Miksi laivalla oikeastaan on terävä keula, "nokka"? Miksi monessa laivassa on veden alla kömpelön näköinen keulapaksunnos kuin milläkin nokkaeläimellä?


on veden alla kömpelön näköinen keulapaksunnos kuin milläkin nokkaeläimellä?




Laiva kulkee sekä rauhallisen veden että aaltojen läpi. Aluksen märkäpintaan eli pintaan, joka koskettaa vettä, vaikuttaa veden aiheuttama kitka. Vesi ei ole siirappia, mutta silti se on riittävän tahmeaa eli viskoosia. Laivanrakentajat puhuvat siksi viskoosista vastuksesta.

Kun laiva kulkee, se synnyttää aaltoja ja pärskyttää vettä. Aallot aiheuttavat toisen lajin vastusta, aallonmuodostusvastusta.


Pullukat ja sujakat

Brittiläinen laivanrakennusinsinööri, laivahydrodynamiikan isä William Froude tutki ensimmäisenä tarkasti, miten vastus riippuu laivan nopeudesta. Hän myös teki 1871 ensimmäiset tieteelliset laivamallikokeet vesialtaassa.

Froude havaitsi, että pienillä nopeuksilla aallot synnyttävät vähän vastusta mutta veden kitka paljon. Jos aluksen märkäpinta on pieni, kitkakin jää vähäiseksi. Siksi hitaat alukset, kuten suuret matkustaja- ja rahtialukset sekä tankkerit tehdään pulleahkoiksi.

Suurilla nopeuksilla viskoosi vastus eli kitka menettää merkitystään, mutta nyt aallot alkavat tuntua. Parhaiten niitä halkoo terävä keula, nokka.

Kulkuvastuksen minimoiseksi nopean laivan rungon olisi hyvä olla sujakka, melkein veitsimäinen. Silloin kulku kuitenkin on helposti epävakaata ja kiikkerää. Siksi nopeat alukset rakennetaan usein katamaraaneiksi, joissa on kaksi kapeaa runkoa ja kansirakenne veden yläpuolella.


Bulbi kuin luonnosta

Kulkuvastusta lisää myös keula-aallon murtuminen. Laiva on ikään kuin suuri vatkain: energiaa kuluu sitä enemmän, mitä mahtavampia aaltoja, pyörteitä ja pärskeitä syntyy.

Pärskeitä pienennetään tekemällä keulan vedenalaiseen osaan paksunnos eli bulbi, hyvin samannäköinen kuin luonto on muotoillut pullonokkadelfiinille ja vesinokkaeläimelle.

Paksunnos synnyttää lisäaaltoja, jotka sekoittuvat perusaaltoihin. Summana muodostuu aalto, jonka huiput ja laaksot ovat matalampia kuin perusaallon.

- Bulbin oikealla mitoituksella laivan kokonaisvastusta voidaan pienentää 10-30 prosenttia, sanoo professori Jerzy Matusiak Teknillisen korkeakoulun laivalaboratoriosta. Hän tutkii laivojen virtausdynamiikkaa.

Bulbin vaikutus tuntuu tietyllä, kapeahkolla nopeusalueella. Siksi sitä käytetään tavallisesti suurissa, tasaisesti ja verraten hitaasti kulkevissa laivoissa. Viime vuosina myös nopeille laivoille on kehitetty omaa bulbiaan, jota sanotaan hanhenkaulaksi. Sen yläosa on vedenpinnan päällä laivan seisoessa ja peittyy veteen vasta laivan liikkuessa.


Keulat kehittyvät

Yhä parempaa keulamuotoa etsitään jatkuvasti sekä vanhoilla että uusilla keinoilla.

Tutkijat uittavat yhä laivojen pienoismalleja altaassa. Otaniemessä on 130 metrin mittainen hinausallas aallonkehityslaitteineen.

Fyysisten mallien rinnalla käytetään virtuaalisia prototyyppejä. Korkeakoulussa on esimerkiksi kehitetty Finflo-niminen tietokoneohjelma laivan kulkuvastusominaisuuksien laskemiseksi.


Jerzy Matusiak puhuu Tekniikan päivillä aiheesta Miksi laivalla on nokka? Asiaa laivoista ja aalloista. Dipoli, Otaniemi, Espoo, keskiviikko 16. 1. 2008, klo 12.



 

Jos rehkiminen ei huvita, syy voi olla geeneissä.

Monia liikunta palkitsee hyvän olon tunteella, mutta kaikille palkintoa ei tule, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan. Olo saattaa olla hikilenkin jälkeen enemmän runneltu kuin rento.

”Osa suomalaisten liikkumattomuudesta saattaa selittyä negatiivisilla tuntemuksilla”, sanoo jutussa liikuntapsykologian professori Taru Lintunen Jyväskylän yliopistosta.

Ihmiseltä saattavat puuttua hyvät kokemukset ja liikunnallisen elämäntavan mallit.

Perimälläkin on sormensa pelissä. Naisilla jopa puolet liikuntanautinnon vaihtelusta selittyy geeneillä, miehillä kolmannes.

Näin osoittaa vuonna 2014 julkaistu suomalainen tutkimus, joka perkasi perintötekijöiden osuutta liikuntamotivaatioon.

Tarkkaa syytä eroihin ei tiedetä. Yksi ehdokkaista on aivojen dopamiinirata. Se palkitsee niin syömisestä, seksistä kuin liikunnasta.

Dopamiinikylpy tuottaa aivoissa huumaavan euforian. Tutkimusten mukaan järjestelmän häiriöt vähentävät koe-eläinten liikkumishaluja.

Viime kädessä geenit ohjaavat mielihyväkoneiston toimintaa. Dopamiinin valmistukseen tarvittavat geenit toimivat toisilla kenties vilkkaammin. Erityisesti naisilla on liikuntamielihyvän kokemisessa geneettistä vaihtelua.

Yksilöiden erot ulottuvat laajemmallekin. Kaikki eivät saa liikunnasta yhtä paljon hyötyä – ainakaan heti.

Sama harjoittelu saattaa vaikuttaa ihmisiin eri tavoin. Yhden kunto kasvaa kohisten, mutta toinen ei saa tuloksia, vaikka kuinka rehkisi. Tutkijat puhuvat yksilöllisestä vasteesta.

Kuitenkin vaikka oma elimistö tuntuisi olevan immuuni liikunnalle, se voi olla vain harhaa. Tutkimuksissa tuijotetaan usein suorituskykyyn ja lihasvoimaan. Ne eivät ehkä hetkahda pienestä rasituksesta, mutta veren rasva- ja sokeriarvot saattavat parantua merkittävästi. Siksi liikuntaa voi suositella kaikille.

Kysely

Onko liikunta tuskien tie?

Tutustu sisältöön ja lue uusi lehti digilehdet.fi:ssä.

 

Tieteessä 2/2018 

 

PÄÄKIRJOITUS

Kun viha vie

Vihapuhuja ratsastaa alkukantaisella reaktiolla.

 

PÄÄUUTISET

Unissa puhutaan rumia

Myöntisen päiväminän takaa kurkkii
kielteinen yöminä – hyvästä syystä.

Alienkivi on yksi miljoonista

Tähtienvälisiä asteroideja syöksyy
aurinkokunnan läpi jatkuvasti.

Nykyihminen seikkaili
ulos Afrikasta useita kertoja

Yhden ulostulon malli ei enää mitenkään
istu Aasian löytöihin.

Korallit kalpenevat kiihtyvää tahtia

Lämpenevät vedet riistävät
polyypilta elintärkeän kumppanin.

 

ARTIKKELIT

Migreeni vyöryy aivorungosta

Kun sähköt sekoavat hermokeskuksessa,
kipuviestit kiihdyttävät aivot hälytystilaan.

Esinisäkkäät
Maailman valtiaat ennen dinosauruksia

Kehitys kohti meitä käynnistyi jo silloin,
kun maapallon mantereet olivat vielä yhtä.

Siittiöt hukassa

Enää hälytyskellot eivät kilise van kumisevat.
Miesten siittiömäärät ovat romahtaneet.

James Bond
Harmaa agentti hurmasi maailman

Vastoin odotuksia huomaamaton vakooja sai
valtavan huomion. Kohu teki fiktiosta faktaa.

Liikenne jättää tiet

Visio on villi muttei utopiaa. Jokainen sopiva
maapala tarvitaan luonnolle ja ruoalle.

Ennen paras mies oli poikamies

Naiset ja seksi eivät ole aina olleet miehen mitta.
Elämän tärkeät asiat löytyivät pitkään toisaalta.

 

TIEDE VASTAA

Voiko pissa jäätyä kaarelle?

Haudataanko vainajat ilmansuuntien mukaan?

Mikä on puujalkavitsi?

Miksi kuusi kestää lumen painon?

Miten norppa löytää takaisin avannolle?

Voiko avaruusaseman palauttaa Maahan?

 

KIRJAT

Oma dna kantaa suvun historiaa

Marja Pirttivaara teki suomalaisille sukututkijoille uudenlaisen kätevän oppaan.

 

KUVA-ARVOITUS

Klassikkopalsta

kutsuu lukijoita tulkitsemaan kuvia lehden Facebook-sivustolle: facebook.com/tiede.fi

 

OMAT SANAT

Valoa kohti

Entisinä aikoina kantasana tarjosi myös lämpöä.

 

Jos olet Sanoman jonkin aikakauslehden tilaaja, voit lukea uusimman numeron jutut Sanoman Digilehdet-palvelussa.

Ellet vielä ole ottanut tilaukseesi kuuluvaa digiominaisuutta käyttöön, tee se osoitteessa https://oma.sanoma.fi/aktivoi/digilehdet. Aktivoinnin jälkeen pääset kirjautumaan suoraan digilehdet.fi-palveluun.