鱼如何升入水中?

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这个斗争如何上下沉?
克里斯·纽伯特/盖蒂图像

鱼有点像鸟类或飞行昆虫:它们具有内置机制,使它们可以在环境中上下移动。但是,让鱼类这样做的方法比人造飞行器背后的原理更接近于自然飞行方法。大多数鱼都以相同的方式升起并沉入水中充满氦气的气球或a热气球空中升起并下沉。

要查看其工作原理,您需要了解空中和水下工作中的各种力量。尽管这些环境对我们来说似乎有很大不同,但水和空气实际上非常相似。两者都是流体,质量但没有形状的物质。在地球上,浸入液体(例如鱼或人)中的物体经历了两个主要力量:

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  • 向下拉重力
  • 向上推动浮力

浮力是由流体差异引起的压力在流体中的不同水平。较低级别的颗粒被其上方所有颗粒的重量推向下方。上层的颗粒上方的重量较小。因此,在物体下方总是有比上方的压力更大,因此流体不断向上推动物体。(要了解有关浮力力量的更多信息,请阅读热气球如何工作

浮力在物体上的力等于流体的重量流离失所通过该对象。例如,如果您将一个空的加仑牛奶壶淹没在浴缸中,它会取代一加仑的水。然后,浴缸中的水用略超过8磅的力(一加仑水的重量)向上推在水罐上。具有更大体积的物体会以更大的力向上推动,因为它会取代更多的流体。当然,如果物体比水更密集(因此重),那么它流离失所的水就不会下沉。

为了上升,鱼必须通过增加其体积而不会显着增加其质量来减少其整体密度。大多数鱼都用一个叫做的东西来做到这一点。游泳膀胱只是一个可扩展的囊,就像一个人肺。为了降低其整体密度,一条鱼通过ill从周围水中收集的氧气充满了膀胱。当膀胱充满这种氧气时,鱼的体积较大,但其重量并没有大大增加。当膀胱扩大时,它会流离它更多的水,从而体验更大的浮力。当膀胱完全膨胀时,鱼具有最大的体积并将其推向表面。当膀胱完全放气时,鱼的体积最小,下沉到海底。为了保持特定水平,鱼将其膀胱填充到流动的水量,使鱼的重量称重。在这种情况下,浮力和重力的力相互抵消,鱼类保持在那个水平。

大多数鱼都使用这种方法升起和下沉,但并非全部这样做。有些物种不需要游泳,因为它们一生都在海底掠过。其他鱼,例如射线和鲨鱼,通过推动自己前进而登上并下降。就像在飞机,鳍下的流体运动会产生电梯,将鱼向上推。

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