Eficacitatea teoriei forțelor rezistive în locomoția granulară

Teoria forțelor rezistive (RFT) este adesea folosită pentru a analiza mișcarea organismelor microscopice care înoată în fluide. În RFT, un corp este împărțit în segmente infinitezimale, fiecare dintre acestea generând împingere și suferind rezistență. Suprapunerea liniară a forțelor de la elementele de pe corp permite prezicerea vitezelor de înot și a eficienței. Noi arătăm că RFT descrie cantitativ mișcarea animalelor și a roboților care se deplasează pe și în medii granulare uscate (GM), colecții de particule care prezintă caracteristici solide, fluide și gazoase. RFT funcționează bine în cazul în care MG este ușor polidispers și în regimul „fluidului de frecare”, astfel încât forțele de frecare domină forțele inerțiale materiale, și atunci când locomoția poate fi aproximată ca fiind limitată la un plan. În cadrul unui plan dat (orizontal sau vertical), relațiile care guvernează forța în funcție de orientarea unui intrus elementar sunt independente din punct de vedere funcțional de mediul granular. Utilizăm RFT pentru a explica caracteristicile locomoției pe și în interiorul mediilor granulare, inclusiv modelele cinematice și de activare a mușchilor în timpul înotării în nisip de către o șopârlă peștișor de nisip și un șarpe cu nasul lopătar, modelele optime de mișcare ale unui robot Purcell de înot în nisip cu 3 verigi, dezvăluite printr-o abordare de mecanică geometrică, și locomoția cu picioarele a unor roboți mici pe suprafața GM. Încheiem prin discutarea situațiilor la care RFT granulară nu a fost încă aplicată (cum ar fi suprafețele granulare înclinate) și a progreselor în fizica mediilor granulare necesare pentru a aplica RFT în astfel de situații.

.