Säugetiere brauchen einen Weg, um zusätzliche Flüssigkeit und die Abfallprodukte des Stoffwechsels auszuscheiden. Aber sie müssen dies auch über eine enorme Bandbreite an Körpergrößen tun, von einer 3 kg schweren Katze bis zu einem 5000 kg schweren Elefanten. Wie sorgen sie mit Hilfe der Physik dafür, dass sie alle in einer angemessenen Zeit pinkeln können?
Das Gesetz des Urinierens ist ein Beispiel für Allometrie, die Untersuchung der Beziehung zwischen Körpergröße und einer beliebigen Anzahl von Variablen, einschließlich Körperform, Anatomie, Physiologie oder Verhalten. In dieser Studie haben wir untersucht, wie schnell Tiere Urin abgeben können, obwohl sie um den Faktor 1000 größer sind. Die große Bandbreite an Körpergrößen bei Tieren ist ein Grund dafür, dass Tiere so unterschiedlich aussehen und sich so unterschiedlich bewegen, vom Spermium bis zum Pottwal.
Um das Urinieren zu verstehen, mussten wir Gesetze aus der Strömungsmechanik anwenden, der Lehre von der Bewegung und den Kräften von Gasen und Flüssigkeiten wie Luft und Wasser. Die Strömungsmechanik macht Sportarten wie Softball, Fußball und Surfen so spannend. Phänomene wie Turbulenzen, die inhärente Unvorhersehbarkeit schneller Flüssigkeitsströmungen, können das Wetter und den Flugverkehr beeinflussen. Ideen aus der Strömungsmechanik können sogar dazu verwendet werden, die Bewegung von Ameisen oder Autos im Straßenverkehr zu modellieren.
Wenn Sie sich mit den Gleichungen befassen möchten, die das Toricelli-Gesetz bestimmen, hat Hu eine weitere Lektion für MIT Blossoms geschrieben. Hier gibt es eine Stunde mit Aktivitäten, die mit einer Vorlesung vermischt sind. Eine ähnliche Lektion befasst sich damit, wie Mücken im Regen fliegen.
Wenn Sie sich für die Physik der Tierbewegung interessieren, ist dies nur der Anfang. Erfahren Sie, wie Schlangen fliegen können, wie Ameisen ihre Körper verbinden können, um wasserdichte Flöße zu bauen, und wie Roboter nach dem Vorbild von Quallen, Wasserläufern und Kakerlaken konstruiert werden können. Dieses Gebiet nennt sich vergleichende Biomechanik, und David Hu hat ein Buch zu diesem Thema bei Princeton University Press veröffentlicht.