Fizica care plutește în râu: când plasa se blochează într-un cerc vicios

Fizica care plutește în râu: când plasa se blochează într-un cerc vicios

În vasele de sânge, venele frunzelor și sistemele fluviale, fizicienii văd așa-numitele rețele de transport. În ce condiții aceste rețele creează bucle care fac întregul sistem rezistent la deteriorări? Așa a descris echipa, printre altele: de la Universitatea din Varșovia.

Se pare că rețeaua rețelelor este neuniformă. „Structurile asemănătoare copacilor sunt eficiente pentru transport, dar rețelele cu inele sunt mai rezistente la deteriorare”, spune profesorul. Piotr Szymczak de la Facultatea de Fizică a Universității din Varșovia este un coautor al lucrării. „Obiectivul nostru pe termen lung este de a determina condițiile necesare pentru ca buclele să apară în rețelele în evoluție.”

Rezultatele cercetării, publicate în „Scrisori de revizuire fizică”, Se arată că rețelele tind să formeze structuri inelare stabile cu un nivel adecvat de fluctuații de flux. Această descoperire ne va permite să înțelegem mai bine structura rețelelor dinamice de transport – citim despre aceasta într-un comunicat de presă al Facultății de Fizică a Universității din Varșovia.

Chiar și formațiuni aparent similare, cum ar fi deltele râurilor, pot avea forme diferite. Gura râului de la Wax Lake, Louisiana, SUA, până la Oceanul Atlantic pare să se ramifică ca un copac, cu ramuri mai mici ale râului ajungând la ocean. În schimb, delta Gange-Brahmaputra din Bangladesh are un estuar plin de inele și insule mici cu numeroase canale care leagă principalele ramuri ale râului.

(a) Rețeaua de canale alimentare și vase de sânge ale meduzei Aurelia aurita (meduză) care distribuie nutrienți în țesuturile sale. Noi canale apar pe marginea exterioară a meduzei, cresc spre stomacul acesteia în mijloc și se reconecta cu părțile existente ale rețelei, creând mai multe inele. (Sursa: Stanislaw Zhukovsky, Facultatea de Fizică, Universitatea din Varșovia și Laboratoarele de Materiale și Sisteme, Universitatea din Paris). (b) Vasele de sânge din retina umană formează o rețea densă în care vasele adiacente au multe conexiuni, rezultând numeroase inele. (Sursa: Dr. Graeme Birdsey și profesorul Anna M Randi, Imperial College London)

Ceea ce distinge aceste două sisteme este cantitatea de fluctuații ale fluxului, care sunt formate de scurgerea apei și a mareelor ​​oceanice, care uneori pot schimba direcția în direcția opusă.

READ  Pentru asistența medicală, 60 de ani înseamnă aproape un secol, ceea ce este o amintire frumoasă pentru spitalul din Włocławek [zdjęcia]

Inelul și copacul

Întrebarea ce condiții de mediu ar putea favoriza formarea inelelor, mai degrabă decât a structurilor arborelui, i-a inspirat pe oamenii de știință de la Universitatea din Varșovia și de la Universitatea din Arkansas din SUA să investigheze stabilitatea inelelor în rețelele de curgere.

Rezultatele cercetării arată că rețelele tind să formeze structuri inelare stabile atunci când fluctuațiile debitului sunt corect ajustate.

În publicație, oamenii de știință le numesc „fluctuații Bucle de aur”. Aceasta este o referire la basmul despre o fată care a venit la casa a trei urși și a încercat să stea pe trei scaune, să mănânce trei fulgi de ovăz și să se întindă pe trei paturi, dar de fiecare dată doar unul dintre ele era perfect pentru ea. Același lucru este valabil și pentru fluctuații: nu este suficient ca acestea să apară în rețeaua de transport pentru ca buclele să înceapă să se formeze. Nivelul de volatilitate trebuie să fie „corect”.

„Rețelele fluviale pot arăta foarte diferit în funcție de râu și mare: datele geospațiale ne oferă dovezi vizuale ale schimbării formelor deltelor fluviale și, obținând noi date despre caracteristicile debitului, putem afla mai multe despre dinamica dezvoltării lor, mai ales prin epoci.” Un climat în schimbare rapidă”, adaugă Prof. John Shaw de la Universitatea din Arkansas, care a petrecut aproape un an la Universitatea din Varșovia datorită unei burse ale Fundației Fulbright. Această publicație a apărut dintr-o combinație de observații geologice, ecuații sedimentare și metode matematice fizică.

Râuri și companie

„Colaborarea noastră a început cu râurile, dar concluziile au fost mai generale și aplicabile unei clase foarte mari de rețele de transport”, spune Radost Waskiewicz, autorul principal al lucrării și doctorand la Facultatea de Fizică a Universității din Varșovia.

READ  Învățarea la distanță nu va schimba nimic

Oamenii de știință au descoperit că stabilitatea buclelor în rețele depinde de interacțiunea dintre geometria canalelor din sistem și fluctuațiile debitului. Ei subliniază că buclele necesită fluctuații ale cantității relative de flux între nodurile rețelei, nu doar modificări ale fluxului la un singur nod și că buclele sunt cele mai stabile atunci când fluctuațiile nu sunt nici prea mici, nici prea mari pentru o componentă a fluxului constant.

„Dacă natura fluctuațiilor se modifică din cauza unor factori externi, precum intervenția umană sau schimbările climatice, în cadrul rețelelor de transport pot apărea sau dispărea noi bucle, schimbând forma rețelei – conchide prof. Maciej Lisicki de la Facultatea de Fizică a Universității. din Varșovia – Sperăm că această observație va conduce la măsurători mai precise pentru sistemele de transport din natură și ne face un alt pas înainte în înțelegerea reconstrucției dinamice a rețelelor de transport.

Știința în Polonia

litru/bar/

Fundația PAP permite retipărirea gratuită a articolelor de pe site-ul Nauka w Polsce, cu condiția să ne informați prin e-mail o dată pe lună despre utilizarea site-ului și să furnizați sursa articolului. Pe portaluri și site-uri web, vă rugăm să includeți următorul link: Sursa: Naukawpolsce.pl, iar în reviste, explicații: Sursa: Nauka w Polsce – Naukawpolsce.pl. Permisiunea de mai sus nu se aplică: informațiilor din categoria „Lumea” și oricăror fotografii și materiale video.

Bona Dea

"Creator. Bursă de alcool. Maven web extrem de umil. Scriitor rău. Tv ninja."

Related Posts

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

Read also x