Un modelo de colisión elástica para saltos impulsivos de pequeños organismos planctónicos
Autores: Jiang, Houshuo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Un modelo de colisión elástica para saltos impulsivos de pequeños organismos planctónicos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Organismos planctónicos
Mecanismos de propulsión
Física de fluidos
Plancton saltador
Eficiencias de propulsión de Froude
Momento en el agua
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Muchos pequeños organismos planctónicos marinos convergen en mecanismos de propulsión similares que involucran anillos de vórtice de estela viscosa generados de manera impulsiva, y la física de fluidos a pequeña escala es clave para entender mecánicamente los valores adaptativos de este importante rasgo de comportamiento. Aquí, se desarrolla un modelo teórico de mecánica de fluidos para el salto de plancton, basado en observaciones de que la fase de aceleración inicial para un plancton saltador para alcanzar su velocidad máxima es casi impulsiva, tomando solo una pequeña fracción de la escala de tiempo viscosa, y por lo tanto puede considerarse casi inviscida, análoga a una colisión elástica unidimensional. Los datos de series temporales de circulación de flujo medidos por velocimetría de imagen de partículas (PIV) se introducen en el modelo y se calculan las eficiencias de propulsión de Froude para varias especies de plancton. El salto del ciliado con cola Pseudotontonia sp. tiene una alta eficiencia de propulsión de Froude ~0.9. El salto de los copépodos también tiene una eficiencia muy alta, generalmente >0.95. El salto de las larvas paralarvas del calamar Doryteuthis pealeii tiene una eficiencia de 0.44 +/- 0.16 (DE). El salto de la pequeña medusa Sarsia tubulosa tiene una eficiencia de 0.38 +/- 0.26 (DE). Las diferencias en las eficiencias calculadas se atribuyen a las diferentes formas en que estos plancton imprimen momento al agua durante la fase de aceleración inicial, así como a los diferentes coeficientes de masa añadida acompañantes.
Descripción
Muchos pequeños organismos planctónicos marinos convergen en mecanismos de propulsión similares que involucran anillos de vórtice de estela viscosa generados de manera impulsiva, y la física de fluidos a pequeña escala es clave para entender mecánicamente los valores adaptativos de este importante rasgo de comportamiento. Aquí, se desarrolla un modelo teórico de mecánica de fluidos para el salto de plancton, basado en observaciones de que la fase de aceleración inicial para un plancton saltador para alcanzar su velocidad máxima es casi impulsiva, tomando solo una pequeña fracción de la escala de tiempo viscosa, y por lo tanto puede considerarse casi inviscida, análoga a una colisión elástica unidimensional. Los datos de series temporales de circulación de flujo medidos por velocimetría de imagen de partículas (PIV) se introducen en el modelo y se calculan las eficiencias de propulsión de Froude para varias especies de plancton. El salto del ciliado con cola Pseudotontonia sp. tiene una alta eficiencia de propulsión de Froude ~0.9. El salto de los copépodos también tiene una eficiencia muy alta, generalmente >0.95. El salto de las larvas paralarvas del calamar Doryteuthis pealeii tiene una eficiencia de 0.44 +/- 0.16 (DE). El salto de la pequeña medusa Sarsia tubulosa tiene una eficiencia de 0.38 +/- 0.26 (DE). Las diferencias en las eficiencias calculadas se atribuyen a las diferentes formas en que estos plancton imprimen momento al agua durante la fase de aceleración inicial, así como a los diferentes coeficientes de masa añadida acompañantes.