Forskere til at studere fysik i undervandsvandring

For omkring 360 millioner år siden, skabninger vandrede ud af vandet og ud på tørt land, blive de første terrestriske dyr. Dyrs kolonisering af jord kan være en af ​​de største evolutionære begivenheder i livets historie, men vores forståelse af denne begivenheds fysik er begrænset. Professor Henry Astley, Ph.d., fra University of Akron (UA) søger at finde svar.

At bestemme hvilke kræfter, der dikterer undervandsvandring, vil besvare evolutionære spørgsmål, give indsigt i nutidens dyr, og udstyr ingeniører med værdifuld information, der vil føre til mere effektive og elegante undervandsvandrerobotter. Disse robotter kan have uendelige applikationer, hjælpe med alt fra undervandsboring til nødredning til efterforskning.

Dyr gik under vandet længe, ​​før de trådte fod på tørt land. Astley ønsker en dybere forståelse af denne adfærdsmæssige forgænger, derfor er han i gang med et nyt projekt for at studere dette videnskabelige mysterium. Astley har fået tildelt $ 297, 267 toårige EAGER (Early Concept Grants for Exploratory Research) tilskud fra National Science Foundation (NSF) til at hjælpe med hans rejse gennem disse ukendte farvande. Hans projekt, "Første trin:Dynamik og kontrol af undervandsvandring, "kvalificeret til EAGER -finansiering, som bruges af NSF til at støtte udforskningsarbejde i sine tidlige stadier om uprøvede, men potentielt transformerende, forskningsideer eller -tilgange.

Astley er assisterende professor i biologi og polymervidenskab, hvis laboratorium fokuserer på biomekanik i dyrs bevægelse på tværs af ustruktureret terræn. Som fakultetsmedlem i UA's berømte Biomimicry Research and Innovation Center (BRIC), Astley undersøger dyr med det formål at løse menneskelige problemer.

"Ingen har nogensinde virkelig fordybet sig i fysikken i undervandsvandring, "siger Astley. Vandring under vandet kan forklares som en kombination af terrestrisk gang og svømning. Denne unikke sammensmeltning af bevægelser skaber udfordringer for forskere.

I vand, dyr svømmer i et miljø, hvor deres kropsvægt understøttes gennem opdrift og ved fremdrift via hydrodynamiske interaktioner - ved at skubbe omgivende vand væk. På land, dyr står over for større begrænsninger fra tyngdekraften. De skal understøttes af lemmer eller trække hen over landets overflade, selvom de fremdrives af substratinteraktioner - skubber eller trækker på tværs af land. Fordi undervandsvandring er en kombination af begge lokomotivteknikker, en "mærkelig blanding af fysik, "ifølge Astley, det er uklart, hvordan de primære kræfter, disse dyr står over for, interagerer.

For at forstå de fysiske egenskaber ved undervandsvandring, Astley og hans team, ledet af Integrated Bioscience -doktorand Kaelyn Gamel, vil studere undervandsvandring af spanske ribbenmøller. For at indsamle data om de kræfter, der er i kraft, newts vil gå over et nedsænket kraftsensorsystem placeret i bunden af ​​en standard fisketank.

"Robotter bevæger sig ud af samlebånd og ind i den naturlige verden, "siger Astley. Hans forskning er et vigtigt første skridt i optimeringen af ​​denne overgang.