[https://meltwater-apps-production.s3.amazonaws.com/uploads/images/55278eef35dc11c18485e630/blobid1_1509614578648.png]
Persbericht Wageningen University & Research, nr. 7 juni 2018
https://www.wur.nl/nl/nieuws-wur/Show/Hoe-vogels-in-zwermen-vliegen.htm
<http://link.email.dynect.net/link.php?DynEngagement=true&H=BjvWWE9aunwKSQefc4%2FvgWAV5NFmXNIiibdwfSYpapwCAhA%2BfD8oHTMs19TxRs2KVWKFD%2FDd2hyF0C1WOTtI7maLUwZRMgDDU28cYKklA171JwSc58YPxw%3D%3D&G=0&R=https%3A%2F%2Fwww.wur.nl%2Fnl%2Fnieuws-wur%2FShow%2FHoe-vogels-in-zwermen-vliegen.htm&I=20180607134354.0000002edeec%40mail6-88-usnbn1&X=MHwxMDQ2NzU4OjViMTkzNWEyMWMyYjIyYTZjODE1OTNhNjs%3D&S=qoy6re7WYqqBIH7IpphGa4xU6PwXNHrFUzAF8VBSUHU>
Hoe vogels in zwermen vliegen
Veel vissen zwemmen in scholen en vogels in zwermen. Zulk collectief gedrag
moet voortkomen uit de interactie tussen de dieren. Maar hoe dat werkt was
veelal onduidelijk. Nu komen twee Wageningse onderzoekers met een belangrijk
inzicht in het mechanisme hierachter. Marcel Workamp en collega’s ontwikkelden
een modelsysteem waarmee zij experimenteel aantonen dat zwermgedrag sterk wordt
gestuurd door wrijving.
Het modelsysteem dat promovendus Marcel Workamp en Joshua Dijksman aan
Wageningen University & Research in nauwe samenwerking met collega’s van North
Carolina State University (Raleigh, VS) ontwikkelden, is sterk geïnspireerd
door het arcadespel ‘air
hockey<http://link.email.dynect.net/link.php?DynEngagement=true&H=BjvWWE9aunwKSQefc4%2FvgWAV5NFmXNIiibdwfSYpapwCAhA%2BfD8oHTMs19TxRs2KVWKFD%2FDd2hyF0C1WOTtI7maLUwZRMgDDU28cYKklA171JwSc58YPxw%3D%3D&G=0&R=https%3A%2F%2Fnl.wikipedia.org%2Fwiki%2FAirhockey&I=20180607134354.0000002edeec%40mail6-88-usnbn1&X=MHwxMDQ2NzU4OjViMTkzNWEyMWMyYjIyYTZjODE1OTNhNjs%3D&S=1zZVeAaSfdMyFM6N5vd823qO084mZVdRk1gjAPW8Gn4>’.
Doordat continu lucht door gaatjes in de tafel wordt geperst, zweeft de ‘puck’
in air hockey (de vogel) zonder wrijving over de tafel. Om de puck voortstuwing
mee te geven maakten de onderzoekers kleine ventilatiekanalen in alle pucks,
zodanig dat de lucht vanaf de tafel elke puck spontaan eenzelfde draairichting
geeft. Deze rotatierichting was in het model tegen de wijzers van de klok in
ofwel linksom.
[https://meltwater-apps-production.s3.amazonaws.com/uploads/images/55278eef35dc11c18485e630/blobid7_1528378504478.png]
Figuur 1. Gemiddelde snelheden van twee (a), zeven (b) en 45 (c) linksom
draaiende pucks op de cirkelvormige tafel. Van links naar rechts verandert de
algehele richting van de pucks van met de klok mee naar tegen de klok in.
Deze simpele toevoeging reeds, leidt tot bijzonder collectief gedrag. Dijksman
en collega’s gebruiken een cirkelvormige tafel waarin een toenemend aantal
pucks is geplaatst die alle individueel tegen de klok in draaien. Met behulp
van beeldanalyse volgden zij nauwkeurig de positie van elke puck.
Wat blijkt? Als er maar weinig pucks zijn, botsen de pucks vooral met de
buitenwand. Dit leidt er toe dat de algehele beweging van de pucks ten opzichte
van de cirkelvormige tafel, met de klok mee is. Naarmate er meer deeltjes
(pucks) worden toegevoegd, gebeurt er iets opzienbarends: de gemeenschappelijke
bewegingsrichting van de pucks keert om. Ze bewegen met z’n alle tegen de klok
in (zie figuren).
Collectief gedrag door interacties
Dit collectieve gedrag ontstaat door botsingen tussen de deeltjes, waarbij ze
de energie van hun rotatie inwisselen voor bewegingsenergie. Deze uitwisseling
kan alleen plaatsvinden als er voldoende wrijving is tussen de deeltjes.
Immers, dan is de uitwisseling van energie het grootste.
Onderlinge wrijving versterkt collectief gedrag
Om de wrijving tussen de pucks verder te verhogen maakte het onderzoeksteam met
3D-printen kleine ‘oortjes’ op de pucks. Op die manier konden zij het
collectieve gedrag versterken. Zo blijkt dat het aantal deeltjes dat nodig is
om de verandering van de bewegingsrichting te bewerkstelligen, sterk af te
nemen door het toevoegen van de oortjes. Zonder de wrijvingsverhogende oortjes
waren er meer pucks nodig om de gezamenlijke bewegingsrichting om te keren.
Geldig voor vogels, vissen en gassen
De observaties tonen aan dat individuele deeltjes in het model, vogels in
zwermen of vissen in scholen, op basis van enkel hun onderlinge wrijving
zwermgedrag vertonen, dus ook zonder elkaar te ‘zien’. Frappant is dat de
actieve deeltjes zich ook houden aan de wetten die gelden voor passieve,
moleculaire gasdeeltjes in een gaswolk, waar de deeltjes, gestuurd door de
temperatuur, ook een collectief gedrag vertonen. Het modelsysteem van Dijksman
laat dus zien dat je met weinig ingrediënten al goed controleerbaar collectief
gedrag kunt realiseren. Het onderzoek is daarmee niet alleen relevant voor het
begrip van zwermgedrag in dieren, maar ook voor het ontwikkelen van nieuwe
materialen waarin de activiteit van individuele deeltjes tot nieuwe
materiaaleigenschappen kan leiden.
Publicatie in Soft Matter
Symmetry-reversals in chiral active matter. Marcel Workamp, Gustavo Ramirez,
Karen E. Daniels and Joshua A. Dijksman, Soft Matter, juni 2018.
http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2018/SM/C8SM00402A#!divAbstract<http://link.email.dynect.net/link.php?DynEngagement=true&H=BjvWWE9aunwKSQefc4%2FvgWAV5NFmXNIiibdwfSYpapwCAhA%2BfD8oHTMs19TxRs2KVWKFD%2FDd2hyF0C1WOTtI7maLUwZRMgDDU28cYKklA171JwSc58YPxw%3D%3D&G=0&R=http%3A%2F%2Fpubs.rsc.org%2Fen%2FContent%2FArticleLanding%2F2018%2FSM%2FC8SM00402A%23%21divAbstract&I=20180607134354.0000002edeec%40mail6-88-usnbn1&X=MHwxMDQ2NzU4OjViMTkzNWEyMWMyYjIyYTZjODE1OTNhNjs%3D&S=04renZMC4_jM_L9af8Un2jh5Wxakdn4HLSKY4N2DtCs>
NOOT VOOR DE REDACTIE
Meer informatie bij Joshua Dijksman, Physical Chemistry and Soft Matter,
Wageningen University & Research, tel. 0317 482 094,
joshua.dijksman@xxxxxx<mailto:joshua.dijksman@xxxxxx> of via Jac Niessen,
wetenschapsvoorlichter WUR, tel. 0317 485003,
jac.niessen@xxxxxx<mailto:jac.niessen@xxxxxx>.
Link naar video:
https://www.dropbox.com/s/ifdvzhvy4a51wdh/MovieParticleDynamics.mp4?dl=0<http://link.email.dynect.net/link.php?DynEngagement=true&H=BjvWWE9aunwKSQefc4%2FvgWAV5NFmXNIiibdwfSYpapwCAhA%2BfD8oHTMs19TxRs2KVWKFD%2FDd2hyF0C1WOTtI7maLUwZRMgDDU28cYKklA171JwSc58YPxw%3D%3D&G=0&R=https%3A%2F%2Fwww.dropbox.com%2Fs%2Fifdvzhvy4a51wdh%2FMovieParticleDynamics.mp4%3Fdl%3D0&I=20180607134354.0000002edeec%40mail6-88-usnbn1&X=MHwxMDQ2NzU4OjViMTkzNWEyMWMyYjIyYTZjODE1OTNhNjs%3D&S=0ox3o4iMfDOnYm8HDoTnvP1j-9BLiDKcfVx56GhnuA8>
In 2018 bestaat Wageningen University & Research 100 jaar. Vanuit de missie ‘To
explore the potential of nature to improve the quality of life’ combineren wij
fundamentele en toegepaste kennis om bij te dragen aan het oplossen van
belangrijke vragen in het domein van gezonde voeding en leefomgeving. Onze
6.500 medewerkers en 12.000 studenten laten zich met open en nieuwsgierige blik
inspireren door natuur, maatschappij en technologie. Inspiratie die ons al een
eeuw in staat stelt om te verwonderen, kennis te ontwikkelen en deze wereldwijd
toe te passen; oftewel 100 years Wageningen Wisdom & Wonder.
www.wur.nl<http://www.wur.nl>
[https://meltwater-apps-production.s3.amazonaws.com/uploads/images/55278eef35dc11c18485e630/blobid5_1528378131411.jpg]
Figuur 2. Overzichtsfoto van de experimenten met draaiende pucks.
Attachment:
047_20180607_photo_ModelwithPucks_1400x1000.jpg
Description: 047_20180607_photo_ModelwithPucks_1400x1000.jpg
