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La fisica di come bevono i gatti
Circa quattro anni fa, Roman Stocker stava guardando il suo gatto, Cutta Cutta, bere dalla sua ciotola. E Stocker, un ingegnere che studia la biofisica dei microbi oceanici, si chiedeva esattamente quali forze fisiche permettessero al gatto di leccare. Così lui e Pedro Reis, un collega del Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, hanno lavorato con Sunghwan Jung , SM '95, PhD '07 e Jeffrey Aristoff '04, PhD '09, che allora erano al MIT, per girare e studiare video di gatti domestici e grandi mentre bevevano. La loro ricerca, pubblicata in Scienza , ha scoperto che i felini di tutte le taglie sfruttano un perfetto equilibrio tra due forze fisiche.
I ricercatori hanno visto che quando un gatto beve, allunga la lingua verso il basso verso la ciotola con la punta arricciata all'indietro, in modo che la parte superiore della lingua tocchi per prima il liquido. In seguito hanno appreso che il film di Harold Doc Edgerton del 1940 di un gatto che lecca il latte mostrava lo stesso fenomeno. Ma i nuovi video hanno portato le cose oltre, rivelando che la parte superiore della lingua è il solo superficie per toccare il liquido. I gatti, a differenza dei cani, non intingono la lingua come mestoli. La punta liscia tocca appena la superficie prima che il gatto ritiri la lingua. Mentre lo fa, si forma una colonna di liquido tra la lingua in movimento e la superficie del liquido. Il gatto quindi chiude la bocca, pizzicando la parte superiore della colonna e mantenendo il mento asciutto.
Quando la lingua del gatto tocca la superficie del liquido, parte del liquido si attacca ad essa, proprio come l'acqua aderisce a un palmo umano quando tocca la superficie di una piscina. Ma il gatto tira su la lingua così rapidamente che per una frazione di secondo l'inerzia vince la gravità, che sta riportando il liquido verso la ciotola. Il gatto sa istintivamente quando questo delicato equilibrio cambierà; chiude la bocca nell'istante prima che la gravità impedisca al liquido in movimento di continuare a seguire la lingua. Se il gatto avesse esitato, la colonna si sarebbe rotta, il liquido sarebbe ricaduto nella ciotola e la lingua sarebbe uscita vuota.
I ricercatori hanno analizzato video digitali ad alta velocità di gatti domestici come Cutta Cutta (guardalo sopra o su www.technologyreview.com/cat-drink) così come leoni, una tigre e un giaguaro. Rallentando i video, i ricercatori hanno stabilito la velocità del movimento delle lingue e la frequenza dello sciabordio. Conoscendo le dimensioni e la velocità della lingua, hanno quindi sviluppato un modello matematico di lappatura, che implica il rapporto tra gravità e inerzia. Per i gatti di tutte le taglie, quel numero è quasi esattamente uno, indicando un equilibrio perfetto. I gatti domestici fanno una media di quattro giri al secondo, ma i grandi felini, le cui lingue sono più grandi, lappano più lentamente per ottenere lo stesso risultato.
Per comprendere meglio le sottili dinamiche dello sciabordio, i ricercatori hanno anche creato una versione robotica della lingua di un gatto che si muove su e giù su un piatto d'acqua. Il modello ha permesso loro di esplorare sistematicamente diversi aspetti della lappatura e, in definitiva, di identificare i meccanismi in atto.