Lo Studio sulla Pelle di Squalo Rivela Intuizioni per Migliorare l’Efficienza di Aerei e Barche

Ricercatori del Tokyo Institute of Technology hanno scoperto dettagli su come gli squali bianchi riducono la resistenza, il che potrebbe portare a progressi nella progettazione di aeromobili e barche. Il loro studio esplora come le uniche strutture della pelle dello squalo, note come denti dermici, svolgano un ruolo chiave nel minimizzare l’attrito mentre lo squalo nuota a varie velocità.

La pelle dello squalo bianco è coperta di piccole strutture simili a denti che lo aiutano a muoversi efficacemente attraverso l’acqua. Questi denti dermici variano in forma, dimensione e spaziatura, permettendo allo squalo di mantenere alte velocità durante la caccia e di percorrere lunghe distanze con un minimo dispendio di energia.

Ricerche precedenti hanno utilizzato le dentioline degli squali come ispirazione per sviluppare i riblet – piccole creste unidirezionali – per aerei e barche a vela. Tuttavia, Tokio Tech News riporta che la variazione di forma, dimensione e spaziatura delle dentioline sul corpo di uno squalo complica la comprensione. Questa variazione rende difficile comprendere pienamente come questi fattori influiscano collettivamente sulla riduzione della resistenza.

Questo nuovo studio evidenzia come diverse altezze di cresta su queste dentioline contribuiscano a questa riduzione della resistenza. Le creste medie alte sono particolarmente efficaci a velocità più lente, aiutando in una crociera efficiente, mentre le creste laterali più basse diventano più importanti durante gli scatti di caccia ad alta velocità.

Sviluppando modelli 3D di questi dentelli, il team del Tokyo Tech è stato in grado di analizzare come l’altezza e la distanza delle creste influenzano la riduzione della resistenza. I loro risultati suggeriscono che la combinazione di creste alte e basse permette allo squalo di gestire efficacemente una vasta gamma di velocità di nuoto.

Il professore associato Hiroto Tanaka, autore principale dello studio, spiega: “I nostri calcoli suggeriscono che la combinazione di creste alte e basse dei dentelli deriva dall’adattamento sia a velocità di nuoto lente che alte, offrendo quindi robustezza a varie condizioni di nuoto”

Le ricercatrici hanno utilizzato un scanner CT a microfoco ai raggi X. Questo scanner ha creato dettagliati modelli 3D dei denticoli. Hanno poi analizzato questi modelli per capire come il design dei denticoli influenzi la riduzione dell’attrito. Lo studio si basa su precedenti ricerche sulla dinamica dei fluidi. Queste ricerche hanno dimostrato che le creste dei denticoli aiutano a sollevare i vortici turbolenti lontano dalla pelle dello squalo. Di conseguenza, l’attrito viene ridotto.

Tanaka aggiunge inoltre, “Le creste alte probabilmente riducono l’attrito a basse velocità di nuoto, e le creste alte-basse alternate riducono l’attrito ad alte velocità di nuoto, coprendo l’intera gamma di velocità di nuoto. Il nostro metodo di calcolo può essere applicato anche ad altri squali, comprese le specie estinte.”

Questa ricerca non solo mette in risalto l’efficienza degli squali moderni, ma apre anche la possibilità di innovazione nei campi dell’ingegneria. Imitando le strutture dentellate presenti negli squali, gli ingegneri possono progettare delle costolature per aerei e barche che riducono la resistenza e migliorano le prestazioni, proprio come gli squali raggiungono un’efficienza di nuoto ottimale.