Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Naukowcy uważają, że w wyjaśnieniu przyczyny występujących u dzieci złamań zielonej gałązki (ang. greenstick fracture), zwanych inaczej podokostnowymi, pomogą prawdziwe gałązki, a konkretniej budowa młodego drewna.

Dr Roland Ennos z Uniwersytetu w Manchesterze analizował, czemu gałęzie odkształcają się lub rozdwajają, zamiast złamać wyraźnie w jednym kierunku. U dzieci często dzieje się podobnie: kości łamią się raczej wzdłuż, w dodatku uraz nie jest widoczny pod grubą na tym etapie życia okostną.

Struktura komórek w drewnie przypomina upakowane wzdłuż gałęzi słomki do picia. Oznacza to, że są one sztywniejsze wzdłuż niż na boki. Kiedy próbujesz je złamać, generujesz nacisk wzdłużny i poprzeczny. Powoduje to rozciąganie jednej i uciskanie drugiej strony gałęzi. Ciśnienie poprzeczne łatwo kruszy słomkopodobne struktury w lżejszych drewnach, powodując ich wyginanie. Z tego powodu można je wykorzystywać do wyplatania koszy. W gęstszym drewnie komórki mają grubsze ściany, dlatego przyłożenie siły spowoduje, że rozdzieli się ono na dwoje: niska wytrzymałość warstwy na rozciąganie w kierunku poprzecznym do włókien [ang. transverse tensile strength] skieruje pęknięcie wzdłuż. I rzeczywiście, żywe gałęzie nie łamią się czysto.

Ennos podkreśla, że gdy zapoznawał się z literaturą fachową, nikt nie potrafił podać przyczyn złamań zielonej gałązki. Wydaje się, że kryształy [hydroksyapatyty] są ułożone w kości w ten sam sposób – wzdłuż – jak kryształy w drewnie. Kości dorosłych zostają silnie zremodelowane: ulegają rozpuszczeniu i ponownemu ułożeniu, przez co kryształy są zorientowane w różnych kierunkach.

Na razie studium miało charakter teoretyczny. Teraz z przy pomocy chirurga ortopedy Brytyjczyk zamierza przetestować 3 rodzaje drewna: wierzbinę, orzech i jesion.

Ennos uważa drewno za materiał doskonały, lepszy do stali czy plastiku. Jak tłumaczy, układ komórek umożliwia transport wody wzdłuż gałęzi, a fakt, że przez to się rozdwajają, stanowi jedynie niewielki minus.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Grupa naukowców skupiona w Centre for Natural Material Innovation działającym na Wydziale Architektury Uniwersytetu w Cambridge twierdzi, że w ciągu 10 lat powstanie pierwszy drapacz chmur z... drewna. Architekci, biochemicy, chemicy, matematycy i inżynierowie uważają, że już wkrótce będziemy świadkami pierwszego wielkiego przełomu w strukturze budowli od czasu wynalezienia przed 150 laty wzmocnionego betonu i stali konstrukcyjnej.
      Do czasu pojawienia się CLT (drewno klejone warstwowo i krzyżowo) nie istniał materiał konstrukcyjny porównywalny ze stalą i wzmacnianym betonem. Jeśli chcieliśmy budować miasta i drapacze chmur, musieliśmy decydować się na te materiały z ich dobrymi i złymi stronami. Beton jest pięciokrotnie cięższy od drewna, co oznacza konieczność budowy bardziej masywnych fundamentów oraz podnosi koszty transportu. Produkcja betonu jest jednym z największych źródeł zanieczyszczenia atmosfery dwutlenkiem węgla i zużywa olbrzymie ilości zasobów. Beton jest – zaraz po wodzie – najczęściej używanym materiałem. Tearz mamy alternatywę i jest ona oparta na roślinach, mówi główny autor badań, doktor Michael Ramage.
      Wiele grup naukowych pracuje nad rozwiązaniami pozwalającymi zastąpić beton drewnem. Uczeni z Cambridge wierzą, że będą pierwszymi, którzy stworzą drewniany drapacz chmur.
      W samej tylko Anglii przez następnych 12 lat musi powstawać 340 000 nowych domów i mieszkań. Beton to materiał nieodnawialny. Ale drewno to jedyny materiał budowlany, który możemy hodować i którego wykorzystanie pozwala na pochłanianie dwutlenku węgla. Każda tona drewna wycofuje z atmosfery 1,8 tony dwutlenku węgla. Gdy sobie to przeliczymy, to możemy stwierdzić, że jeśli wszystkie nowe domy w Anglii byłyby budowane z drewna, to przechwycilibyśmy tyle CO2 ile jest wytwarzane przez 850 000 osób w ciągu 10 lat, stwierdza uczony.
      Oczywiście zastosowanie drewna jako głównego materiału konstrukcyjnego wymagałoby odpowiedniej gospodarki leśnej. Jednak, jak przekonuje Ramage, jest to do osiągnięcia. Już teraz uprawiane w sposób zrównoważony europejskie lasy wytwarzają tyle drewna, że w ciągu 7 sekund powstaje materiał potrzebny do wybudowania mieszkania z 3 sypialniami, a w ciągu 4 godzin rośnie ilość drewna wystarczająca do zbudowania 300-metrowego drapacza chmur. Lasy Kanady mogą zapewnić materiał do zbudowania domów dla miliarda ludzi, a przyrost materiału jest szybszy niż wycinka pod budowę domów, stwierdza naukowiec.
      Warto też przypomnieć, że w Kanadzie wybudowano już 18-piętrowy budynek skonstruowany w większości z drewna, a naukowcy uzyskali drewno mocniejsze od stali.


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Japońskiego Instytutu Leśnictwa i Badań nad Produktami Leśnymi opracowali napój alkoholowy na bazie drewna. Porównują jego właściwości do alkoholu dojrzewanego w beczkach. Wynalazcy mają nadzieję, że po znalezieniu partnera z prywatnego sektora ich produkt trafi na sklepowe półki w ciągu 3 lat.
      Zespół uchylił rąbka tajemnicy, wiadomo więc, że najpierw trzeba "przerobić" drewno na kremową pastę. Później dodaje się do niej drożdże i enzym. Ponieważ temperatury podczas procesu obróbki/fermentacji nie są wysokie, udaje się ponoć zachować specyficzny smak poszczególnych rodzajów drewna. Dotąd wyprodukowano trunki z cedru, brzozy i wiśni.
      Jak opowiadają Japończycy, z 4 kg cedru uzyskano 3,8 l cieczy o zawartości alkoholu rzędu ok. 15%. Odpowiada to mocy sake.
      Kengo Magara wyjaśnia, że jego zespół eksperymentował z warzoną i destylowaną wersją trunku i destylat wydaje się lepszy.
      W wywiadach udzielanych mediom naukowcy podkreślają, że fermentacja drewna jest już wykorzystywana do produkcji biopaliw. Te jednak zawierają toksyny i są pozbawione smaku. Nasza metoda sprawia, że [taki alkohol] nadaje się do picia. Ponieważ do rozkładu drewna nie wykorzystuje się ciepła ani kwasu siarkowego, ma on [przyjemny] drzewny smak.
      Myśleliśmy, że interesująco byłoby pokazać, że alkohol można wyprodukować z czegoś znajdującego się w otoczeniu, np. drzew. To projekt inspirowany marzeniami. W Japonii jest dużo drzew, mamy więc nadzieję, że ludzie będą się cieszyć drzewnymi trunkami z poszczególnych regionów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rozpoczynając atak na bakterie, bakteriofagi nakłuwają je za pomocą kurczliwego białka. Ponieważ jest ono mikroskopijne, długo nie wiedziano, jak działa i jest zbudowane. Teraz odkryto, że na jego czubku tkwi pojedynczy atom żelaza, utrzymywany w miejscu przez 6 aminokwasów.
      Biofizyk Petr Leiman z Politechniki Federalnej w Lozannie podkreśla, że sporo wiadomo o namnażaniu bakteriofagów, ale już nie o początkowych etapach zakażania ofiar. Stąd pomysł na eksperymenty z dwoma bakteriofagami P2 i Φ92, które atakują pałeczki okrężnicy (Escherichia coli) oraz bakterie z rodzaju Salmonella.
      Naukowcy odnaleźli w przeszłości gen odpowiedzialny za tworzenie białkowego "szpikulca" P2, teraz udało się to w odniesieniu do Φ92. W kolejnym etapie badań Szwajcarzy wyprodukowali oba białka i przekształcili je w kryształy. Dzięki temu do określenia budowy protein mogli się posłużyć krystalografią rentgenowską (promienie rentgenowskie ulegają dyfrakcji na kryształach, a wiązki ugięte rejestruje się za pomocą liczników, ewentualnie błony fotograficznej).
      Mimo że uważano, że krystalografia rozwieje wszelkie wątpliwości związane ze strukturą kurczliwego białka wirusów, tak się jednak nie stało. Podczas prób zrekonstruowania "szpikulca" na podstawie dyfraktogramu okazało się, że brakuje najważniejszego elementu - czubka. Akademicy zmodyfikowali więc gen bakteriofagów w taki sposób, by produkowana była tylko część białka stanowiąca czubek. Po kolejnej krystalografii rentgenowskiej określono wreszcie, jak wygląda i pod mikroskopem elektronowym wykonano zdjęcie dokumentujące przebieg nakłuwania błony zewnętrznej bakterii Gram-ujemnych.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Płomykówki zwyczajne (Tyto alba) polują niemal bezszelestnie. Udaje im się to, bo lecą bardzo wolno, przez co ograniczają liczbę machnięć skrzydłami. Wolny lot to zasługa specjalnej budowy i kształtu skrzydeł.
      Dr Thomas Bachmann z Uniwersytetu Technicznego w Darmstadt zbadał upierzenie tych sów oraz wykonał obrazowanie 3D ich kośćca. Wyniki swoich badań przedstawił na dorocznej konferencji Stowarzyszenia Biologii Integracyjnej i Porównawczej w Charleston.
      Płomykówki polują przeważnie w ciemności, dlatego polegają na informacjach akustycznych. Muszą latać cicho, by słyszeć przemieszczające się nornice i nie zaalarmować ofiary, że znajdują się gdzieś w pobliżu.
      Jedną z najważniejszych cech skrzydeł T. alba jest duża krzywizna. Zapewnia ona lepszą nośność. Przepływ powietrza nad górną powierzchnią skrzydła ulega przyspieszeniu, przez co spada ciśnienie. Skrzydło jest zasysane w górę, w kierunku niższego ciśnienia.
      Za sprawą delikatnej powierzchni zredukowaniu ulega hałas związany z tarciem pióra o pióro. Poza tym całe ciało sowy jest pokryte grubą warstwą piór. Płomykówka ma ich o wiele więcej niż ptak podobnej wielkości. Gęsto rozmieszczone pióra działają jak panele akustyczne, które pochłaniają wszystkie niechciane dźwięki.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Stopa najszybszych sprinterów jest zbudowana podobnie jak u gepardów czy greyhoundów. Kości z przodu są np. dłuższe niż u osób nieuprawiających biegów krótkodystansowych.
      Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii ustalili, że ich stawy skokowe górne obracają się inaczej w wyniku skrócenia ramienia momentu zgięcia podeszwowego (ang. plantarflexor moment arm, pfMA); pfMA stanowi miarę układu dźwigni.
      Amerykanie badali dwie 8-osobowe grupy. W jednej znajdowali się sprinterzy, którzy regularnie trenowali i brali udział w wyścigach. Druga miała być grupą kontrolną. Wszyscy biegacze trenowali nieprzerwanie od co najmniej 3 lat, u sześciu najlepszy czas w sprincie na 100 m wynosił od 10,5 do 11,1 s. Panom wykonano rezonans magnetyczny prawej stopy i kostki.
      Wyniki pokazały, że budowa stopy i kostki przedstawicieli obu grup nie jest taka sama. Sprinterzy mają znacznie dłuższe kości przodostopia i krótszy pfMA niż niesprinterzy - wyjaśnia Josh Baxter. Z podobnymi cechami można się spotkać także u zwierząt. Te przystosowane do szybkich biegów, takie jak gepard czy greyhound, mają długie przodostopie, krótsze pięty i proporcje stopy zapobiegające szybkim rotacjom stawów. Dla odmiany u zwierząt kopiących, np. kretów, budowa kończyn pozwala na działanie z dużą siłą.
      Jak napisali członkowie zespołu Baxtera w artykule opublikowanym na łamach Proceedings of the Royal Society B, ostatnie badania sprinterów i biegaczy długodystansowych sugerowały, że różnice w proporcjach stopy i pfMA odpowiadają poziomowi wydajności sprintu lub ekonomii biegu. Nie było jednak wiadomo, czy różnice dotyczące ramienia momentu mięśni zależą od zmienionych wzorców działania ścięgien, czy od zmian dotyczących środka rotacji stawu skokowego górnego. Wcześniej bazowano na założeniach dotyczących położenia środka stawu i zewnętrznym pomiarze geometrii kości, dlatego na wyniki mogła wpływać grubość tkanek miękkich. Przy wykorzystaniu MRI nie było już tego problemu.
      Krótszy pfMA u sprinterów okazał się raczej skutkiem położenia środka stawu, a nie wzorców poruszania ścięgna Achillesa. Dzięki modelowi komputerowemu naukowcy stwierdzili, że wzrastający stosunek długości przodo- do tyłostopia pozwala na zwiększenie pracy mięśni zgięcia podeszwowego, a tego właśnie oczekuje się w fazie przyspieszania po wystartowaniu w sprincie.
×
×
  • Create New...