Le protocole ici vise à enquêter sur la liberté et de manœuvre rapide de patineurs sur la surface de l’eau. Le protocole inclut observant la microstructure des jambes et mesure de la force d’adhérence lors de leur départ de la surface de l’eau à des vitesses différentes.
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Article de méthode
Mesure de la Force dynamique a agi sur la jambe de Gerris sauter vers le haut par le capteur de Film PVDF
Dans cet article
Résumé
Résumé
Cette étude vise à en faire une explication de ce phénomène dans la nature que l’eau strider généralement saute ou glisse sur la surface de l’eau facilement, mais rapidement, avec sa locomotion pointe vitesse atteignant 150 cm/s. Tout d’abord, nous avons observé la microstructure et la hiérarchie des Gerris jambes à l’aide de la microscopie électronique à balayage. Sur la base de la morphologie observée des jambes, un modèle théorique du détachement de la surface de l’eau a été créé, ce qui explique la capacité des patineurs de glisser sur la surface de l’eau sans effort en termes de réduction de l’énergie. Deuxièmement, un système de mesure de force dynamique a été conçu à l’aide du capteur de film PVDF avec une sensibilité excellente, ce qui a permis de détecter le processus de l’intégralité de l’interaction. Par la suite, une seule jambe en contact avec l’eau a été tirée vers le haut à des vitesses différentes, et la force d’adhérence a été mesurée en même temps. Les résultats de l’expérience au départ suggèrent une compréhension profonde de la sauter rapide des patineurs.
Introduction
Dans la nature, patineurs possèdent une capacité remarquable pour sauter ou de glisser facilement et rapidement sur la surface de l’eau à l’aide des jambes élancées et qu'1,2,3,4,5, mais rarement se déplacer lentement, c'est-à-dire à la différence des insectes terrestres. La structure hiérarchique des Gerris stabilise l’État SUPERHYDROPHOBE, qui rend la réduction dramatique en force adhésion et zone de contact entre l’eau et la jambe6,7,<....
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Protocole
1. l’observation de la Structure superficielle sur la jambe de Gerris
- Recueillir Gerris auprès des étangs d’eau douce les à l’aide de pêche épuisette.
- Couper au moins 5 paires de pendrillons moyens comme échantillons expérimentaux à l’aide de ciseaux. Toucher le bas des jambes avec soin, afin d’éviter la contamination de la surface et les perturbateurs de la microstructure sur le devant de jambes.
- Sécher les jambes en l’air.
- Observer la surface microstructure des jambes à l’aide d’un microscope électronique à balayage avec résolution au niveau microéconomique comme illustré dans la Figure 1u....
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Résultats
La relation entre la vitesse et l’adhérence de force de levage est indiquée dans le tableau 1. Lorsque la vitesse de levage augmente de 0,01 m/s à 0,3 m/s, l’adhérence forcer entre l’eau surface et jambe diminue considérablement de 0.10 à 0,03. Les résultats de l’expérience au départ ont montré que la force d’adhérence de pointe diminueraient considérablement comme l’augmentation de la vitesse levage, qui indiquait que les patineurs peuvent se sentir à l’aise si ils se dé.......
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Discussion
Dans le présent protocole, un système de mesure de force dynamique basé sur le capteur de film PVDF a été avec succès conçu, assemblé, étalonné pour mesurer la force d’adhérence de la surface de l’eau. Parmi les étapes ensemble, il était crucial que la force d’adhérence a été mesurée à des vitesses différentes en soulevant la jambe de la surface de l’eau comme cette étude axée sur la caractéristique remarquable de la manoeuvre rapide sur l’eau. Les résultats de départ l’expérience a montré que la force d’adhérence diminu.......
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Déclarations de divulgation
L’auteur n’a rien à divulguer.
Remerciements
Les auteurs remercient le National Key Technology Research et le programme de développement du ministère des sciences et technologie de la Chine (n° 2011BAK15B06) pour leur soutien. Remercier Shuya Zhuang qui est un étudiant maître dans notre laboratoire pour nous aider à compléter le tournage vidéo.
....Accès restreint. Veuillez vous connecter ou commencer un essai pour afficher ce contenu.
Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Capteur de film PVDF | TE Connectivity | DT1-028K/L | Le capteur de film PVDF est utilisé pour détecter la force de contact dynamique. |
| Amplificateur de charge | Wuxi Shiao Technology co.,Ltd | YE5852B | L’amplificateur de charge ; est un intégrateur de courant électronique qui produit une sortie de tension proportionnelle à la valeur intégrée de l’entrée |
| Dispositif d’acquisition de données | National Instruments | USB-4431 | Le dispositif d’acquisition de données est utilisé pour lire les données de tension. |
| Étage de déplacement | ZOLIXINSTRUMENTS CO. LTD | KSAV1010-ZF | KSAV1010/2030-ZF est une platine verticale à coin à haute résolution, haute stabilité et charge élevée. |
| Caméra CCD | Shenzhen Andonstar Tech Co., Ltd | microscope numérique A1 | Fréquence d’images : 30 images/s ; Distance focale : 5mm - 30mm |
| Ordinateur | Lenovo | G480 | |
| Servomoteur | EMAX US Inc. | ES08MD | Ce n’est pas mal ce servo avec une vitesse variant de 0.10 sec/60° ; / 4.8v à 0.08 sec/60° ;/6.0v. |
| Pipettes mécaniques | Dragon Laboratory Instruments Limited | YE5K693181 | Les pipettes couvrent une plage de volume de 0,1 &mu ; l à 2,5 &mu ; l |
Références
- Gao, X., Jiang, L. Biophysics: Water-repellent legs of water striders. Nature. 432 (7013), 36(2004).
- Hu, D. L., Chan, B., Bush, J. W. M. The hydrodynamics of water strider locomotion. Nature. 424 (6949), 663-666 (2003).
- Jiang, C. G., Xin, S. C., Wu, C. W.
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Réimpressions et autorisations
