Účinnost teorie odporových sil v granulární lokomoci

Teorie odporových sil (RFT) se často používá k analýze pohybu mikroskopických organismů plovoucích v tekutinách. V RFT je těleso rozděleno na nekonečně malé segmenty, z nichž každý vytváří tah a působí odpor. Lineární superpozice sil z prvků nad tělesem umožňuje předpovědět rychlost a účinnost plavání. Ukazujeme, že RFT kvantitativně popisuje pohyb živočichů a robotů, kteří se pohybují na suchých zrnitých médiích (GM), souborech částic, které vykazují vlastnosti podobné pevným látkám, tekutinám a plynům. RFT funguje dobře, pokud je GM mírně polydisperzní a v režimu „třecí kapaliny“, kdy třecí síly převažují nad setrvačnými silami materiálu, a pokud lze lokomoci aproximovat jako pohyb omezený na rovinu. V rámci dané roviny (horizontální nebo vertikální) jsou vztahy, které řídí závislost síly na orientaci elementárního narušitele, funkčně nezávislé na zrnitém prostředí. RFT používáme k vysvětlení vlastností lokomoce na zrnitém prostředí a v něm, včetně kinematických a svalových aktivačních vzorců při plavání ještěrky písečné a hada lopatonosého v písku, optimálních pohybových vzorců Purcellova tříčlánkového robota plavajícího v písku odhalených přístupem geometrické mechaniky a lokomoce nohou malých robotů na povrchu GM. V závěru se zabýváme situacemi, na které dosud nebyla RFT granulí aplikována (např. nakloněné zrnité povrchy), a pokroky ve fyzice zrnitých médií, které jsou pro aplikaci RFT v takových situacích potřebné.

.