Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Search the Community

Showing results for tags ' ruch'.



More search options

  • Search By Tags

    Type tags separated by commas.
  • Search By Author

Content Type


Forums

  • Nasza społeczność
    • Sprawy administracyjne i inne
    • Luźne gatki
  • Komentarze do wiadomości
    • Medycyna
    • Technologia
    • Psychologia
    • Zdrowie i uroda
    • Bezpieczeństwo IT
    • Nauki przyrodnicze
    • Astronomia i fizyka
    • Humanistyka
    • Ciekawostki
  • Artykuły
    • Artykuły
  • Inne
    • Wywiady
    • Książki

Find results in...

Find results that contain...


Date Created

  • Start

    End


Last Updated

  • Start

    End


Filter by number of...

Joined

  • Start

    End


Group


Adres URL


Skype


ICQ


Jabber


MSN


AIM


Yahoo


Lokalizacja


Zainteresowania

Found 11 results

  1. Badacze z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, ETH w Zurychu i Uniwersytetu w Cambridge zademonstrowali aktywne mikrocząstki poruszające się w płynie pod wpływem zewnętrznego oświetlenia, których kierunek ruchu zależy od długości fali padającego światła. Wyniki badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie naukowym Nature Communications. Materia aktywna to układy, których elementy mogą samoistnie poruszać się, czerpiąc energię ze swojego otoczenia i przekształcając ją w energię kinetyczną. Badania nad nimi są obecnie bardzo dynamiczną dziedziną fizyki. Obejmują one wiele skal czasowych i przestrzennych, m.in. zachowania ptaków w stadach (np. szpaków tworzących na wieczornym niebie dynamicznie ewoluujące wzory) czy ryb w ławicach (jako forma ochrony przed drapieżnikami), ale również bakterii w biofilmach i innych pływających mikroorganizmów w środowisku wodnym. Przedmiotem tej dziedziny są zarówno badania indywidualnych elementów składowych i zrozumienie mechanizmów konwersji energii, szczegółów oddziaływania i sprzężenia z otoczeniem, tak ważnych np. dla przeżycia mikroorganizmów, jak i prace nad efektami kolektywnymi i emergencją nowych zjawisk w dużych populacjach. Jedne i drugie mogą być z powodzeniem opisywane na różnych poziomach dokładności, począwszy od minimalistycznych modeli gruboziarnistych, a skończywszy na wyrafinowanych symulacjach numerycznych. Bakterie, algi, plemniki, orzęski i inne jednokomórkowe organizmy stanowią ważną grupę tzw. aktywnych pływaków. Zrozumienie fizycznych podstaw ich dynamiki jest często trudne ze względu na różnorodność, złożoność biologiczną i dużą wrażliwość na warunki otoczenia. Wodny mikroświat rządzi się jednak uniwersalnymi prawami fizyki cieczy, które nakładają ograniczenia na wszystkie organizmy. Ze względu na małe rozmiary – rzędu mikrometrów – i prędkości nieprzekraczające typowo kilkudziesięciu rozmiarów komórki na sekundę, przepływ płynu wokół nich jest zdominowany przez efekty lepkościowe. Oznacza to, że strategie pływania, które sprawdzają się dla rekinów czy pływaków olimpijskich, kompletnie zawodzą dla mikroskopijnych zawodników. Pływanie w skali makro opiera się bowiem na efektach bezwładności i poruszaniu się przez gwałtowny odrzut wody w przeciwnym kierunku. W mikroskali efekty te są pomijalne, a woda zachowuje się jak bardzo lepki płyn, np. miód. Spróbujmy wyobrazić sobie pływanie kraulem w basenie pełnym miodu – spodziewamy się, że będzie to bardzo wycieńczające i mało efektywne. Dlatego mikroorganizmy wykształciły inne strategie pływania, oparte na wykorzystaniu lepkości. Bakterie mają często helikalne wici, którymi "wkręcają" się w płyn niczym korkociągi. Okazuje się, że w lepkim świecie strategia ta pozwala na efektywne poruszanie się komórek. Większe mikroorganizmy, takie jak orzęski (wśród nich znany powszechnie ze szkolnej biologii pantofelek), pokryte są tysiącami krótkich rzęsek. Poruszają one nimi w skoordynowany sposób, przypominający meksykańską falę na stadionie. Mechanizm ten pozwala na transport płynu wzdłuż powierzchni komórki, a w efekcie na ruch komórki w przeciwną stronę do kierunku fal rzęsek na powierzchni. Zrozumienie tych mechanizmów zainspirowało rozwój syntetycznych mikropływaków. Perspektywa wytwarzania mikrorobotów w laboratorium od dziesięcioleci rozbudza wyobraźnię badaczy ze względu na możliwe zastosowania diagnostyczne, medyczne i przemysłowe, takie jak np. precyzyjny transport leków w ciele pacjenta. Z tego punktu widzenia szczególnie ważna jest nie tylko możliwość produkcji takich pływaków, ale również kontrola kierunku ich ruchu. Opisany powyżej mechanizm transportu płynu przez orzęski (stosowany również w organizmach wielokomórkowych, np. ludzkich – przez rzęski w płucach albo w drogach rodnych do transportu śluzu), zainspirował opracowanie całej gamy pływaków opartych na zjawisku dyfuzjoforezy. Wyjaśnimy to na przykładzie doświadczenia z tzw. cząstką Janusa (nazwa nawiązuje do rzymskiego boga o dwóch twarzach) – mikroskopijną kulą o jednej półkuli pokrytej złotem, a drugiej pokrytej platyną. Po umieszczeniu jej w roztworze wody utlenionej (H2O2) platyna katalizuje rozkład płynu do wody i tlenu. W efekcie stężenie produktów reakcji po stronie platynowej półkuli jest większe, a zatem pojawia się przepływ płynu wzdłuż powierzchni, zmierzający do wyrównania stężeń. Podobnie jak w przypadku mikroorganizmów, przepływ względem powierzchni wywołuje ruch samej cząstki w przeciwnym kierunku. Mamy zatem do czynienia z układem, który lokalnie przekształca energię chemiczną otoczenia w energię kinetyczną swojego ruchu. Mechanizm opisany powyżej jest uniwersalny – niezbędnym składnikiem jest niejednorodne stężenie produktów reakcji chemicznej na powierzchni. Co więcej, możemy zastąpić go np. niejednorodnym rozkładem temperatury albo rozkładem potencjału elektrostatycznego. Wszystkie te mechanizmy zostały doświadczalnie potwierdzone w układach mikroskopowych. Warto podkreślić, że rozmiary i prędkości takich pływaków są porównywalne z układami biologicznymi, które stanowiły inspirację. A zatem poprzez badania sztucznej materii aktywnej zyskujemy dodatkowe okno, przez które możemy zajrzeć do pływającego mikroświata. W toku rozwoju badań syntetycznej materii aktywnej zaproponowano wiele lokalnych mechanizmów napędowych. Wyzwaniem pozostaje jednak kontrola ruchu pływaka, pozwalająca "zaprogramować" go tak, by dotarł w określone miejsce i np. dostarczył lek do wybranej części ciała pacjenta. Alternatywnie mógłby on być sterowany przez zewnętrznego operatora za pomocą określonych bodźców. Bodźcem takim może być np. promieniowanie elektromagnetyczne, pole magnetyczne, elektryczne, nierównomierny rozkład temperatur albo sygnał akustyczny. O jednej z propozycji w tym kierunku traktuje nowa praca badaczy z Wydziału Fizyki UW, ETH w Zurychu i Uniwersytetu w Cambridge, która ukazała się w czasopiśmie Nature Communications. Zaprezentowano w niej zmodyfikowane mikrocząstki Janusa, poruszające się w płynie pod wpływem zewnętrznego oświetlenia, których kierunek ruchu zależy od długości fali padającego światła. Cząstki o średnicy 3,5 mikrona zostały wykonane z anatazu – jednej z odmian polimorficznych dwutlenku tytanu – a jedna ich półkula została pokryta złotem. Oświetlone zielonym światłem poruszają się one w kierunku wyznaczonym przez "złotą czapkę", zaś oświetlone światłem ultrafioletowym – w przeciwnym. Cząstki zostały zsyntetyzowane na ETH w Zurychu przez dr. Hanumanthę Rao Vutukuriego i prof. Jana Vermanta. Przez zmianę długości fali światła aktywujemy różne mechanizmy katalityczne na powierzchni cząstek, dzięki czemu możemy bardzo szybko i w kontrolowany sposób sterować ich ruchem – mówi dr Maciej Lisicki z Wydziału Fizyki UW. Ponadto widzimy bardzo ciekawą dynamikę kolektywną: cząstki tego typu potrafią wzajemnie się przyciągać lub odpychać, w zależności od wzajemnej orientacji i koloru oświetlenia. Obserwujemy w ten sposób gwałtowne procesy fuzji i rozszczepienia, których dynamiką możemy sterować. Opis ruchu w takich układach wymaga uwzględnienia zarówno oddziaływań chemicznych cząstek poprzez niejednorodne pole stężenia reagentów, które powstają na ich powierzchniach, jak również poprzez przepływ płynu wywołany ich obecnością. Model teoretyczny, pozwalający opisać dynamikę nowego typu cząstek aktywnych, został stworzony przez dr. Macieja Lisickiego z UW i prof. Erica Laugę z Uniwersytetu w Cambridge. Przy mikrometrowych rozmiarach cząstek ciecz wokół nich zachowuje się jak bardzo lepki płyn – mówi Maciej Lisicki. Ich oddziaływania hydrodynamiczne mają przez to bardzo daleki zasięg, a więc ruch każdej cząstki jest odczuwany przez wszystkie inne. Badacze, którzy od dawna zajmują się zastosowaniami zjawiska dyfuzjoforezy do transportu płynu w mikroskali i tworzenia syntetycznych pływaków, uważają, że nowy, odwracalny i kontrolowany, mechanizm poruszania się cząstek Janusa jest krokiem na drodze do konstrukcji bardziej złożonych mikrorobotów, które będą w stanie transportować ładunki w skali komórkowej. Może on również zostać wykorzystany do kontroli dynamiki kolektywnej w mikroskali. Lokalne oświetlenie może bowiem wywoływać ruch cząstek aktywnych w pożądanym kierunku. W zawiesinach wieloskładnikowych z dodatkiem cząstek aktywnych może to być efektywny mechanizm mieszania, które w mikroskali jest istotnym wyzwaniem technicznym. « powrót do artykułu
  2. Przez 20 lat naukowcy badali, jak światło obraca się wokół osi podłużnej równoległej do kierunku jego ruchu. Powstaje jednak pytanie, czy może się ono poruszać w inny sposób. Teraz, dzięki urlopowi naukowemu dwóch akademików dowiedzieliśmy się, że światło może obracać się wzdłuż osi poprzecznej, prostopadłej do kierunku jego ruchu. Może więc przypominać przemieszczającą się trąbę powietrzną. Andy Chong i Qiwen Zhan z University of Dayton postanowili z czystej ciekawości zbadać kwestię ruchu światła. Wzięliśmy urlop naukowy, by w całości skupić się na tych badaniach. Dzięki temu dokonaliśmy naszego odkrycia, mówi Chong. Uczeni przyznają, że nie wiedzieli, czego szukają i co mogą znaleźć. To była czysta ciekawość. Czy możemy zrobić to, albo zmusić światło do zachowywania się tak, dodaje profesor Zhan, który specjalizuje się w elektrooptyce oraz fotonice i jest dyrektorem UD-Fraunhofer Joint Research Center. Gdy już stwierdziliśmy, że potrafimy to zrobić [wymusić obrót światła wzdłuż osi poprzecznej – red.], powstało pytanie co dalej, dodają uczeni. Na razie nikt nie wie co dalej, a odpowiedź na to pytanie z pewnością będzie przedmiotem dalszych badań zarówno uczonych z Dayton, jak i innych grup naukowych. Trudno w tej chwili stwierdzić, w jaki sposób można nowe zjawisko wykorzystać. Być może posłuży ono np. do opracowania technologii szybszego i bezpieczniejszego przesyłania danych. Obecnie tego nie wiemy. Ale jedynym ograniczeniem jest wyobraźnia badaczy, dodaje Zhan. Chong i Zhan już wiedzą, co będą badali w następnej kolejności. Najbardziej interesuje ich interakcja światła z różnymi materiałami. Chcemy lepiej zrozumieć, jak ten nowy stan światła w chodzi w interakcje z materiałami w czasie i przestrzeni, stwierdza Chong. Ze szczegółami odkrycia można zapoznać się na łamach Nature Photonics. « powrót do artykułu
  3. 64 proc. Polaków podejmuje aktywność fizyczną przynajmniej raz w miesiącu. Skłaniają ich do tego przede wszystkim korzyści zdrowotne ruchu - taką motywację ma 43 proc. aktywnych fizycznie ankietowanych - wynika z badania MultiSport Index 2019, przeprowadzonego przez Kantar. W porównaniu z wynikami zeszłorocznej edycji badania widoczny jest wzrost – o 2 punkty procentowe – odsetka Polaków, którzy deklarują, że są aktywni fizycznie. W 2019 r. 64 proc. (62 proc. w 2018 r.) badanych osób po 15. roku życia oceniło, że przynajmniej raz w miesiącu podejmuje wysiłek fizyczny, uwzględniający czynności rekreacyjne, takie jak spacery czy jazda na rowerze. Wciąż jednak tylko połowa z tej grupy spełnia zalecenia Światowej Organizacji Zdrowia (WHO), ćwicząc przez co najmniej 150 minut w tygodniu. Z badania wynika też, że aż 36 proc. Polaków nie podejmuje żadnej aktywności fizycznej. W tej grupie aż 53 proc. stanowią osoby po 55. roku życia. Autorzy raportu, opracowanego na podstawie wyników badania, za pozytywny trend uważają to, że najczęstszą przyczyną podejmowania aktywności fizycznej przez Polaków jest zdrowie – taką odpowiedź wskazało aż 43 proc. badanych. WHO zaleca, żeby – dla uzyskania korzyści zdrowotnych - osoby dorosłe, tj. od 18. do 64. roku życia, podejmowały w tygodniu co najmniej 150 minut umiarkowanej lub 75 minut intensywnej aerobowej aktywności fizycznej. Do umiarkowanej aktywności fizycznej możemy zaliczyć m.in. jazdę na rowerze, z której korzysta 31 proc. aktywnych mieszkańców Polski, czy spacery wybierane przez 24 proc. - skomentował cytowany w informacji prasowej przysłanej PAP dr Janusz Dobosz z Narodowego Centrum Badania Kondycji Fizycznej AWF Warszawa. Jak dodał specjalista, zalecenie dotyczące minimalnej aktywności fizycznej – tj. 2,5 godziny tygodniowo w umiarkowanym ruchu – wypełnia co najwyżej 33 proc. spośród aktywnych Polaków. Tymczasem ruch jest jedną z najprostszych i łatwo dostępnych form profilaktyki chorób cywilizacyjnych, a także skutecznym lekiem na wiele z nich. Regularna i zgodna z zaleceniami aktywność fizyczna jest nie tylko metodą profilaktyki chorób cywilizacyjnych, ale także jednym z podstawowych sposobów leczenia zalecanych m.in. w celu obniżenia ciśnienia krwi i poprawy funkcji układu krążenia, zarówno dla ogółu społeczeństwa, jak i osób zmagających się ze rozpoznanym nadciśnieniem tętniczym - przypomniał specjalista medycyny sportowej dr hab. n. med. Ernest Kuchar z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. Liczbę osób z nadciśnieniem tętniczym w Polsce szacuje się na ponad 10 mln. WHO ocenia, że brak ruchu jest czwartą przyczyną umieralności na świecie - za nadciśnieniem tętniczym, paleniem tytoniu oraz podwyższonym stężeniem glukozy we krwi - i odpowiada za 6 proc. zgonów. Z badań wynika, że godzina siedzenia skraca życie o prawie 21 minut. Jest to o 10 minut więcej, niż jeden wypalony papieros. Można zatem wyliczyć, że pracownik, który przy biurku spędza osiem godzin dziennie, w ciągu 40 lat pracy skraca swoje życie średnio o trzy lata. Zgodnie z szacunkami niedobór aktywności fizycznej może być współodpowiedzialny za 27 proc. zachorowań na cukrzycę i około 30 proc. przypadków choroby wieńcowej; odpowiada również za 21-25 proc. przypadków raka piersi czy jelita grubego. Regularny ruch może także opóźnić wystąpienie chorób związanych z wiekiem, takich jak pogorszenie funkcji poznawczych, otępienie starcze, czy choroba Alzheimera. U seniorów może złagodzić przebieg tych schorzeń. Regularny ruch wpływa zarówno na zdrowie, jak i na jakość życia seniorów, pozwalając im dłużej zachować samodzielność, sprawność fizyczną i umysłową. [...] Seniorzy korzystający z ruchu mogą poprawić m.in. koordynację, motorykę ciała i pracę mózgu - podkreślił dr Kuchar. Tymczasem w Polsce aktywni fizycznie są przede wszystkim reprezentanci młodego pokolenia od 15. Do 24. roku życia (80 proc.) i osoby uczące się (90 proc.). Ogólnie Polska z odsetkiem 64 proc. osób aktywnych fizycznie wciąż pozostaje poniżej europejskiej średniej. Według Eurobarometru 2017 średnia UE wynosi 71 proc. Wśród państw UE Polska zajmuje pod względem aktywności fizycznej szóstą lokatę od końca, wyprzedzając jedynie Portugalię, Maltę, Włochy, Rumunię i Bułgarię. Badanie MultiSport Index zostało przeprowadzone w styczniu 2019 r. na zlecenie firmy Benefit Systems w reprezentatywnej grupie - 1858 mieszkańców Polski. « powrót do artykułu
  4. Współpracujące ze sobą samochody autonomiczne mogą przyspieszyć ruch w miastach o 35%. Naukowcy z University of Cambridge zaprogramowali niewielką grupę miniaturowych samochodów autonomicznych i na torze obserwowali, w jaki sposób zmienia się płynność ruchu, gdy jeden z pojazdów się zatrzyma. Gdy samochody ze sobą nie współpracowały, uczeni obserwowali zjawisko, które znamy z codziennego życia. Gdy jeden z samochodów na pasie ruchu się zatrzymał, inne pojazdy na tym samym pasie musiały zwolnić lub zatrzymać się i poczekać, aż na sąsiednim pasie zrobi się luka, w którą można wjechać i ominąć stojący pojazd. W ten sposób szybko formował się korek i ruch na całej drodze ulegał spowolnieniu. Gdy jednak samochody komunikowały się ze sobą, sytuacja ulegała całkowitej zmianie. Samochód, który zatrzymywał się, natychmiast wysyłał o tym informację do innych uczestników ruchu. Samochody, które jechały wolnym pasem nieco zwalniały, dzięki czemu pojazdy, poruszające się pasem, na którym stał samochód, mogły bez zatrzymywania się lub znaczącego zwalniania wjechać na pas obok. Co więcej, jeśli wśród autonomicznych komunikujących się między sobą pojazdów umieszczono samochód kierowany przez człowieka, który jeździł agresywnie, samochody autonomiczne były w stanie przepuścić agresywnego kierowcę, zwiększając bezpieczeństwo ruchu. Samochody autonomiczne mogą rozwiązać wiele różnych problemów, związanych z ruchem w mieście. Jednak muszą w tym celu ze sobą współpracować, mówi współautor badań studen Michael He, który jest autorem algorytmu wykorzystanego podczas eksperymentu. Jeśli różni producenci samochodów będą opracowywali autonomiczne pojazdy z własnym oprogramowaniem, to muszą mieć one możliwość wzajemnej komunikacji, dodaje studetn Nicholas Hyldmar, który stworzył większość sprzętu użytego w czasie badań. Obaj młodzi naukowcy podeszli do problemów w dość nowatorski sposób. Wiele eksperymentów dotyczących pojazdów autonomicznych prowadzonych jest albo na ekranie komputera, albo za pomocą prawdziwych samochodów. W wielu przypadkach, szczególnie tam, gdzie mamy do czynienia z grupami pojazdów, eksperymenty takie są bardzo kosztowne i brak jest miejsca, by je odpowiednio przeprowadzić. Obaj studenci wykorzystali komercyjnie dostępne niewielkie modele prawdziwych samochodów, wyposażyli je w odpowiednie czujniki, platformę Raspberry Pi oraz zaadaptowane przez siebie algorytmy stosowane w prawdziwych samochodach autonomicznych. Algorytmy miały przede wszystkim decydować, czy można bezpiecznie zmienić pas i w jakim tempie można się poruszać. Okazało się, że pozwalają one na gęstsze upakowanie samochodów na drodze i na bezpieczną zmianę pasa na mniejszej przestrzeni. He i Hyldmar przetestowali też różne zachowania na drodze, sytuację gdy samochody współpracowały i nie współpracowały, gdy wraz z nimi poruszał się agresywny kierowca. Okazało się, że gdy samochody ze sobą współpracowały, płynność ruchu zwiększała się o 35% w porównaniu z sytuacją, gdy nie współpracowały. Gdy zaś na drodze pojawiał się agresywny kierowca, płynność ruchu współpracujących samochodów była o 45% większa, niż płynność pojazdów niewspółpracujących. Nasza platforma pozwala na prowadzenie wielu różnych, tanich eksperymentów związanych z autonomicznymi samochodami. Jeśli chcemy takich pojazdów bezpiecznie używać, musimy wiedzieć, w jaki sposób będą one wchodziły ze sobą w interakcje i jak wpłynie to na bezpieczeństwo i płynność ruchu. W najbliższej przyszłości obaj badacze chcą przeprowadzić testy z użyciem dróg wielopasmowych, skrzyżowań i różnych typów samochodów.   « powrót do artykułu
  5. Dotąd uważano, że tak jak rzęski w jajowodach, migawki nabłonka kanalików wyprowadzających najądrza napędzają ruch komórek rozrodczych w jednym kierunku - naprzód. Okazuje się jednak, że ich zadanie polega na mieszaniu, tak by plemniki nie tworzyły agregatów i nie zapychały przewodów. Przez ponad 150 lat większość artykułów i książek z tej dziedziny podawała, że ruchliwe migawki kanalików wyprowadzających przesuwają plemniki w jednym kierunku, podobnie jak rzęski z żeńskich jajowodów. My jednak odkryliśmy, że wypustki poruszają się w niezwykły sposób, który miesza i wzburza zarówno płyn, jak i komórki rozrodcze - opowiada prof. Rex Hess z Uniwersytetu Illinois. Można więc powiedzieć, że migawki nie transportują, ale podtrzymują taniec plemników. Badanie, którego wyniki ukazały się w piśmie PNAS, dotyczyło także mikroRNA, czyli jednoniciowych cząsteczek RNA, które regulują ekspresję innych genów. Okazało się, że genetyczna ablacja 2 klastrów mikroRNA - miR-34b/c i -449a/b/c - prowadziła u myszy do zaburzeń formowania migawek kanalików wyprowadzających (dochodziło do dysregulacji licznych genów). Plemniki zbijały się w grudki i zatykały kanaliki. Dochodziło do gromadzenia płynu w jądrach i niepłodności. Wielu niepłodnych mężczyzn może mieć zapchane kanaliki wyprowadzające najądrzy, ale niestety, przypadłość ta jest ignorowana przez brak wiedzy o tej ważnej strukturze - podsumowuje dr Wei Yan z Uniwersytetu Nevady. « powrót do artykułu
  6. Tylko 3% dzieci rusza się każdego dnia tyle, ile wynosi zalecany poziom aktywności fizycznej. Brytyjski naczelny lekarz kraju zaleca, by ludzie w wieku 5–18 lat mieli każdego dnia co najmniej 60 minut od umiarkowanej do intensywnej aktywności fizycznej. Dotychczasowe badania nad aktywnością fizyczną dzieci i młodzieży najczęściej obejmowały okres krótszy niż 7 dni i na tej podstawie tworzono uśrednione wyniki. Teraz naukowcy z Uniwersytetów w Exeter i Plymouth przeprowadzili dłużej trwające badania i stwierdzili, że o ile 30,6% dzieci zażywało odpowiedniej aktywności fizycznej średnio przez 60 minut dziennie, to jedynie 3,2% dzieci było tak aktywnych każdego dnia. Zauważono też, że dziewczynki są znacznie mniej aktywne niż chłopcy. Jedynie 1,2% młodych przedstawicielek płci pięknej codziennie spełniało zalecenia naczelnego lekarza kraju. W przypadku chłopców odsetek ten wynosił 5,5%. Poprzednie badania, bazujące na uśrednionej aktywności przeszacowywały odsetek dzieci aktywnych fizyczne, mów doktor Lisa Price. Nasze badania wskazują, że jedna trzecia dzieci zażywa uśrednionej 60-minutowej dawki ruchu dziennie, ale tylko 3,2% dzieci robi to codziennie. Byliśmy zaskoczeni tak olbrzymią różnicą. Nie wiemy, czy uśredniona 60-minutowa dawka ruchu różni się pod względem wpływu na zdrowie od 60-minutowej codziennej dawki ruchu. Konieczne są dalsze badania w tym kierunku. Wiemy jednak, że większość dzieci jest niewystarczająco aktywna fizycznie i ma to konsekwencje nie tylko w dzieciństwie, ale i w życiu dorosłym, dodaje uczona. « powrót do artykułu
  7. Czy topologia mikroobiektów może wpływać na ich ruch w środowisku? Eksperymenty i symulacje numeryczne naukowców z Polski i Szwajcarii opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters pokazują, że sposób opadania łańcuszków w lepkim płynie zależy od tego, jakiego rodzaju węzeł został na nich zapleciony. Opadając, łańcuszki tworzą płaskie toroidalne struktury złożone z kilku oplecionych pętli wirujących względem siebie. Motywacją do prezentowanych badań jest ich potencjalne znaczenie dla zrozumienia dynamiki zawęźlonych nici DNA i poznania związku pomiędzy topologią biomolekuł a ich kształtem i szybkością opadania pod wpływem grawitacji lub w wirówce. W 1867 roku dwóch szkockich fizyków – Peter Tait i William Thomson (lord Kelvin) – badało ruch kółek z dymu wytwarzanych przez specjalnie skonstruowaną w tym celu maszynę. Uderzyła ich stabilność ruchu kółek – zaraz po powstaniu przybierały one spłaszczoną, toroidalną formę i przesuwały się bez dalszej zmiany kształtu. Struktury te to w istocie swojej wiry pierścieniowe, w których oś wiru tworzy zamkniętą pętlę. Kelvin pokazał, że w pozbawionej oporów cieczy taki ruch wirowy utrzymywałby się dowolnie długo. W szczególności – jak przekonywał – gdybyśmy oś wiru zawiązali w węzeł, ten nigdy się sam nie rozwiąże. Może więc – myślał Kelvin – takie właśnie zasupłane wiry (tyle że w wypełniającym wszechświat eterze) są atomami, które tworzą pierwiastki? Różne sposoby zasupłania węzłów wirowych odpowiadałyby wtedy różnym atomom. I chociaż koncepcja ta nie wytrzymała próby czasu, to jednak rozważania Kelvina i Taita stanowiły początki całej gałęzi współczesnej matematyki – teorii węzłów, stosowanej do modelowania obserwowanych w przyrodzie struktur topologicznych. Również i w fizyce węzły, sploty i inne układy o nietrywialnej topologii pojawiają się coraz częściej – m. in. w magnetohydrodynamice opisującej m.in. przepływy plazmy w okolicy Słońca, w schematach korekcji błędów w komputerach kwantowych, w kwantowej teorii pola czy w opisie ciekłych kryształów. Węzły spotykamy też w układach biologicznych, przede wszystkim w nici DNA, która jest tak długa, że często plącze się sama, jak kabel od słuchawek w kieszeni, i dopiero specjalne enzymy – topoizomerazy – potrafią ją rozplątać. Jedną z metod określenia rodzaju węzła, w jaki zasupłana jest nić DNA, jest poddanie jej działaniu pola elektrycznego lub siły odśrodkowej w wirówce. Okazuje się, że pod działaniem zewnętrznej siły pętle z DNA przesuwają się z różnymi prędkościami w zależności od ich topologii. Skąd bierze się ten nieoczekiwany związek? Badań tego problemu podjął się Piotr Szymczak (z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego) we współpracy z Magdaleną Gruziel i Marią Ekiel-Jeżewską (z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN) oraz Giovannim Dietlerem, Andrzejem Stasiakiem i Krishnanem Thyagarajanem z Lozanny. Aby lepiej zrozumieć ten nieoczekiwany związek pomiędzy topologią a dynamiką DNA zaprojektowali oni eksperyment w skali makro, w którym rolę zawęźlonych nici DNA odgrywały łańcuszki ze stalowych kulek. Jako płynu użyto bardzo lepkiego oleju silikonowego, aby charakter przepływu wokół kilkucentymetrowego łańcuszka był analogiczny do przepływu wokół mikroskopowej pętli DNA w wodzie. Zachowanie łańcuszków wrzuconych do lepkiej cieczy okazało się zaskakujące. Ich ruch bardzo przypominał zachowanie kółek z dymu Taita i Kelvina. Łańcuszki rozpłaszczały się, tworząc cienki torus w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku grawitacji. Torus ten złożony był z jednej lub więcej splecionych ze sobą pętli, nieustannie wirujących wokół siebie. Liczba pętli oraz sposób ich zaplotu były zależne od rodzaju węzła. Dodatkowo, cały torus obracał się dookoła swojej osi, w kierunku określonym przez skrętność węzła – struktury prawoskrętne obracały się w prawo, a ich lustrzane odbicia – w lewo. Aby wyjaśnić to zaskakujące zachowanie opadających pętli, autorzy pracy z Physical Review Letters stworzyli model teoretyczny elastycznych włókien poruszających się w lepkiej cieczy, a następnie przeprowadzili symulacje numeryczne ich ruchu, które w pełni odtworzyły dynamikę obserwowaną w eksperymencie i powinny także stosować się do opisu dynamiki hydrodynamicznie podobnych obiektów w mikroskali. Modelowanie matematyczne pozwoliło na ustalenie, że skoordynowany ruch pętli powstaje dzięki tak zwanym oddziaływaniom hydrodynamicznym pomiędzy różnymi częściami łańcucha. Każdy element łańcuszka, przesuwając się, wywołuje przepływ otaczającego płynu, który działa na wszystkie inne elementy łańcucha. Właśnie te oddziaływania przenoszone przez przepływ sprzęgają ze sobą ruch pętli i sprawiają, że zaczynają one wirować względem siebie. Charakterystyki ruchu wirowego łańcuszków zależą od ich długości oraz sztywności. Co ciekawe, można też pokazać, że wiry Kelvina i Taita, jeśli zapleść je w węzeł, wykonywałyby ruch zupełnie analogiczny do obserwowanego w eksperymentach z łańcuszkami. Opadające pętle byłby więc wizualizacją kelvinowskich atomów, gdyby te tylko istniały... Najistotniejszy wynik tej pracy – pokazanie, że giętkie pętle z węzłami o skomplikowanej topologii opadając w cieczy mogą tworzyć uporządkowane, niemal płaskie toroidalne struktury – jest ważny dla właściwej interpretacji eksperymentów sedymentacji DNA i innych biomolekuł, o których zwykle dotychczas zakładało się, że pod wpływem siły grawitacji opadają w postaci nieuporządkowanego kulistego kłębka. « powrót do artykułu
  8. W ciągu ostatnich lat doszło do olbrzymiej destabilizacji Czapy Lodowej Wawiłowa w rosyjskiej Arktyce. Najnowsze badania wykazały, że w roku 2015 lodowiec ten przemieszczał się w tempie nawet 25 metrów dziennie. W epoce ocieplającego się klimatu coraz częściej obserwujemy przyspieszanie ruchu lodowców. Jednak tempo utraty lodu na Wawiłowie jest bezprecedensowe i niespodziewane, mówi główny autor badań, profesor geologii Mike Willis z Colorado University, Boulder. Lodowce i czapy lodowe podobne do Wawiłowa pokrywają niemal 800 000 kilometrów kwadratowych powierzchni Ziemi. Gdyby wszystkie się roztopiły, poziom oceanów wzrósłby o pół metra. Dotychczas w żadnym przypadku nie obserwowano tak dramatycznych zmian jakie zachodzą w Czapie Lodowej Wawiłowa. To zaś każe podejrzewać, że inne, uznawane za stabilne, struktury tego typu, mogą być bardziej wrażliwe na zmiany klimatyczne, niż się przypuszcza. Czapa Wawiłowa jest obserwowana od lat za pomocą satelitów. W 2010 roku zauważono, że zaczęła powoli przyspieszać. W 2015 roku doszło do nagłego przyspieszenia. Naukowcy sądzą, że początkowe powolne przyspieszenie miało związek ze zmianą kierunku opadów, do której doszło przez około 500 laty. Do tamtej pory śnieg i deszcz padały głównie z południowego-wschodu. Pięć wieków temu doszło do zmiany i opady nadchodzą głównie z południowego zachodu, więc to zachodnia część zaczęła zmierzać w kierunku oceanu. „Zimne” czapy lodowe, jak Wawiłow, występują na polarnych pustyniach, gdzie jest niewielka liczba opadów. Zwykle są przymarznięte do podłoża, a ich ruch jest powodowany jedynie uginaniem się lodu pod wpływem grawitacji. Tam, gdzie podłoże znajduje się powyżej poziomu morza, czapy takie nie podlegają zwykle procesom, które zachodzą w lodowcach znajdujących się w cieplejszych regionach. Naukowcy podejrzewają, że Wawiłow zaczął przyspieszać, gdyż jego podstawa stała się bardziej wilgotna, a jego czoło dotarło do bardzo śliskich osadów morskich. Lód zaczął przyspieszać, a zwiększone tarcie spowodowało, że topił się od spodu, pojawiła się woda, która jeszcze bardziej go przyspieszyła. Część tej wody mogła wymieszać się z gliną znajdującą się pod lodem, wywołując jeszcze większy poślizg. Do roku 2015 wszystkie te czynniki całkowicie zdestabilizowały Wawiłowa. Pod lodem pojawiły się takie warunki, że niemal nie dochodzi tam do tarcia. Czapa jest niezwykle mobilna. Obecnie porusza się z prędkością 5–10 metrów na dobę. O tym, jak dramatyczne zmiany tam zachodzą, niech świadczy fakt, że przez 30 lat przed przyspieszeniem Czapa Lodowa Wawiłowa zmniejszyła swą grubość o kilka metrów, przesunęła się o 2 kilometry i utraciła około 1,2 km3 lodu. Natomiast w samym tylko 2015 roku przesunęła się o około 4 kilometry, jej grubość zmniejszyła się o 100 metrów i utraciła około 4,5 km3 lodu. Jest mało prawdopodobne, by w epoce globalnego ocieplenia mogła ona odzyskać swoją dawną wielkość. Dotychczas wielu naukowców sądziło, że polarne czapy lodowe, których podłoże znajduje się powyżej poziomu morza, będą bardzo wolno reagowały na zmiany klimatu. Szybkie załamanie się Wawiłowa każe zweryfikować to przypuszczenie. « powrót do artykułu
  9. Grupa naukowa z Kolonii i Nowego Jorku zaprezentowała oryginalną koncepcję poradzenia sobie z korkami na drogach. Ich problem mógłby zostać rozwiązany, zdaniem naukowców, za pomocą dynamicznie zmieniających się opłat drogowych. Peter Cramton i Axel Ockenfels z Uniwersytetu w Kolonii oraz Richard Geddes z Cornell University opisują, w jaki sposób kierowcy płaciliby zmienną stawkę za korzystanie z dróg. Stawka taka byłaby dostosowywana w czasie rzeczywistym do liczby samochodów na drodze oraz do ich typu i ilości emitowanych spalin. Dzięki niej, jak wierzą naukowcy, nie tylko zmniejszyłyby się korki, ale również redukcji uległoby zanieczyszczenie środowiska. Szacuje się, że w ubiegłym roku straty gospodarcze spowodowane korkami drogowymi wyniosły w Niemczech 80 miliardów dolarów. Obecnie ci użytkownicy dróg, którzy przyczyniają się do korków, większego zanieczyszczenia środowiska i innych kosztów, płacą tyle samo co ci, którzy takich zjawisk nie wywołują. Bez odpowiednich opłat oznacza to, że społeczeństwo dopłaca do takich kierowców. A to nie jest uczciwe, mówi Ockenfels. Jeśli opłata drogowa będzie dostosowywana do warunków, na przykład w czasie godzin szczytu będzie wyższa niż poza nimi, każdy wybierze tę porę podróży, która mu najbardziej pasuje. To już działa w przypadku systemów nawigacji. To zmniejszy korki na drogach, usprawni ruch i zmniejszy emisję dwutlenku węgla, dodaje Cramton. Z technicznego punktu widzenia tego typu system mógłby powstać już dzisiaj. Naukowcy nie obawiają się, że uderzyłby on w uboższych użytkowników dróg. Ceny musiałyby być dynamicznie zmieniane, a kierowca musiałby mieć wybór. Wyobraźmy sobie, że pobieramy opłatę tylko za poruszanie się lewym, zwykle bardzo obleganym, pasem wielopasmowej drogi. Wówczas zwiększy się ruch na prawym pasie. Wszyscy na tym skorzystają, stwierdza Ockenfels. « powrót do artykułu
  10. Na Tufts University stworzono magnetyczne kompozyty elastomerowe, które poruszają się w różny sposób w odpowiedzi na światło. Z takich materiałów można by produkować wiele różnych urządzeń, od prostych silników i zaworów po ogniwa fotowoltaiczne samodzielnie kierujące się w stronę światła słonecznego. Znamy wiele naturalnych przypadków reakcji na światło. Wystarczy przypomnieć sobie kwiaty czy liście zwracające się w stronę słońca. Materiały, które zostały wykorzystane przez naukowców z Tufts wykorzystują temperaturę Curie, czyli granicę temperatury, przy której ferromagnetyk zmienia swoje właściwości. Zmiana temperatury powoduje utratę i odzyskanie właściwości magnetycznych. Biopolimery i elastomery wzbogacone ferromagnetykiem CrO2 po wystawieniu ich na działanie promienia lasera czy promieni słonecznych ogrzewają się, tracą właściwości magnetyczne, a gdy się schłodzą, odzyskują te właściwości. Materiały takie w odpowiedzi na obecność pola magnetycznego w zależności od kształtu, mogą wykonywać proste ruchy, jak zginanie się, zwijanie czy zwiększanie swojej powierzchni. Możemy połączyć te proste ruchy w bardziej złożone, jak pełzanie, chodzenie czy pływanie. A wszystko można kontrolować bezprzewodowo, za pomocą światła, mówi profesor Fiorenzo Omenetto. Zespół Omenetto zaprezentował działanie wspomnianych materiałów tworząc elastyczne chwytaki, które w odpowiedzi na światło łapały i puszczały przedmioty. Jedną z zalet takich materiałów jest fakt, że możemy selektywnie aktywować fragment ich struktury poprzez skoncentrowanie na nich światła, mówi jedna z autorek badań, Meng Li. I w przeciwieństwie do innych materiałów pobudzanych światłem, które bazują na ciekłych kryształach, nasze materiały mogą poruszać się od lub do źródła światła. Wszystko to pozwala na budowę zarówno dużych, jak i małych obiektów wykonujących złożone, skoordynowane ruchy, dodaje uczona. Naukowcy stworzyli prosty mechanizm, który nazwali „silnikiem Curie”. Materiał w kształcie okręgu został zamocowany na osi i umieszczony w pobliżu stałego magnesu. gdy na fragment okręgu padło światło lasera, utracił on właściwości magnetyczne, doszło do zaburzenia równowagi sił i okrąg się obrócił. Wówczas oświetlony dotychczas fragment znalazł się w cieniu, odzyskał właściwości magnetyczne, a utracił je fragment obok, który znalazł się w promieniu lasera. W ten sposób prosty silnik ciągle się obracał. Dobierając odpowiednio kształt materiału, właściwości światła i pola magnetycznego, możemy teoretycznie uzyskać bardziej złożone i precyzyjne ruchu, jak zwijanie i rozwijanie, przełączanie zaworów w mikrokanalikach z płynami, możemy napędzać silniki w skali nano i wiele innych rzeczy, mówi Omenetto. « powrót do artykułu
  11. Używanie nóg, szczególnie w ramach treningu obciążeniowego, wysyła do mózgu sygnały, które są kluczowe dla powstawania zdrowych neuronów. Nasze badanie stanowi poparcie dla twierdzenia, że osoby, które nie mogą wykonywać ćwiczeń obciążeniowych, np. obłożnie chore lub astronauci w czasie długich misji, nie tylko tracą masę mięśniową. Chemia ich organizmu zmienia się na poziomie komórkowym, co wiąże się z negatywnymi oddziaływaniami także na układ nerwowy - wyjaśnia dr Rafaella Adami z Uniwersytetu w Mediolanie. Podczas eksperymentu przez 28 dni część myszy mogła korzystać z tylnych łap tylko w ograniczonym zakresie. Gryzonie mogły jednak nadal normalnie jeść czy utrzymywać higienę. Nie zaobserwowano u nich oznak stresu. Pod koniec testów naukowcy przyglądali się strefie okołokomorowej komór bocznych (ang. subventricular zone, SVZ). Rezydują tu nerwowe komórki macierzyste (ang. neural stem cells, NSC), które mogą się przekształcać w neurony, komórki gleju, a także formujące osłonki mielinowe oligodendrocyty. Okazało się, że ograniczanie aktywności fizycznej zmniejszało liczbę NSC nawet o 70% (porównań dokonywano do grupy kontrolnej, która swobodnie zażywała ruchu). Oprócz tego ani neurony, ani oligodendrocyty w pełni nie dojrzewały. Wszystko wskazuje więc na to, że używanie nóg wiąże się z wysyłaniem do mózgu sygnałów, które są kluczowe dla produkcji zdrowych neuronów. To nie przypadek, że jesteśmy stworzeni do aktywności: chodzenia, biegania czy wykorzystywania mięśni nóg do podnoszenia różnych obiektów. Zdrowie neurologiczne nie przypomina jednokierunkowej drogi, gdzie tylko mózg nakazuje mięśniom pracę - podkreśla Adami. Gdy autorzy publikacji z pisma Frontiers in Neuroscience skupili się na poszczególnych komórkach, stwierdzili, że ograniczanie ćwiczeń zmniejsza ilość tlenu w organizmie, co tworzy środowisko beztlenowe i zmienia metabolizm. Ograniczanie ruchu wydaje się też wpływać na 2 geny, z których jeden - CDK5Rap1 - ma duże znaczenie dla zdrowia mitochondriów. Włosi podkreślają, że uzyskane wyniki rzucają nowe światło na szereg kwestii, w tym na takie choroby, jak stwardnienie rozsiane czy rdzeniowy zanik mięśni. Chorobami neurologicznymi interesuję się od 2004 r. Zawsze zadawałem sobie pytanie: czy skutki tych chorób wynikają wyłącznie z uszkodzeń rdzenia i mutacji genetycznych [...], czy znaczenie ma też ograniczona zdolność poruszania - opowiada dr Daniele Bottai, również z Uniwersytetu w Mediolanie. Można by powiedzieć, że jesteśmy literalnie uziemieni na Ziemi. To coś, co dopiero zaczynamy rozumieć [i eksplorować] - dodaje. « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...