Poznajcie nieświszczuka (Cynomys ludovicianus). Nieświszczuk to taki mały, wiewiórkowaty ssak, który świetnie czuje mechanikę płynów. I wie, jak wykorzystać prawo Bernoulliego, aby zapewnić sobie w swojej norce wystarczającą ilość tlenu. Budując jedno z wejść na lekkim wzniesieniu, polega na zmiennych prędkościach wiatru i ciśnienia, w ten sposób tworząc wzorową wentylację swojego domostwa.


Warto na wstępie dopowiedzieć jedną, dosyć istotną rzecz. W mechanice płynów nie tylko ciecze są płynami. Niezrozumiałość tej kwestii bywa czasem przedmiotem konsternacji i zażartych dyskusji w trakcie rodzinnych spotkań przy wspólnym stole (choć być może nie jest to tradycja w każdym domu). Płynięcie jest definiowane bowiem jako swobodne przemieszczanie się oraz dowolna zmiana kształtu w zależności od naczynia, w którym przyszło bytować. I w takim ujęciu spraw także chociażby koty zachowują się jak ciecz, co zostało udowodnione parę lat temu i nawet uhonorowane nagrodą Ig Nobla. Na tym jednak nie koniec wszelkich perypetii mechaniki płynów. Zasada Bernoulliego także całkiem sporo tu miesza. Wyraźnie mówi bowiem o tym, że im szybciej płyn się porusza, tym mniejsze ma ciśnienie.

Czy jest to sprzeczne z naszą intuicją? Tak. Wiele osób kojarzy dużą prędkość płynu z wysokim ciśnieniem (na przykład w postaci biczów wodnych). I dlatego też Bernoulli wywołuje u nich niemałą konsternację. Wszystko to jednak opiera się na bardzo prostej i powszechnej zasadzie: w przyrodzie nic nie ginie. A zwłaszcza energia. Z tego też względu płyn, który przemieszcza się w swoim określonym układzie musi zachować swoją energię. Może sobie, owszem, zmieniać jej formę na przykład z kinetycznej na potencjalną albo cieplną, ale całość (suma) tych wszystkich form musi pozostać stała. To podstawowa zasada działania naszego świata, bez której wszystko inne nie ma sensu. Warto więc o niej pamiętać. Taki Bernoulli, na przykład, pamiętał bardzo dobrze. A że tak się jakoś złożyło, że u siebie w domu posiadał całkiem pokaźny zestaw rurek o różnych średnicach, tak też mógł swobodnie w jego zaciszu popracować nad swoim prawem, wywołując w nich ruch i wprowadzając do nich płyn (jako że Bernoulli należał do bardzo poważnej i respektowanej rodziny matematyków, tak też nie będziemy bardziej drążyć tego tematu).

Koniec końców, opierając się na zasadzie zachowania energii i na swoich rurkach, Bernoulli zauważył, że gdy określona porcja płynu w szerokiej rurce dociera do przewężenia, wówczas zwiększa się jej prędkość. Skądś więc musiała brać się ta energia, która ją "przyspieszała". A jako że nie mogła brać się z zewnątrz (gdyż przeczyłoby to zachowaniu stałej energii w zamkniętym układzie), tak też musiało tam w środku być coś, co generowało taki stan rzeczy. I było. Siłą, która go wywoływała było ciśnienie, które w związku z tym musiało w szerszej rurce być większe, niż w węższej (aby mieć "siłę" na przepchnięcie w nią płynu). Od tego było już tylko kilka susów do stwierdzenia, że w związku z powyższym, żeby wszystko było zachowane i stabilne, w tej węższej rurce z większą prędkością ciśnienie musiało być niższe. To oczywiście bardzo skrótowa forma, ale tak mniej więcej prezentuje się zasada Bernoulliego, dzięki której nie tylko możemy bawić się rurkami, ale i jesteśmy w stanie przesyłać między oceanami wielkie skrzydlate metalowe maszyny.

No dobrze, wracając do nieświszczuków. Kiedy jedno z wejść do swojej norki umieszczają one na kopcu, czyli na wzniesieniu, wówczas przepływ powietrza ma tam większą prędkość, niż na dole (czyli, mówiąc wprost - na górze bardziej wieje). W rezultacie - zgodnie z zasadą Bernoulliego - generuje on niższe ciśnienie w porównaniu do tego, które panuje przy dolnym wejściu. W ten właśnie sposób świeże powietrze "wciągane" jest z zewnątrz do nieświszczukowych korytarzy i tym samym zapewnia tam sprawną wentylację. Oto jak nieświszczuki wykorzystały jedno z najbardziej fundamentalnych prawideł mechaniki płynów długo przed tym, zanim jego ojciec zaczął bawić się rurkami.

No dobrze, to do rozwiązania pozostała jeszcze jedna kwestia. Skąd ta dziwaczna nazwa dla tego gatunku? Cóż, wynika ona z tego, że nieświszczuk nie świszczy, tak jak wiele innych, podobnych mu gabarytowo i taksonomiczne ssaków. Nieświszczuk szczeka. A przynajmniej wydaje dźwięk, który nieco przypomina szczekane. Trzeba się tylko dobrze w niego wsłuchać. A czasem nawet bardzo dobrze. No, w każdym razie, świszczenie to to na pewno nie jest...


/Grafika: Michael J. Paar za: Paar, Michael & Petutschnigg, A.. (2017). Biomimetic inspired, natural ventilated façade – A conceptual study. Journal of Facade Design and Engineering. 4/