Viskositaet und Fortbewegungsgeschwindigkeit in Abhaengigkeit der Koerpergroesse

04/05/2011 - 10:57 von Harald Maedl | Report spam
Wasser besitzt bei Körpertemperatur eine Viskositàt von rund 700 µPa s.
Blut ist sehr viel zàhflüssiger (4000 - 25000 µPa s)
Mikroorganismen wie Flagellate haben hierbei ein Problem, nàmlich wie
sie sich innerhalb eines relativ zàhen Fluids, welches eine mindestens
viermal höhere Viskositàt als Wasser besitzt, fortbewegen können.

Ich sah nun gestern in einem TV-Beitrag einen wenig
vertrauenserweckenden Versuch, in welchem in einem Bassin Wasser und
Dickungsmittel zugegeben wurde (vermutlich Kaltgelatine), so dass die
Viskositàt des Wassers auf das Vierfache erhöht wurde. Daraufhin wurde
die Zeit gemessen, in welcher ein geübter Schwimmer eine bestimmte
Strecke zurücklegen konnte. Als Vergleich dazu wurden dann Zeiten
genommen, die solch ein Schwimmer in unbehandeltem Wasser benötigt.

Die Zeiten unterschieden sich nicht wesentlich, sogar schien sich der
Schwimmer im zàhflüssigerem Medium einen Hauch schneller fortzubewegen.

Daraus wurde gefolgert, dass es von der Körpergröße abhànge, inwieweit
sich die Viskositàt auf die Fortbewegung bemerkbar mache, da sich
Mikroorganismen in visköseren Medien deutlich schwerer tun, sofern sie
nicht besondere Antriebsmittel hervorgebracht haben.

Ein solches besonderes Antriebsmittel stellen hierbei die
Flagellatfortsàtze dar, die sich zàhen Flüssigkeiten nach einigen
Rotationen wie von selbst zu einer Art "Schraube" verformen und somit
gerade in zàhflüssigen Medien einen guten Vortrieb gewàhrleisten.

Mal davon abgesehen, dass ich den Versuchsaufbau für wenig
aussagekràftig, ja sogar grottenschlecht halte, wie sieht das denn
physikalisch aus?

Ein großer (langgestreckter) Körper bedeutet einen höheren
Reibungswiderstand als ein vergleichbar kleiner Körper. Wieso soll bei
gleichem Krafteinsatz die Fortbewegung von großen Körpern _in_ (also
vollstàndig untergetaucht) einem zàhflüssigen Medien kein sonderliches
Hindernis darstellen? Gibt es hier tatsàchlich eine solche Relation bzw
könnte man solche Grenzen auch numerisch bestimmen. Was könnte man dann
als Parameter annehmen?
 

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#1 Peter Heckert
04/05/2011 - 11:27 | Warnen spam
On 4 Mai, 10:57, Harald Maedl wrote:
Wasser besitzt bei Körpertemperatur eine Viskositàt von rund 700 µPa s.
Blut ist sehr viel zàhflüssiger (4000 - 25000 µPa s)
Mikroorganismen wie Flagellate haben hierbei ein Problem, nàmlich wie
sie sich innerhalb eines relativ zàhen Fluids, welches eine mindestens
viermal höhere Viskositàt als Wasser besitzt, fortbewegen können.

Ich sah nun gestern in einem TV-Beitrag einen wenig
vertrauenserweckenden Versuch, in welchem in einem Bassin Wasser und
Dickungsmittel zugegeben wurde (vermutlich Kaltgelatine), so dass die
Viskositàt des Wassers auf das Vierfache erhöht wurde. Daraufhin wurde
die Zeit gemessen, in welcher ein geübter Schwimmer eine bestimmte
Strecke zurücklegen konnte. Als Vergleich dazu wurden dann Zeiten
genommen, die solch ein Schwimmer in  unbehandeltem Wasser benötigt.

Die Zeiten unterschieden sich nicht wesentlich, sogar schien sich der
Schwimmer im zàhflüssigerem Medium einen Hauch schneller fortzubewegen.

Daraus wurde gefolgert, dass es von der Körpergröße abhànge, inwieweit
sich die Viskositàt auf die Fortbewegung bemerkbar mache, da sich
Mikroorganismen in visköseren Medien deutlich schwerer tun, sofern sie
nicht besondere Antriebsmittel hervorgebracht haben.

Ein solches besonderes Antriebsmittel stellen hierbei die
Flagellatfortsàtze dar, die sich zàhen Flüssigkeiten nach einigen
Rotationen wie von selbst zu einer Art "Schraube" verformen und somit
gerade in zàhflüssigen Medien einen guten Vortrieb gewàhrleisten.

Mal davon abgesehen, dass ich den Versuchsaufbau für wenig
aussagekràftig, ja sogar grottenschlecht halte, wie sieht das denn
physikalisch aus?

Ein großer (langgestreckter) Körper bedeutet einen höheren
Reibungswiderstand als ein vergleichbar kleiner Körper. Wieso soll bei
gleichem Krafteinsatz die Fortbewegung von großen Körpern _in_ (also
vollstàndig untergetaucht) einem zàhflüssigen Medien kein sonderliches
Hindernis darstellen? Gibt es hier tatsàchlich eine solche Relation bzw
könnte man solche Grenzen auch numerisch bestimmen. Was könnte man dann
als Parameter annehmen?



Das hàngt sicherlich auch von der Schwimmtechnik ab.
Vollstàndig untergetaucht ist in viskosen Medien wie z.B. Sirup
nachweislich die Reibung grösser.
Versuche mit Gels sind sehr kritisch zu sehen, die werden durch ganz
unterschiedliche Kràfte zusammengehalten und verflüssigen sich auch
wieder beim Umrühren. Deren Verhalten ist kaum vorhersagbar und
hochgradig nichtlinear.

Auf Mikroorganismen kann man das schon garnicht übertragen. Neueste
Forschungen an Nanomaschinen zeigen, dass dort die Casimirkràfte
grösser sind als andere klassischen Kràfte.
Einfach mal googeln, das ist nàmlich ein hochaktuelles Thema in der
Forschung z.B. am Max Planck Institut.

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