Ørkenøgler bruger kropssvingninger til at dykke ned i sand (Opdatering)

I ørkenen, sandoverfladen kan blive meget varm i løbet af dagen, op til 70ºC. For at undslippe disse temperaturer, nogle ørkenfirben anvender en fascinerende strategi:De dykker nogle få centimeter under sandoverfladen, hvor det er meget køligere (omkring 40º C). Dette er også en god strategi til at gemme sig og flygte fra rovdyr. Men at dykke ned i sandet er en vanskelig opgave, som kræver en stor kraft for at overvinde sandfriktion. For at dykke lettere, Forskellige slægter af firben, som f.eks. frynseøgler og hornøgler, brugte hurtige laterale bølger af deres krop for at fluidisere sandet.

Et team af forskere ved University of Santiago har inspiceret, hvordan disse laterale bølger letter indtrængning i granulære medier såsom sand. De overvejede et modeleksperiment med en solid finger, der penetrerede forskellige granulære medier lavet af små glasperler. Takket være en lille excentrisk motor, svarende til dem, der bruges i mobiltelefoner og joysticks, de påførte mekaniske vibrationer med små amplituder (ca. 10 µm) og lave frekvenser (100-200 Hz) til den penetrerende finder. Resultaterne af disse eksperimenter er rapporteret i PLOS One .

Takket være denne opsætning, de viste, at mekaniske vibrationer mindsker modstanden mod at trænge ind i et granulært medium. "Modstandskraften kan reduceres op til ti gange ved tilstedeværelsen af ​​disse små vibrationer, " forklarede Baptiste Darbois Texier, en post doc-forsker fra SMAT-C-laboratoriet, hvor undersøgelsen har været ledet.

Forskerne søgte også betingelserne for, at et fald i modstandskraften opstår. De beviste, at dette fænomen styres af accelerationen af ​​de mekaniske vibrationer. Når vibrationer har en acceleration højere end gravitationsacceleration, kontakter mellem korn, der omgiver den indtrængende genstand, brydes konstant. For at observere kornenes bevægelse, forskerne sporede forskydningen af ​​kornene i en todimensionel version af deres eksperiment.

"Vi observerede, at når vibrationerne har en tilstrækkelig acceleration, kornene i kontakt med den indtrængende finger begynder at følge en konvektiv bevægelse, " sagde Alejandro Ibarra, en ph.d.-studerende involveret i projektet. I en sådan konvektionszone, kraftkæder, der normalt udbreder sig til granulære medier, brydes, og materialet fluidiseres, en effekt, der til sidst reducerer den kraft, som den indtrængende genstand oplever.

De laterale bølger udviklet af sanddykkende firben som frynsede øgler og hornøgler svarer til accelerationer, der er flere gange tyngdeaccelerationen. Dermed, disse bølger sikrer fluidisering af det omgivende sand og reduktion af modstandskraften til at dykke ned i det.

Forskerne mener, at en sådan strategi kan implementeres for at reducere den energi, der kræves af motorer, der graver i jorden. Ser efter dette formål, forskerne gennemførte et komplementært eksperiment. De tilføjede en lille mængde vand til kornene i deres eksperiment for at få dem til at hænge sammen, den samme samhørighed, som holder sandslotte ved stranden. De var overraskede over at observere, at faldet af den gennemtrængende kraft stadig forekommer i nærvær af sammenhængende kræfter. "Scenarioet med modstandsfald i tilstedeværelsen af ​​sammenhængende interaktioner af mekaniske vibrationer er stadig uklart for os, men det beviser, at det observerede fænomen er meget robust og skal overvejes til ansøgninger meget snart, " konkluderede Francisco Melo, den førende forsker i denne undersøgelse.