyseren en misschien te beïnvloeden hoe groepen op elkaar reageren. Onderzoeker Christiana Mavroyiakoumou beschreef de formaties als vergelijkbaar met zachte kristallen.
Het team toetste het model aan eerdere experimenten, onder meer met mechanische flappers die kolom- of rijformaties nabootsen. De flappers hadden 3D-geprinte vleugels van plastic en werden door motoren aangedreven; hun groepsgedrag kwam overeen met de voorspellingen van het model. De auteurs noemen mogelijke toepassingen in aerospace- en automotive-engineering, robotica en energy harvesting. Het onderzoeksteam omvatte ook Jiajie Wu en het werk werd ondersteund door een subsidie van de National Science Foundation.
Moeilijke woorden
- zwerm — grote groep vogels die samen vliegenzwermen
- school — grote groep vissen die samen bewegenscholen
- hydrodynamisch — betrekking op beweging en krachten in waterhydrodynamische
- aerodynamisch — te maken met luchtstromen en hun krachtenaerodynamische
- veerachtig — soort verbinding die flexibel en veerkrachtig isveerachtige
- vervormbaar — kan gemakkelijk van vorm veranderen onder druk
- formatie — orde of rangschikking van objecten in groepformaties
Tip: beweeg de muisaanwijzer over gemarkeerde woorden in het artikel, of tik erop om snelle definities te zien terwijl je leest of luistert.
Discussievragen
- Welke voordelen zou het hebben om zwermen of scholen te analyseren of te beïnvloeden met zo’n model? Geef voorbeelden.
- Welke praktische problemen of uitdagingen zie je bij het toepassen van dit model in aerospace of robotica?
- Vinden jullie experimenten met mechanische flappers voldoende om gedrag van dieren te begrijpen? Waarom wel of niet?
Gerelateerde artikelen
Licht bestuurt calciumnetwerk voor kunstmatige cellen
Onderzoekers gebruiken licht om calcium gecontroleerd vrij te maken en een eiwitnetwerk in kunstmatige cellen te laten samentrekken. Het netwerk kan herhaaldelijk samentrekken en microscopische deeltjes verplaatsen, een stap naar gericht geneesmiddeltransport.
Hoe UV-licht de chemie van ijs verandert
Wetenschappers bestudeerden met kwantummechanische simulaties hoe ultraviolette (UV) straling de chemie van ijs beïnvloedt. De resultaten verklaren oude waarnemingen en kunnen helpen bij voorspellingen over gasuitstoot uit ontdooiende permafrost.
