Abstrakt

Tento článek zkoumá přesnost teorie odporových sil (Grayova a Hancockova metoda), která se běžně používá pro hydrodynamickou analýzu plovoucích bičíků. Provedli jsme srovnání sil, ohybových momentů a smykových momentů vypočtených pomocí teorie odporových sil a přesnější teorie štíhlých těles pro rovinné vlnoplochy s velkou amplitudou vypočtené pro model bičíku. Empirickou úpravou klasických hodnot součinitele odporu použitých ve výpočtech podle teorie odporových sil směrem nahoru (přibližně o 35 %) jsme dosáhli dobré shody mezi rozložením sil a momentů podél délky bičíku předpovězených oběma metodami, když bičík nemá připojené buněčné tělo. Po této úpravě jsme zjistili, že míra energetického výdeje vypočtená oběma metodami pro několik typických testovacích případů je téměř shodná. Teorie odporové síly je tedy zcela vyhovující pro použití při analýze mechanismů řízení ohybu bičíku, a to na současné úrovni propracovanosti této analýzy. Zkoumali jsme také vliv přítomnosti buněčného tělíska připojeného k jednomu konci bičíku, které modifikuje proudové pole působící na bičík. Tato interakce, kterou teorie odporových sil neuvažuje, je pravděpodobně nevýznamná pro malá buněčná tělesa, jako jsou hlavičky jednoduchých spermií, ale pro větší buněčná tělesa nebo buněčná tělesa, která mají pohyby s velkou amplitudou příčně ke směru plavání, je pro přesnou analýzu nutné použít teorii štíhlých těles.