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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Roboter läuft wie ein Insekt über Wasser |
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| | | Das Geheimnis des über das Wasser Laufens ist geklärt - zumindest was ein winziges Insekt angeht: den Wasserläufer. Dessen Technik hat die Wissenschaft lange vor Rätsel gestellt, nun haben US-Forscher die Lösung gefunden, die zudem Parallelen zur Fortbewegung etwa von Vögeln oder Fischen zeigt. Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftler auch gleich einer eingehenden Prüfung unterzogen - und einen Roboter gebaut, der mit derselben Lauftechnik wie sein Vorbild aus dem Insektenreich über das Wasser schreitet. |
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Der "Robostrider" bewege sich zwar nicht so elegant wie sein natürliches Vorbild, der Wasserläufer. Er nutze aber dieselbe Lauftechnik, indem er mit seinen Beinen Strudel unter der Wasseroberfläche erzeuge, berichten die Forscher vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in der aktuellen Coverstory des Fachmagazins "Nature".
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Wasserläufer: Rätsel um Fortbewegung |
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Die zu den Wanzen gehörenden Wasserläufer (Familie Gerridae) sind zwischen acht bis zehn Millimeter groß und leben auf Seen, Bächen und auch auf dem Meer. Die Oberflächenspannung des Wassers und Wasser abstoßende Haare auf ihren langen Beinen sorgen dafür, dass die Insekten im Stillstand nicht untergehen.
Wie sie allerdings über die Wasseroberfläche laufen, war Experten bislang ein Rätsel. Einige nahmen an, dass sie kleine Oberflächenwellen erzeugen, um sich vorwärts zu bewegen. Diese Annahme erklärt aber nicht, wieso auch junge Tiere auf dem Wasser laufen können - denn sie können ihre Beine noch gar nicht schnell genug bewegen, um Wellen zu erzeugen.
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High-Speed-Aufnahmen enthüllten das Geheimnis |
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Grundlage für des Rätsels Lösung und den Bau des Roboters waren High-Speed-Aufnahmen der Wasserläufer, welche die Wissenschaftler mit einer hochauflösenden Kamera auf einer gefärbten Wasseroberfläche machten.
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Strudel unter der Wasseroberfläche |
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Dabei entdeckten die Forscher, dass die kleinen Insekten mit dem lateinischen Namen Gerris remigis unter der Wasseroberfläche mit ihren Beinen kleine rückwärtige Strudel erzeugen, um sich auf dem Wasser zu bewegen.
Das mittlere der drei Beinpaare fungiere dabei wie die Ruder eines Bootes. Die Bewegungsenergie dieser Strudel treibe die Tiere vorwärts, berichten David Hu und seine Mitarbeiter vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge.
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Experte: Simple Anwendung von Newtons Gesetz |
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Die Ergebnisse der MIT-Forscher helfen darüber hinaus, "ein geschlosseneres Bild der Fortbewegung von Tieren zu bilden", schreibt Michael Dickinson vom California Institute of Technology in Pasadena in einem ebenfalls in "Nature" erschienenen begleitenden Kommentar.
Denn vieles daran gehe auf eine simple Anwendung von Newtons drittem Gesetz zurück: Um sich vorwärts zu bewegen, müssen Tiere irgendetwas nach hinten stoßen. Was dieses etwas genau ist, das hängt natürlich von der Form der Fortbewegung ab.
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Der Artikel "How to walk on water" von Michael Dickinson ist in derselben Ausgabe von "Nature", Seiten 621-622 erschienen. |
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Ähnlich der Fortbewegung von Vögeln und Fischen |
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Bei großen Landtieren sei dies der feste Untergrund, so Dickinson, gegen den sie sich stemmen und so Kräfte erzeugen, die in die entgegengesetzte Richtung wirken.
Bei ihren schwimmenden und fliegenden Kollegen dagegen ist die Sachlage etwas komplizierter, da sie sich (vom physikalischen Standpunkt aus betrachtet) gegen eine Flüssigkeit vorankämpfen müssen.
Auch hier entstehen aber, wie man heute dank Studien weiß, in der Flüssigkeit Strudel durch die Bewegung von Flügeln oder Flossen. Das Laufen auf dem Wasser ähnle damit der Fortbewegung von Vögeln, Fledermäusen oder Fischen, schreibt Dickinson.
Bild rechts: Der künstliche Wasserläufer und sein natürliches Vorbild. Der weiße Balken markiert einen Zentimeter.
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"Robostrider" aus leichtem Aluminium |
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Die Forscher haben im Übrigen ihre Ergebnisse auch gleich in die Tat umgesetzt und den erwähnten "Robostrider" konstruiert, der mit derselben Technik über das Wasser läuft: Der künstliche Wasserläufer ist mit neun Zentimetern rund zehn Mal so lang wie sein Vorbild. Seine Beine weisen Wasser ab, und sein Körper besteht zum Großteil aus leichtem Aluminium.
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Mehr zum Thema Fortbewegung in science.ORF.at:
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01.01.2010 |
