운동리듬이 힘과 속도를 만든다

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 14018(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

이 기사는 두 가지 질문, 즉 특정 동물(개구리, 평영 수영 선수, 호버링 플라이어, 해파리)이 주변 유체를 빠르게 밀어낸 다음 천천히 앞으로 손을 뻗는 이유와 이러한 추진 리듬이 자연에서 디자인 진화의 보편적 현상을 나타내는지 여부에 대한 두 가지 질문을 다룹니다. . 주기적인 움직임의 구동 단계(동기 스트로크, 1단계 및 2단계, 소산 스트로크와 교대로 진행되는 순서, 3단계) 동안 작업이 생성되는 이동 기간의 분포에 중점을 둡니다(1단계). 그리고 소산됩니다(2단계). 위상 1과 2의 특성 시간 t1과 t2의 상대적 길이가 예측됩니다. 제안된 주기의 세 단계의 상대적 지속 시간은 '리듬'입니다. 분석은 쓰다듬는 신체 부위의 유효 단면이 주변 매체, 물 또는 공기에 어떻게 영향을 미치는지, 그리고 2단계와 3단계에서 운동 에너지 손실을 설명하는 데 필요한 총 전력에 대한 모델을 기반으로 합니다. 주변 매체에 의해 발생하는 힘을 드래그합니다. 신체 구성(팔다리의 단면적)은 평균 파워를 최대화하는 팔다리의 속도와 동기 스트로크 내의 시간 t1 및 t2를 결정합니다. 진화하는 디자인을 자유롭게 변경할 수 있다는 점이 강조됩니다. 자유는 두 가지 방식으로 표현됩니다. 모델의 치수와 시간에 따른 변형을 변경하는 자유도와 진화적 변화가 신체가 사용 가능한 공간에 접근하는 데 미치는 영향입니다. 운동 디자인을 자유롭게 변경할 수 있어 더 큰 파워와 속도를 얻을 수 있습니다.

개구리와 평영 수영 선수가 물을 빠르게 뒤로 밀어내고 천천히 앞으로 뻗어 나가는 것을 본 적이 있습니까? 밀고 뻗기 동작 후 처음 두 동작과 비슷한 시간 간격 동안 몸이 '미끄러진다'는 점도 알아차렸나요? 왜 이런 일이 발생합니까? 이 리듬과 동물 디자인의 진화 및 지구상에서의 움직임 사이에는 어떤 연관성이 있습니까?

이 글에서 우리는 이론을 바탕으로 이러한 질문을 근본적인 방식으로 다루고 있습니다. 이 작업은 자연의 설계 진화의 물리 법칙인 구성 법칙1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15에 의존하므로 예측적입니다. 16,17,18,19. 먼저, 물리학, 동물 디자인, 공학(운동, 열역학, 유체 역학, 디자인, 모델, 규모, 자유 및 진화) 사이에 다리를 놓는 기사에 사용된 주요 용어와 개념을 검토해 보겠습니다.

이동(또는 인간을 위한 운송)은 한 위치에서 다른 위치로 움직이는 동물과 사람에게 접근을 제공하기 위한 목적을 가진 이동입니다. 움직임은 물, 땅, 공중 등 매체에 반대됩니다. 힘은 움직임을 주도하며, 움직이는 신체가 영매의 반대에 맞서 전진함에 따라 모든 힘은 소멸됩니다. 간단히 말해서 이것은 운동의 열역학입니다.

열역학은 유체 역학2보다 더 광범위합니다. 열역학은 가열(therme, Gr.)과 전력(dynamis, Gr.)을 의미합니다. 열과 전력의 흐름 사이에는 가열을 전력과 해당 전력에 의해 구동되는 움직임(엔진, 동물, 차량이라고 함)으로 변환하거나 전력과 움직임을 가열(냉각기, 냉장고라고 함)로 변환하는 거시적 흐름 구성(설계)이 있습니다. , 브레이크, 소멸자). '가열'은 음식, 연료, 엑서지, 자유 에너지, 칼로리 값 등으로 알려진 측정 가능한 양을 소비하는 과정(연소, 대사)에서 발생합니다. 소비 속도(예: 신진 대사)를 생성된 전력과 혼동해서는 안 됩니다. 움직임(예: 이동)을 유발합니다. 둘 사이에는 부분적으로 첫 번째를 두 번째로 변환하는 흐름 설계가 있습니다.

열역학에서 필수적인 이 기사는 흐름 구성, 즉 설계, 공간과 시간의 움직임 및 진화입니다. 진화는 관찰자가 식별할 수 있는 방향으로 계속해서 변화하는 것을 의미합니다.