Zwemmende kubus
De koffervis stond ooit model voor een concept car met weinig weerstand van Daimler-Benz.
Het leek er namelijk op dat de vis met zijn vierkante lijfje erg gestroomlijnd zou zijn en een lage weerstand zou hebben.
Het werd nog beter toen uit onderzoek bleek dat de vis door zijn vorm ook koersstabiel zou zijn en zichzelf automatisch corrigeert.
Marien zoöloog Eize Stamhuis heeft daar altijd zijn twijfels over gehad.
Het is, volgens Stamhuis, biologisch gezien voor de koffervis helemaal niet interessant om stabiel te zijn.
De koffervis is namelijk een vis die in het rif ‘rondscharrelt’, wat rondjes zwemt en plankton eet. Hij wil daarom vooral wendbaar zijn
Dat wilde hij aantonen met 3D-bestanden in een computersimulatie en met modellen in een stromingskanaal.
Uit beide experimenten bleek al snel dat de koffervis absoluut niet stabiel en gestroomlijnd is.
Leestijd: 5 min. (911 woorden)
De koffervis stond ooit model voor een concept car met weinig weerstand van Daimler-Benz. Het leek er namelijk op – en dat bleek ook uit hun eigen onderzoek – dat de vis met zijn vierkante lijfje erg gestroomlijnd zou zijn en een lage weerstand zou hebben.
Ideaal voor een auto, dacht de autofabrikant, want door de vierkante vorm passen er ook nog eens twee mensen naast elkaar. Het werd nog mooier toen uit Amerikaans onderzoek bleek dat de vis door zijn vierkante lichaamsvorm ook nog eens heel koersstabiel zou zijn en zichzelf bij afwijkingen automatisch weer op het rechte pad zou zetten.
Stamhuis heeft beide gedachten altijd gek gevonden. Of, zoals hij zelf zegt, de ‘alarmbellen’ gingen rinkelen. ‘Het is biologisch gezien voor de koffervis helemaal niet interessant om stabiel te zijn. Wat moet dat beest met een stabiele koers? Je wil stabiel zijn als je van A naar B gaat. Maar de koffervis wil gewoon lekker op plek A blijven hangen’, zegt Stamhuis.
Scharrelen
De koffervis is namelijk een vis die in het rif ‘rondscharrelt’, wat rondjes zwemt en plankton eet. Hij wil daarom vooral wendbaar zijn, vertelt Stamhuis. ‘Ik had het erover met een collega uit Antwerpen en ook hij vond het altijd al een raar verhaal. We besloten er wat aan te doen, een onderzoek op te zetten om dit verhaal te ontrafelen.’
Dat deden ze. Ze kregen 3D-bestanden van negentien verschillende soorten koffervissen van Amerikaanse collega’s. Een vierkante en een driehoekige soort – een soort theemuts – gingen in Antwerpen in de computersimulatie. En Stamhuis bouwde in Groningen rompjes van de vissen na – met behulp van een 3D-printer – voor in het echte stromingskanaal.
In die rompjes bepaalde hij het zwaartepunt, zodat de vis, afhankelijk van de stroming, om zijn as kan draaien, net als de koffervis in het echt doet. Uit beide experimenten bleek al snel dat de koffervis absoluut niet stabiel is. ‘In het stromingskanaal draaide de vis constant weg van de stroming. Hij wil scharrelen, dus draaien. Hij is inherent instabiel.’
Uit de computersimulatie bleek ook dat de weerstandscoëfficiënt helemaal niet zo laag is, als altijd werd gedacht. Die is nog altijd beter dan een kubus, maar voor een vis is het wel tamelijk slecht. Een zalm bijvoorbeeld, heeft een coëfficiënt die vijf keer zo laag is. Later werd dat bevestigd door experiment in het stromingskanaal. ‘Wat uit onze berekeningen komt, is allemaal veel beter te rijmen met de wendbaarheid van de vis’, zegt Stamhuis.
Zuurtje
Dat kun je ook gewoon zien, zegt hij. Niet alleen in het stromingskanaal met een laserlicht – om de turbulentie, de weerstand, in groene kronkels achter het rompmodel goed te kunnen waarnemen – maar ook in het echt, in de aquariums in de kelder van de Linnaeusborg, waar vier koffervissen leven.
Daar zwemmen ze rondjes, eten op gezette tijden levend plankton en moeten soms ook in het stromingskanaal van Stamhuis. Om dat wat de modellen laten zien, ook te toetsen aan de werkelijkheid.
Maar eigenlijk is het in één oogopslag duidelijk. ‘Kijk’, zegt Stamhuis, ‘je ziet hoe wendbaar ze zijn, hoe ze constant van koers veranderen.’ Dat maakt ze vreselijk schattig, vindt ook Stamhuis. ‘Als ze schrikken, draaien ze heel snel weg. Dat kan, want ze zijn dus heel wendbaar. En bij stress verandert hun felle gele kleur in een bruingele variant.’
Onlangs kreeg hij er twee kleintjes bij, ‘zuurtjes’ zoals Stamhuis ze liefkozend noemt. Zo zien ze er ook wel een beetje uit: kleine, gele, vierkante visjes met doorzichtige vinnetjes die makkelijk voor een snoepje in een stukje cellofaan door kunnen gaan.
Maar die vinnetjes hebben ook nog een andere functie. ‘Kijk, zie je dat’, zegt hij en wijst naar de staartvin van een ‘zuurtje’. ‘Hij klapt z’n staartvin bijna plat tegen z’n lijfje. Dan maakt hij gebruik van z’n instabiliteit en draait pijlsnel om z’n as. Maar als z’n staart uitgeklapt is, is hij een stuk stabieler en zwemt hij kaarsrecht. Het is een instabiel systeem, maar wel een systeem dat zichzelf op deze manier kan moduleren.’
Wervelingen
Als zijn onderzoek zo duidelijk laat zien dat de koffervis niet stabiel en gestroomlijnd is, wat je dus ook met het blote ook kan waarnemen, hoe kan het dan dat uit eerder onderzoek het tegenovergestelde bleek. ‘Dat komt door de kubus- of driehoekige vorm’, zegt Stamhuis. ‘Hij heeft daardoor van die rechthoekige randen. Bij die randen ontstaan wervelingen als hij van koers raakt.’
Onderzoekers dachten dat die wervelingen de vis weer terug op koers zouden zetten. Dat heeft er toe geleid – samen met het idee van Daimler-Benz dat de weerstand van de vis heel laag zou zijn – dat de lichaamsbouw van een koffervis werd gezien als een model met weinig rem, die heel stabiel is qua vorm en door zijn hoekige structuur met hoge inhoud heel goed als basis voor een auto gebruikt kan worden. ‘Maar wij hebben in één keer laten zien dat beide theorieën gebaseerd zijn op foute aannames’, zegt hij.
Stiekem wist iedereen dat eigenlijk al. ‘Er klonk een soort zucht door de zaal toen ik mijn verhaal deed voor een groep vakgenoten’, vertelt Stamhuis. ‘This makes sense, zeiden ze. Maar je moet het wel kunnen aantonen, kunnen laten zien. Dat hebben wij dan maar gedaan.’