El pez más rápido posible

Estoy tratando de diseñar el pez pelágico más rápido que sea mecánicamente posible. El pez más rápido de la vida real puede nadar hasta 80 mph. ¿Qué diseño de cuerpo permitiría que un pez nade significativamente más rápido que 80 mph? ¿Qué tan grande será? ¿Qué tipo de pescado? ¿Cómo serían las aletas?

Me gustaría que el pez pudiera nadar tan rápido como sea mecánicamente posible, preferiblemente al menos a 150 mph.

NO PUEDE SER UN MISIL SUPERCAVITANTE CON UN PEZ PINTADO.

Todas las limitaciones evolutivas y metabólicas serán atendidas.

Como referencia, se necesita un torpedo supercavitante para ir a 230 mph y estos básicamente vuelan a través de una burbuja de aire en el agua. Eso resulta ser una presión de 991 psi para un objeto con forma de bala de una pulgada de diámetro. Por lo tanto, es casi seguro que necesitaría una nariz aún más afilada y estrecha que la cabeza de un pez espada o una cabeza con forma de superficie aerodinámica. Y si golpea algo, ambas cosas se borran. Entonces hay escombros en el agua. No estoy seguro de cómo navegaría, ya que necesitaría ver muy lejos para orientarse, si es que pudiera hacerlo.
La semilla principal actual para los peces es un límite estricto de la naturaleza. El atún y el esmerejon azul se lastiman gravemente cuando alcanzan esa velocidad, y la cavitación les impide ir más rápido.
Suponga que todos los demás problemas están resueltos, solo me interesa la función mecánica.
Probablemente tendrías una cabeza blindada y algo para evitar que las aletas y las escamas se rompan y algún mecanismo para reducir el calor de la fricción del arrastre del agua. No estoy seguro de si el agua podría disipar el calor de la fricción. Podría hervir encima de la cavitación. Sin mencionar cómo impulsarse realmente a través del agua tan rápido. Imagino que cualquier cola que se mueva de un lado a otro se la arrancarían. Casi tendrías mejor suerte como calamar a este respecto.
Entonces, ¿qué tan rápido puede ir físicamente un pez y cómo sería este pez teórico?
El torpedo sin cavitación más rápido es de 86 mph.
La naturaleza es bastante eficiente si diseñan algo. Los ingenieros a menudo miran a la naturaleza y no al revés. Es probable que los peces que has visto ya se estén acercando al máximo de velocidad. Creo que todo lo que puedes hacer es fortalecerlos en escamas y músculos casi mágicamente (¿tal vez nanotubos de carbono?) y presentarlos como los más rápidos.
Esta pregunta, tal como está ahora, está mal formulada. Si elimina todas las restricciones evolutivas y metabólicas, le queda el único límite estricto de velocidad en la naturaleza: c.
Creo que podemos calcular la oscilación del barrido de la cola y luego tener en cuenta todos los coeficientes, como arrastre, cavitación, densidad, movimiento ondulante, etc. Maldita sea, soy un pescetariano, no un experto en peces; D
Si el número de 80 mph es para el pez vela, entonces estudios recientes sugieren que no van más de 22 mph. ( academic.oup.com/icb/article/55/4/719/634534 ) Hay otro estudio que estima la velocidad máxima en 33 mph ( bio.biologists.org/content/5/10/1415#xref-ref-21- 1 ), pero eso es analizando la anatomía. Nunca observaron esta velocidad.
Como límite superior para la velocidad bajo el agua (sin entrar en cosas como la supercavitación), considere que el submarino nuclear más rápido podía alcanzar los 82 km/h (51 mph) y tenía serios problemas por encima de los 64 km/h (40 mph) thedrive.com/ la-zona-de-guerra/26475/…
@Daron Estaba hablando del marlin negro.
@Praearcturus De acuerdo, revisé esos dos documentos en busca de Black Marlin. Uno de ellos menciona al marlín negro, pero ninguno estima su velocidad máxima. Dicho esto, son un tipo de pez similar, por lo que no me sorprendería que las primeras estimaciones (que son las mismas para ambos peces) para el marlín negro fueran tan lejanas como las del pez vela.

Respuestas (1)

Misil supercavitante con pez pintado en el lateral.

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Diseño de la carrocería: elegante cilindro de metal con motor cohete de combustible sólido en la parte trasera y bomba de gasolina en la parte delantera. La bomba expulsa una burbuja de gas a través de la cual viaja el pez. Esto evita daños por cavitación.

Aletas: Dos aletas estabilizadoras en la parte trasera.

Velocidad máxima: 230 mph

Todas las limitaciones evolutivas y metabólicas: Cuidadas

Aparte del sarcasmo, no es obvio qué tipo de respuesta está buscando. Hay varios comentarios que señalan cómo los objetos que se mueven rápidamente a través del agua sufren daños por cavitación:

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La cavitación es cuando el fluido se agita y se forman pequeñas burbujas de baja presión. Luego, las burbujas colapsan y dañan todo lo que está cerca. Hay un depredador bien conocido que caza de esta manera. Ver también la versión sexy .

Si la cavitación puede hacer agujeros en una elegante hélice de metal, ¡imagínese lo que puede hacerle a un animal vivo!

La pregunta está etiquetada como "ciencia dura", por lo que estos comentarios son completamente apropiados. Ignorar problemas como este hace que la pregunta ya no sea "ciencia dura" y no está claro dónde se traza la línea para ignorar los problemas. En mi respuesta he ignorado el problema "en realidad es un misil y no un pez".

¿No es extraño cómo la velocidad del sonido actúa como una barrera de velocidad para los aviones? Entonces, podría suponer que, dado que el agua tiene una velocidad de sonido mucho más rápida, podría ir mucho más rápido antes de encontrar esa barrera. Pero supongo que debido a la naturaleza incompresible del agua, aparece la cavitación que limita su velocidad a ser incluso menor que la que tenía en el aire. Por supuesto, eso es ignorar las mayores fuerzas involucradas debido a la mayor densidad, que es otra limitación.
@DKNguyen Creo que hay alguna condición adicional allí, como "la velocidad causada por las diferencias de presión no puede exceder la velocidad del sonido". Recuerdo ese hecho de una pregunta sobre un monstruo que arroja partes de sí mismo al espacio. ¿Eso te suena de algo?
La razón por la que la cavitación existe en el agua pero no en el aire es que el agua puede evaporarse mientras que el aire no puede. Entonces, si estás hablando de esa agua gaseosa, ahí podría ser donde entra en juego la velocidad del sonido. Pero no soy ingeniero mecánico. No sé sobre la cosa de "velocidad causada por diferencias de presión". Me recuerda a la ecuación del cohete cuando escucho eso.
Suena como una buena razón por la cual la cavitación del aire no ocurre. Las diferencias de presión, por supuesto, ocurren porque así es como funcionan los aviones, pero no producen pequeñas burbujas de diferencia de presión.
@DKNguyen Quiero decir que ciertamente hay aviones supersónicos, por lo que la velocidad del sonido no es una barrera difícil. Aunque podría ser una barrera difícil para viajar sin el tipo de motor XX.
Bueno, sí, pero es la primera barrera abrupta.
La pregunta es básicamente qué tan rápido podría ir mecánicamente un pez. Si no puede viajar a velocidades de supercavitación, ¿qué tan rápido podría ir un pez?
@Praearcturus: Esa es una pregunta fácil: los peces podrían ir juuuuust por debajo de las velocidades de supercavitación.
El pez más rápido posible
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