高速摄像机揭示出猫咪啜饮奶时是如此“精通”流体力学,能精妙地平衡重力和惯性,其中的力学运用可不一般。
借助高速摄像机,美国麻省理工的流体力学家Roman Stocker及其研究小组揭示出,当狗狗用舌头舀水喝时,小猫却能在啜饮牛奶时展现精妙的力平衡:舌头以最简洁的方式接触液体表面,之后缩回舌头时带出一条细小的液柱送入口中。整个过程如此完美以至于重力还未来得及克服液体的惯性。研究论文发布在11月11日的 《科学》 杂志上。
Stocker是在看到他八岁的宠物猫Cutta Cutta啜吸牛奶时,灵光一现而展开这项研究的。随后研究人员发现所有的家猫都是如此进食液体的:它们用卷曲舌尖接触而不破坏液体的表面,并依靠快速的舌头运动产生的气压差拉升出一条细小的液柱。高速摄像显示一只家猫平均每秒伸缩舌头四次,每次带走0.1毫升液体。体型大的猫每次啜饮的液体要多一些,速度也慢一些——每次拉升的 液体容积取决于舌头的大小和速度,研究显示猫咪会自己选择合适的速度来尽量增加每次摄取的液体总量。在流体力学方面,猫们可比人类想象的聪明得多。
研究小组随后搭建了一台模仿猫舌头上下运动的机械装置来探索其中的力学原理,以此来探究这种进食的过程。猫咪并不是科学家发现的第一种能精妙地平衡重力和惯性的动物,蛇怪蜥蜴 (Basilisk lizard,下图)也不赖,这种蜥蜴能用脚拍水制造气泡防止自身下落,在移动速度足够快时完成轻功水上漂的动作。