Las medusas y los peces resuelven los desafíos de la dinámica de giro de manera similar para lograr una alta maniobrabilidad
Autores: Dabiri, John O.; Colin, Sean P.; Gemmell, Brad J.; Lucas, Kelsey N.; Leftwich, Megan C.; Costello, John H.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Las medusas y los peces resuelven los desafíos de la dinámica de giro de manera similar para lograr una alta maniobrabilidad
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Maniobras de giro
Animales acuáticos
Funciones vitales fundamentales
Mecánica rotacional
Torque
Momento de inercia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las maniobras de giro de los animales acuáticos son esenciales para funciones vitales fundamentales, como encontrar alimento o parejas mientras evitan la depredación. Sin embargo, girar requiere resolver un dilema fundamental basado en la mecánica rotacional: la fuerza que impulsa un giro (torque) se favorece de una configuración corporal expandida que maximiza la longitud del brazo de palanca, mientras que minimizar la resistencia a un giro (el momento de inercia) se favorece de una configuración corporal contraída. ¿Cómo equilibran los animales estas demandas opuestas? Aquí, medimos directamente las fuerzas instantáneas a lo largo de los cuerpos de dos modelos animales: la medusa Aurelia aurita, de simetría radial, y el pez cebra Danio rerio, de simetría bilateral, para evaluar su dinámica de giro. Ambos comenzaron los giros con un pequeño y rápido cambio en la cinemática corporal que precedió a una rotación axial mayor. Aunque pequeños en magnitud absoluta, las altas aceleraciones fluidas logradas por estos movimientos iniciales generaron potentes gradientes de presión que maximizaron el torque al inicio de un giro. Este patrón permite a estos animales maximizar inicialmente la producción de torque antes de que ocurran cambios importantes en la curvatura del cuerpo. Luego, ambos animales minimizaron subsecuentemente el momento de inercia, y por ende la resistencia a la rotación axial, mediante la flexión del cuerpo. Esta solución secuencial proporciona una visión sobre las ventajas de reorganizar la masa al doblarse durante los giros de natación rutinarios.
Descripción
Las maniobras de giro de los animales acuáticos son esenciales para funciones vitales fundamentales, como encontrar alimento o parejas mientras evitan la depredación. Sin embargo, girar requiere resolver un dilema fundamental basado en la mecánica rotacional: la fuerza que impulsa un giro (torque) se favorece de una configuración corporal expandida que maximiza la longitud del brazo de palanca, mientras que minimizar la resistencia a un giro (el momento de inercia) se favorece de una configuración corporal contraída. ¿Cómo equilibran los animales estas demandas opuestas? Aquí, medimos directamente las fuerzas instantáneas a lo largo de los cuerpos de dos modelos animales: la medusa Aurelia aurita, de simetría radial, y el pez cebra Danio rerio, de simetría bilateral, para evaluar su dinámica de giro. Ambos comenzaron los giros con un pequeño y rápido cambio en la cinemática corporal que precedió a una rotación axial mayor. Aunque pequeños en magnitud absoluta, las altas aceleraciones fluidas logradas por estos movimientos iniciales generaron potentes gradientes de presión que maximizaron el torque al inicio de un giro. Este patrón permite a estos animales maximizar inicialmente la producción de torque antes de que ocurran cambios importantes en la curvatura del cuerpo. Luego, ambos animales minimizaron subsecuentemente el momento de inercia, y por ende la resistencia a la rotación axial, mediante la flexión del cuerpo. Esta solución secuencial proporciona una visión sobre las ventajas de reorganizar la masa al doblarse durante los giros de natación rutinarios.