Makroszkopikus vs mikroszkopikus úszás

Feladatok illetve megoldásaik, az elme frissen tartására.

Makroszkopikus vs mikroszkopikus úszás

HozzászólásSzerző: G.Á » 2021.03.09. 19:27

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.
Kép
Kérdés: Mi ennek a különbségnek az oka, pontosabban miért nincsenek olyan mikroszkopikus lények amelyek a halakhoz hasonlóan úsznak?
G.Á
 
Hozzászólások: 1211
Csatlakozott: 2016.12.25. 15:27
Has thanked: 58 times
Been thanked: 316 times

Re: Makroszkopikus vs mikroszkopikus úszás

HozzászólásSzerző: srudolf » 2021.03.11. 00:05

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. :D
Avatar
srudolf
 
Hozzászólások: 379
Csatlakozott: 2014.05.23. 21:07
Tartózkodási hely: Sepsiszentgyörgy, Románia
Has thanked: 103 times
Been thanked: 62 times
Név: Csákány Tibor

RE: Makroszkopikus vs mikroszkopikus úszás

HozzászólásSzerző: Zsolt68 » 2021.03.11. 09:20

G.Á írta: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.
Zsolt68
 
Hozzászólások: 760
Csatlakozott: 2017.05.21. 20:50
Tartózkodási hely: Budapest
Has thanked: 378 times
Been thanked: 16 times
Név: Zsolt68

Re: Makroszkopikus vs mikroszkopikus úszás

HozzászólásSzerző: G.Á » 2021.03.11. 13:16

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?

These users thanked the author G.Á for the post:
srudolf
Rating: 11.11%
 
G.Á
 
Hozzászólások: 1211
Csatlakozott: 2016.12.25. 15:27
Has thanked: 58 times
Been thanked: 316 times

Re: Makroszkopikus vs mikroszkopikus úszás

HozzászólásSzerző: srudolf » 2021.03.17. 11:14

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.
Avatar
srudolf
 
Hozzászólások: 379
Csatlakozott: 2014.05.23. 21:07
Tartózkodási hely: Sepsiszentgyörgy, Románia
Has thanked: 103 times
Been thanked: 62 times
Név: Csákány Tibor


Vissza: Rejtvények, feladványok

Ki van itt

Jelenlévő fórumozók: nincs regisztrált felhasználó valamint 3 vendég