Fiskar och fåglar kan röra sig i grupper, utan att separera eller kollidera, på grund av en nyupptäckt dynamik:anhängarna interagerar med kölvattnet som ledarna lämnat efter sig. Fyndet ger nya insikter om djurs rörelse och pekar på potentiella sätt att utnyttja energi från naturresurser, som floder eller vind.

"Luft- eller vattenflöden som genereras naturligt under flygning eller simning kan förhindra kollisioner och separationer, låter även individer med olika flaxande rörelser resa tillsammans, "förklarar Joel Newbolt, en doktorand vid New York Universitys avdelning för fysik och huvudförfattare till forskningen, som visas i Förfaranden från National Academy of Sciences . "I synnerhet, detta fenomen gör att långsammare följare kan hålla jämna steg med snabbare viftande ledare genom att surfa i spåren. "

Mer allmänt, studien öppnar möjligheter för att bättre fånga naturresurser för att generera energi från vind och vatten.

"Medan vi för närvarande använder vind och vatten för att tillgodose våra energibehov, vårt arbete erbjuder nya sätt att mer effektivt utnyttja dem när vi söker nya metoder för att förbättra hållbara metoder, "konstaterar Leif Ristroph, en av tidningens medförfattare och en biträdande professor vid NYU:s Courant Institute of Mathematical Sciences.

Det är välkänt att djur som fisk och fåglar ofta reser i grupper, men detaljerna om dessa interaktioner i skolor och flockar är inte helt förstådda.

För att studera effekterna av flaxande rörelser och flödesinteraktioner på rörelsen av medlemmar i en grupp, forskarna genomförde en rad experiment i Courant Institute's Applied Math Lab. Här, de designade en robotisk "skola" med två hydrofoilbåtar, som simulerar vingar och fenor, som flaxar upp och ner och simmar fram. Varje folies flaxande rörelse drevs av en motor, medan de främre simrörelserna var fria och beror på vattnets tryck på folierna när de klappar.

Forskarna, som också inkluderade Jun Zhang, professor vid Courant Institute, NYU:s institution för fysik, och NYU Shanghai, varierade hastigheten på de flaxande rörelserna för att representera snabbare och långsammare simmare och flygare.

Deras resultat visade att ett par folier med olika flaxande rörelser, som skulle simma eller flyga i olika hastigheter när de var ensamma, burk, faktiskt, flytta ihop utan att separera eller kollidera på grund av följarens interaktion med kölvattnet som efterlämnats av ledaren.

Specifikt, följaren "surfar" på distinkta sätt i kölvattnet som ledaren lämnat. Om den ligger bakom, följaren upplever en "skjuts" framåt av detta kölvatten; om det går för fort, dock, en anhängare "avvisas" av ledarens kölvatten.

"Dessa mekanismer skapar några "sweet spots" för en följare när han sitter bakom en ledare, " konstaterar Zhang.