Es ist Körper Länge, nicht die Masse, die der Gepard lässt laufen So schnell
Geparden Sprint bei einer Blasenbildung Höchstgeschwindigkeit von etwa 59 km/h, während die Hauskatze bei 30 km/h, läuft in der Nähe eines Blauwals 31 MPH und einer Dreifingerfaultier läuft weniger als 1 km/h. Ein neues Papier durch ein paar der französische Physiker kommt zu dem Schluss, dass es die Körperlänge, nicht die Masse des Tieres seine Höchstgeschwindigkeit bestimmt – zumindest für Tiere, die nicht fliegen kann.
Mit dieser Metrik, berechnet die Physiker, dass die meisten Tiere etwa zehnmal ihrer Körperlänge pro Sekunde bei Spitzengeschwindigkeiten decken sollte. Und es gilt, über ein sehr breites klingelte der Größenskalen. Das gilt sowohl für ein Bakterium wie für ein Gepard oder ein Elefant oder ein Wal.
Die Analyse ist im Wesentlichen eine Skalierung Argument. Nehmen Sie wir zum Beispiel das Quadrat-Cube-Gesetz, erstmals im Jahre 1638 von Galileo beschrieben. Grundsätzlich gilt, dass wenn etwas wächst, schneller als seine Fläche seines Volumens wächst. Es ist der Grund, warum es immer schwieriger wird, je höher Wolkenkratzer zu bauen. Wenn ein Tier doppelt so groß, breit und tief wuchs, zum Beispiel würde man einen achtfachen Anstieg der Volumen und Masse, aber seine Fläche würde nur um den Faktor 4 erhöhen. Wie Alex Klotz bei ChemieOnline Forum schreibt,
Das heißt, wie die Dinge bekommen größer, ihr eigenes Gewicht mehr bedeutsam im Vergleich zu ihrer Stärke. (Ameisen können 50 Mal ihr eigenes Gewicht tragen, Eichhörnchen lauffähig auf Bäume und Menschen können Klimmzüge machen.)
Dies gilt auch für ein Objekt Endgeschwindigkeit, wie J.B.S. Haldane in seinem klassischen 1926 Artikel für die Zeitschrift Harpersbeschrieben:
Umfallen kann eine Maus nach unten eine tausend - Hof Minenschacht; und bei der Ankunft an der Unterseite, es wird einen leichten Schock und geht weg, vorausgesetzt, dass der Boden ziemlich weich ist. Eine Ratte getötet, ein Mann ist gebrochen, ein Pferd spritzt.
Möglicherweise gibt es ein ähnliches Gesetz Skalierungs bei der Arbeit wenn es um die Bestimmung eines Organismus Höchstgeschwindigkeit.
Für drei Merkmale ihrer Analyse, Nicole Meyer-Vernet und Jean-Pierre Rospars schaute sie glauben alle Organismen, die sie enthalten Anteil: Erstens haben alle ungefähr die Dichte des Wassers (da sind wir alle vor allem Wasser); Zweitens: verschieben Sie alle vom Auftraggeber Muskeln mit ähnlichen Proteinstruktur; und zu guter Letzt übernehmen sie eine metabolische Rate von 2 Kilowatt für jedes Kilogramm des Muskels. (Klotz stellt fest, dass dies eine umstrittene Wert.) Das ist, wo sie ihre 10 Körperlängen pro zweite Zahl bekommen. Sie schlagen sogar mögliche mechanische Gründe warum ein Skalierung Gesetz vorhanden sein könnten.
Natürlich gibt es ein paar Einschränkungen. Zum Beispiel ist das Medium, durch das ein Organismus manchmal bewegt, wichtig, besonders für sehr kleine Dinge wie Bakterien. Schwimmen durch Wasser für ein Bakterium ist in der Tat ein bisschen wie ein menschliches Wesen schwimmen durch geschmolzenen Asphalt. Ihre Berechnungen beeinflussen können wenn Meyer-Vernet und Rospars Faktor, der nicht bei der Festlegung ihrer bakteriellen Geschwindigkeiten.
Auch ist dies eigentlich mehr eine grobe Annäherung; Physiker haben ihre sphärische Kühe lieben. Klotz fest, dass das Gesetz scheint im Durchschnitt zu halten, gibt es ein paar Ausreißer. Jedoch "auch wenn Sie die schnellste Bakterien und vergleichen Sie es mit der langsamsten Wal zu versuchen und schießen Sie ihre Argumentation, du musst erklären, eine-.0.06 Kraft Gesetz anstelle von 0.0 Potenzgesetz," schreibt er. "So ihre Botschaft steht: nullter Ordnung, Körper-Traversal-Geschwindigkeit ist unabhängig von der Masse."
So gibt es.
Referenzen:
Haldane, J.B.S. "Auf die richtige Größe" Harpers Magazine, März 1926.
Meyer-Vernet, Nicole und Rospars, Jean-Pierre. (2015) "wie schnell bewegen sich lebende Organismen: maximale Geschwindigkeiten von Bakterien zu Elefanten und Wale," American Journal of Physics 83(8): 719.
[Via Mental Floss]
Bild oben: Stuart G. Porter/Shutterstock. Bild unten: Meyer-Vernet Et al. /American Journal of Physics.