Звуковая ориентация у дельфинов

21

Ликом. Предоставляем выкладки (более простые, чем для шариков) читательям и приведем только результаты: $t_1 \sim \frac{l}{u}, F_1 \sim ER^2 \frac{v}{u}$. Сила взаимодействия при стольновении цилиндров оказывается большие, чем при стольновении шариков: $\frac{F_1}{F} \sim \left(\frac{u}{v}\right)^{1/5}$, а время при $l \sim R$ — меньше: $\frac{t_1}{t} \sim \left(\frac{v}{u}\right)^{1/5}$. Для стольных цилиндров, стандартной скорость $5 \text{ cm/s}$, $\left(\frac{u}{v}\right)^{1/5} = 10$. Пожалуйста, самое интересное отличие этих результатов от оценок для шариков — это независимость времени $t_1$ от скорости движения цилиндров.

Нужно, однako, имеет в виду, что явления, произходящие при стольновении стержней, гораздо сложнее, чем при стольновении шариков. Деформированная область может расширяться в веществе не мгновенно, а со скоростью звука, по порядку величины равной $u$. Поэтому охватывает стержни за время $\sim \frac{l}{u}$, то есть, в течение всего времени соударения по стержням распространяются бегущие волны сжатия.

При стольновении шариков деформация распространяется на области «пружинны» за время $\tau \sim \frac{r}{u} \sim \frac{R}{u}\left(\frac{v}{u}\right)^{2/5}$, гораздо меньше времени соударения $t: \frac{\tau}{t} \sim \left(\frac{v}{u}\right)^{3/5} \ll 1$. Поэтому считать, что деформация распространяется на области «пружинны» мгновенно (что мы и делали).

У разжения

1. Оценить $t$ и $F$ для резиновых шариков радиуса $R = 1 \text{ cm}$, стандартной скорость $v = 10 \text{ cm/s}$. Для резины $E \sim 10^6 \text{ h/m}^2, \rho = 10^3 \text{ kg/m}^3$.
2. Оценить время удара о стенку хорошего футбольного мяча.
3. Резиновый шарик со скоростью $v_0$ налетает на два соприкасающих стальные шарика такой же массы. Центры всех шариков лежат на одной прямой. Какими будут скорости шариков после удара?

Звуковая ориентация у дельфинов

Завоеванию дельфинами Мирового океана в сильной степени способствовала их быстродействие и звуковая ориентация, появление у них преосходного развитого гидролокатора, который позволяет отлично ориентировать в водной среде. Из органов чувствству у китобразных лучше всего развивается слух. Звук для водных млекопитающих — важнейший источник информации, так как в воде звуковые колбания распространяется почти в 5 раз быстрее, чем в воздухе. Китобразные воспринимают не только звуки, но также инфразвуки и ультразвуки (до 170 кц), лежащие daleko за пределами чувствительной целевечского уха.

Сигналы, издаваемые дельфинами, используют имми как для связи с сородинамими, так и для ориентации по отраженным звукам (эхолокация).

По эхолокационным сигналам дельфинны могут с большой точностью ориентировать в пространстве, резвиться на минных полях, определять глубину дна и близость берега, разный характер грунта, величины и качество погруженных предметов. ДейстIVE гидролокатора у дельфинов хорошо изучено в океанаримах. Советский гидроакустик Н. А. Дубровский показал, что «ослепленная» афалина (со специальными наглазниками) надежно отличает свинцовый шар диаметром 5 cm от стального шара такого же размера с расстояния 11 м и стальной шар от диоралевого с расстояния 8 м. Американские исследования Эванс и Паузл доказали способность «ослепленного» дельфина различать две одинаковые пластины, состоящие из разных металлов, или из одного и того же металла, но разной толщины. «Ослепленные» дельфины в океанаримах могут свободно пластить, малогабаритных гидролокаторов и эхолоков, маленьких приборов для ориентиции слепых при их ходении по городскимулицам и должно привести к реализации оценке возможностей использования дельфинов в будущее практике человека, в его морских исследованиях.

(Из статьи А. Г. Томиил ина «Дельфины и наука», помещенной в международном ежегоднике «Будущее науки» за 1972 г.)