描述动物舔食的缩颈动力学

一些食肉哺乳动物（如猫和狗）用舌头舔水以高频饮水。如此快速移动的舌头从水浴中拉出液柱，由嘴咬住以饮水。据推测，动物在液柱缩颈时刻之前咬下，以最大化摄水量。否则，液柱在被咬住前落回水浴。液柱中的这种缩颈现象可描述为加速度诱导（即非定常）惯性将与毛细力平衡。经典瑞利—普拉托不稳定性解释了定常惯性与毛细作用的竞争，但未涉及非定常惯性。本研究中，我们在流体加速度存在下修正瑞利—普拉托不稳定性，并表明最不稳定波数与增长率随加速度增大。缩颈时间被理论预测为邦德数（即加速度诱导惯性与毛细力之比）的-1/3次幂。最后，先前物理实验测得的缩颈时间以及狗和猫的颌闭合时间，与我们的理论缩颈时间吻合良好。因此，我们的研究表明，动物可能调节其舔食与颌闭合时间，以在缩颈前咬断液柱，从而最大化摄水量。