Study of Fluids in Biophysik
Gase und Flüssigkeiten werden als Flüssigkeiten. Wenn Sie jemals Rauch steigen aus einem Feuer oder einem Stock Schwimmer auf dem Fluss beobachtet haben, können Sie die Art und Weise sehen, bewegt sich das Fluid sehr kompliziert sein kann. Die gute Nachricht ist, dass nicht alle Arten von Bewegung von Fluiden sind komplex und kompliziert, aber einige Arten von Bewegung kann und gut verstanden modelliert werden.
Die Beschreibung, wie Flüssigkeiten bewegen ist wichtig, in vielen Bereichen der Biophysik. Sie können das Verständnis der Bewegung der Luft innerhalb einer Person Lungen, um die Bewegung des Blutes im Körper, oder den Flug der Vögel interessiert sein, ein paar Situationen zu nennen.
Zum Beispiel setzen Unternehmen eine Menge Forschung in den sharkskin Badeanzug zu entwickeln. Diese Badeanzüge sind aus speziellen Materialien und entwickelt, um die Drag zwischen dem Schwimmer und dem Wasser zu reduzieren. Das Ergebnis: Die meisten der Schwimmer in internationalen Wettbewerben trug die Badeanzüge bis 2008 Swimmers diese Badeanzüge tragen brach mehr als hundert Weltrekorde während der 2008-2009, die der Internationale Schwimmverband verursacht ihre Verwendung im Jahr 2010 zu verbieten.
Wenn ein biophysicist eine Fluid studiert, kann er oder sie braucht, um die Eigenschaften des Fluids zu bestimmen, wie beispielsweise denen Kräfte unter Berücksichtigung dominant und der Art des Fluids werden. Fragen Sie sich diese Fragen, wenn Sie die Eigenschaften einer Flüssigkeit zu bestimmen:
Ist die Flüssigkeit stationär (statisch) Oder Bewegen (dynamische)?
Ist die Viskosität des Fluids wichtig (viskose Flüssigkeit) oder nicht (nicht-viskosen Flüssigkeit)?
Ist das Fluid Newtonsche oder Nicht-Newtonsche (und welche Art von nicht-Newtonsche Flüssigkeit)?
Wenn das Fluid viskos ist und Bewegen (dynamischen), ist die Bewegung chaotisches (turbulent) Oder nicht-chaotisch (laminar-Flow)?
Welche Kräfte und Gesetze sind relevant?
Einige der Kräfte und Gesetze relevant für Flüssigkeiten
Die Kohäsionskraft, Haftkraft, Oberflächenspannung, und Laplace-Gesetz
Pascal Prinzip des Archimedes, und die Auftriebskraft
Kontinuitätsgleichung (Erhaltung der Masse), Bernoulli-Gleichung (Arbeitsenergiesatz für Flüssigkeiten) und Poiseuille Gesetz (die Netto-Arbeit an der Flüssigkeit geschehen ist Null).
Einige der Kräfte und Gesetze relevant für Objekte in einem Fluid sind
Die Widerstandskraft, die auf die Geschwindigkeit (liquid Widerstand) proportional ist oder die Geschwindigkeit im Quadrat (Luftwiderstand)
Diffusionsgleichung und Fick-Gesetz
Osmose und Osmose Druck
Michaelis-Menten-Kinetik