Makroszkopikus vs mikroszkopikus úszás

[G.Á]

A makroszkopikus méretű lények, speciálisan a halak (bal oldali ábra) úgy úsznak, hogy a farkukat jobbra-balra mozgatják, míg a mikroszkopikus méretű élőlények (jobb oldali ábra) spirálisan mozgást végeznek az ostorukkal.

Kérdés: Mi ennek a különbségnek az oka, pontosabban miért nincsenek olyan mikroszkopikus lények amelyek a halakhoz hasonlóan úsznak?

[srudolf]

Reynold szám: Re= ρ a v/η = Fi/Fv, az inerciáciális és a viszkózus erők aránya egy adott közegbe haladva.

:a: a test mérete
:v: sebessége,
:ρ: a közeg sűrűsége
:η: a közeg viszkozitása.

A víznek ρ= 10³ kg/m³ , η = 10^-3kg/s/m


Egy hal, ami legyen 0.1 méter hosszú és 1m/s sebességgel úszik, Re~ 10⁵, egy mikroszkópikus élőnyén pici és sebessége is az, így Re ~10^-3.

A halnál az inerciális erők (a lengület) dominálnak, a farok csapkodásával.

A mikroorganizmusoknál a lendület elhanyagolható, hiába csapdosná a vizet, nem haladna, így más fajta mozgásra van szüksége a siklásra. Konyhanyelven: csapkodással egy nagyon pici méretű élőlény nem tud siklani, hiszen bármennyit is mozdul a test és a folyadék az oda szakaszban, az visszaáll a vissza szakaszban.

Vagy másképp: a termálvizes fürdőkben az emberek mellúszásban alíg mozgatják a karjukat és a lábukkal sem rugják a vizet, így nagyon lassan siklanak, hiszen nincs elég lendületük, aminek a reakciója megfelelően nagy súrlódási erőt lenne képes fejleszteni a vízbe.

[Zsolt68]

Kérdés: Mi ennek a különbségnek az oka, pontosabban miért nincsenek olyan mikroszkopikus lények amelyek a halakhoz hasonlóan úsznak?

Mikroszkopikusan egy molekula kötési szöge ugyebár elég jól meghatározott.
Ahhoz, hogy csapkodni tudjon az élőlény, szerintem a molekulák elég hosszú láncolata szükséges.
Ráadásul ez nem is merev csapkodás a hal részéről.

[G.Á]

Ahhoz, hogy csapkodni tudjon az élőlény, szerintem a molekulák elég hosszú láncolata szükséges.
Ráadásul ez nem is merev csapkodás a hal részéről.

Ez így igaz, és többnyire triviális. Az ostor pedig elég hosszúnak vehető.

Reynold szám

Bingó. Valóban az egyik leglényegesebb különbség az, hogy a makroszkopikus úszáshoz nagy, a mikroszkopikushoz kicsiny Reynolds-szám tartozik.

A halnál az inerciális erők (a lengület) dominálnak, a farok csapkodásával.

A mikroorganizmusoknál a lendület elhanyagolható, hiába csapdosná a vizet, nem haladna, így más fajta mozgásra van szüksége a siklásra. Konyhanyelven: csapkodással egy nagyon pici méretű élőlény nem tud siklani, hiszen bármennyit is mozdul a test és a folyadék az oda szakaszban, az visszaáll a vissza szakaszban.

Ez viszont pontosítandó, de a lényeget megragadtad. Mit értesz inerciális erők alatt, és mihez képest dominál? Miért áll vissza a folyadék a vissza-szakaszban?

[srudolf]

A farok csapkodása egy gyorsuló rendszer, ennek a reakciója a tehetetlenségi erő.
Végül is:
Re= kinetikai energia/súrlódási energia
Magass Re számhoz (ha jól emlékszem, 2300 környékén van a kritikus érték) megfelelő tömeget kell megmozgatni, hogy turbulens áramlás jöjjön létre a folyadékban, aminek viszonylag magass áramlási ellenállása van.