De meeste mensen denken niet aan vloeiende dynamiek als het gaat om de bevalling. Maar Megan Leftwich doet dat wel.
gerelateerde inhoud
- Teenage Inventor Alexis Lewis denkt dat kinderen de oplossingen hebben voor de problemen van de wereld
De professor in de mechanische en ruimtevaarttechniek aan de George Washington University in Washington, DC, onderzoekt biologisch geïnspireerde stromingen, zoals de mechanismen waarmee vissen kunnen zwemmen of de interactie tussen vloeistoffen en andere krachten als een baby door het geboortekanaal stroomt.
Na het observeren van de zwempatronen van zeeleeuwen tijdens een familie-uitstapje naar de Smithsonian National Zoo, begon Leftwich na te denken over de methode van zeeleeuwen om te zwemmen met hun voorste flippers in plaats van hun achterste flippers. De zoogdieren zijn efficiënte zwemmers en produceren bijna geen wake . In samenwerking met de National Zoo filmde Leftwich de zeeleeuwen, volgde de sierlijke klappen van hun flippers en ontwierp een robotflipper die de beweging repliceert. Ze hoopt tegen het einde van de zomer een werkend prototype te hebben.
De robotflipper volgt in een lange reeks uitvindingen geïnspireerd door de natuur. Ingenieur George de Mestral bestudeerde de stekelige kop van een klisplant onder een microscoop en gepatenteerd klittenband in 1955. En meer recent, de glans van vlindervleugels inspireerde een scherm voor e-readers. Evolutie heeft al veel van de problemen opgelost die we op een of andere manier tegenkomen voor andere levende wezens.
Uiteindelijk stelt Linkswich onbemande voertuigen voor met robotflipers in plaats van propellers die dingen kunnen doen zoals mijnenvelden onder water verkennen zonder grote verstoringen te veroorzaken die levende bommen en onderzoeksvaartuigen zo efficiënt maken dat ze grote afstanden kunnen afleggen op één batterij.
Hoe inspireert de natuur je?
Ik ben zo geïnspireerd door de natuurlijke wereld omdat we erin leven en we het de hele tijd zien. Het is heel gemakkelijk voor mij om bladeren in de wind te zien waaien en dan te denken: 'Huh, ik vraag me af hoeveel kracht dat blad kan nemen voordat het wordt afgescheurd?' Deze vragen, ik kan ze tot op zekere hoogte leven, en dus kan ik altijd iets nieuws zien om te verkennen. Ik ben gefascineerd door de manier waarop het natuurlijke proces, die evolutie zoveel oplossingen heeft gevonden voor zoveel verschillende problemen. Als ik een manier kan zien waarop die oplossing, of het nu gaat om de vorm van een bloem of gras dat in een bepaalde richting groeit, samenwerkt met de vloeistoffen eromheen, dan kan ik een probleem onderzoeken.
Waarom bestudeer je organismen die zwemmen?
Veel vissen zwemmen gewoon door met hun staartvin te klapperen, maar dolfijnen en walvissen fladderen het op en neer. Inktvissen en kwallen trekken hun lichaam samen en schieten een jet uit, en zeeslangen bewegen hun hele lichaam op en neer. Dus zelfs alleen dit ene idee om door water te gaan, we hebben al zoveel oplossingen. Ik was echt geïnteresseerd in wat het fundamentele verband is tussen al die oplossingen.
Zeeleeuwen stuwen zichzelf met hun flippers op een manier die heel weinig wake produceert. (Jon Betz) Kun je de manoeuvres beschrijven die zeeleeuwen maken?
Zeeleeuwen zijn geweldige zwemmers. Ze zijn erg wendbaar en ze zijn erg speels, dus ze kunnen dingen doen zoals echt strakke bankbeurten waar ze naartoe gaan en ineens zullen ze een beetje opduiken en 180 graden draaien in een zeer kleine straal. Als ze vooruit gaan en ineens iets achter zich willen zien, trekken ze hun hoofd omhoog en doen ze gewoon een backflip en gaan de andere kant op. Ze doen tonrollen en draaien met hun neus als de as. Ze zijn extreem behendig.
Omdat ze zwemmen met hun voorpoten in tegenstelling tot hun staart, creëren ze niet het typische kielzog dat je verwacht te zien achter een vis, een dolfijn of een walvis. En als we begrijpen hoe ze dat doen en we dat kunnen inbouwen in een onbemand voertuig, kunnen we bijvoorbeeld een voertuig maken dat veel moeilijker te detecteren is in het water, iets dat hydrodynamisch stil is.
Hoe was het om de zeeleeuwen te ontmoeten in de National Zoo?
Niet veel mensen krijgen de kans om een zeeleeuw te aaien. Ik dacht dat ze slijmerig zouden zijn, maar dat waren ze niet. Het leek een beetje op een natte Dobermann-pinscher.
Na bijna twee jaar met zeeleeuwen te hebben gewerkt, er een te ontmoeten en aan te raken en te zien hoe de vacht van zeeleeuwen aanvoelt, was echt verhelderend en voegde een diepgaand begrip toe aan dit probleem dat we bestuderen op een computerscherm of op zijn minst zes centimeter glas.
Leftwich bestudeert film van de zeeleeuwen van de National Zoo. (Jon Betz) Beschouw je jezelf als een innovator?
Ik los niet altijd een probleem op, maar ik geloof echt dat ik de problemen van de toekomst oplost. Ik denk dat deze kennisbasis zich zal vertalen naar oplossingen voor problemen waarvan we niet eens weten dat we ze hebben, of waarvan we weten dat we die nu al hebben en niet geïnteresseerd zijn in het oplossen. Misschien is het hoge aantal operaties in ons land geen groot probleem, maar wel een probleem, en als we een betere oplossing hadden, zou dat niet geweldig zijn? Ik denk absoluut dat veel van wat ik doe, op zoek is naar fundamentele fysica waarvan mensen denken dat het niet bestaat.
