Nadar Y Volar

NADAR Y VOLAR

Objetivo

Relacionar el número de Reynolds con el nado de las peces y el vuelo de las aves. Analizar la anatomía de los peces, el funcionamiento de los submarinos, la anatomía de aves y el funcionamiento de los aviones y hacer una pequeña comparación entre estos aparatos y los animales.

Introducción

El número de Reynolds nos permite relacionar las propiedades de flujo de agua con las del aire, gracias a lo cual podemos relacionar los mecanismos del vuelo con los de la natación.

El Número de Reynolds es un numero adimensional, es decir, no tiene unidades físicas que lo definan. Dicho número o combinación adimensional aparece en casos relacionado con el hecho de que el flujo (agua o aire) pueda considerarse laminar (número de Reynolds pequeño) o turbulento (número de Reynolds grande). El número de Reynolds se define con la siguiente fórmula:

Nadar.

Clasificación y sistemas de propulsores

La parte del cuerpo que está implicada en la propulsión de los peces puede ser muy diferente y dependiendo de la longitud y flexibilidad de la cola, podemos observar tres tipos.

El movimiento de tipo anguiliforme, que utilizan las anguilas, es aquel en el que la propulsión participa todo el cuerpo.

La mayoría de los peces utilizan la propulsión de tipo carangiforme, la cola que tiene una longitud media permite una natación rápida y diestra, siendo capaces de acelerar rápidamente, alcanzando una alta velocidad en muy poco tiempo.

El movimiento de tipo ostraciforme, nombre que viene del tronco del pez cobre, se debe únicamente a las aletas que, como hélices, empujan al pez, que sólo puede nadar lentamente.

Numero de Reynolds

El Número de Reynolds permite caracterizar la naturaleza del flujo, es decir, si se trata de un flujo laminar o de un flujo turbulento, además, indica la importancia relativa de la tendencia del flujo hacia un régimen turbulento respecto de uno laminar y la posición relativa de este estado dentro de una longitud determinada.

Los animales que se desplazan en fluidos sufren básicamente las mismas exigencias del medio; es decir, todos los fenómenos físicos que se aplican a los peces se dan de manera análoga sobre las aves. En general, hay cuatro características físicas que afectan a la interacción dinámica de un cuerpo y un fluido. Una es la densidad o masa por volumen del fluido; la segunda es el tamaño y la forma del cuerpo que se enfrenta al fluido; la tercera es la velocidad del fluido y, finalmente, la viscosidad o elasticidad de un fluido.

El agua y el aire difieren básicamente en la viscosidad y la densidad por lo que experimentan fuerzas adicionales del medio que los rodea; debido a que estas fuerzas son diferentes, los diseños que las enfrentan también lo son.

Re= (δ l U)/Ï

Donde δ es la densidad del fluido, l es una expresión de la forma y tamaño característico del cuerpo, U es su velocidad a través del fluido y Ï es una medida de la viscosidad del fluido.

Lo que más nos interesa de esta fórmula es que puede darnos un resumen de las presiones físicas que experimenta un cuerpo en un fluido y cómo las características de un animal afectan al movimiento de los fluidos a su alrededor. Este elemento, por poseer el componente del tamaño dentro de su fórmula, nos permite clasificar el modo de locomoción del los animales chicos y grandes, según el número de Reynolds en el que se deben manejar y según las adaptaciones que para ello deben realizar.

Si el número de Reynolds es bajo, las fuerzas de viscosidad son más fuertes que las de la inercia, teniendo como consecuencia un flujo suave y lento; y si, en cambio, dominan las fuerzas de inercia, el flujo es turbulento; por consiguiente, significa una mayor dificultad atravesarlo y controlar la navegación en él.

Tamaño y forma del cuerpo: Los modelos que rigen el movimiento de la mayoría de los animales se los clasificó según tengan un número de Reynolds alto o bajo y el medio en el que se desplazan.

El medio acuático, por sus características físicas (alta densidad relativa) y colateralmente evolutivas posee gran variedad de formas o modelos para la locomoción en los fluidos, los organismos pequeños que se desplazan a bajos números de Re son muy sensibles a la viscosidad del medio; por lo tanto, un modelo que sirva en este medio deberá tener como mínimo ciertas características: disminuir al máximo la superficie que determina un aumento del arrastre, que por la viscosidad y la densidad aumenta rápidamente (ello hace que las formas más frecuentes de los organismos microscópicos, nadadores libres, sea la circular o la ovoidea), y debido a que las fuerzas de inercia son prácticamente inexistentes, no deben detenerse nunca a fin de poder avanzar.

Los organismos que se desplazan a altos números de Re tienen como ventaja la posibilidad de utilizar la inercia a su favor, permitiéndoles disminuir el esfuerzo realizado para desplazarse, pero deben solucionar el problema de la gravedad, la que en el medio acuático es controlada por medio de la disminución de la densidad relativa (vejiga natatoria, vesículas de aceite, etc). Además, la forma varía también siendo especialmente favorable para el desplazamiento los cuerpos fusiformes que disminuyen al mínimo el arrastre y la turbulencia y que favorecen el empuje.

Anatomía y músculos de los peces

El equilibrio del agua

Como los líquidos contenidos en el cuerpo de un pez de agua dulce son más salados que el agua que los rodea se hallan en peligro de absorber agua e hincharse, del mismo modo que una bolsa de agua salada, introducida en agua dulce. En consecuencia, no bebe nunca, y el agua que penetra en su cuerpo pasa a los riñones y se utiliza para arrastrar los desperdicios fisiológicos en forma de orina.

En el pez de agua salada los líquidos son menos salados que el agua exterior y se hallan en peligro de deshidratarse, como una bolsa de agua clara sumergida en un recipiente que contiene agua salada. Por ello el pez tiene que beber grandes cantidades de agua. Parte de la sal que ingiere pasa al tubo digestivo y es expulsada. Lo demás se expulsa a través de las células branquiales.

Fundamentos de la vida en al agua

Los peces tienen su ventaja al vivir en el agua, ya que el problema de soportar el propio peso es más sencillo de resolver que en tierra, ya que el protoplasma (material de que están formadas las células y que se ha descrito como la base física de la vida, existe en estado coloidal) tiene aproximadamente la misma densidad que el agua, un pez puede decirse que carece de peso. Lo que a su vez significa que solo necesita una estructura ósea ligera elemental, como la

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