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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E5 - Interacción con el Medio (Aire, Agua, Suelo Granular)
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:3295
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Marco de interacción mecánica con el medio
¿Qué fuerzas adicionales a la gravedad introduce el medio físico?
Grupo 2: Grupo 2: Resistencia aerodinámica en aire
¿Cómo limita el aire la velocidad de carrera?
Grupo 3: Grupo 3: Resistencias y flotación en agua
¿Qué fuerzas del agua resisten y alivian el movimiento del nadador?
Grupo 4: Grupo 4: Resistencia en suelo granular
¿Cómo dependen las fuerzas resistivas del hundimiento y movimiento del pie?
Grupo 5: Grupo 5: Régimen viscoso–inercial en natación
¿Cuándo domina la viscosidad y cuándo la inercia del agua?
Grupo 6: Grupo 6: Eficiencia de la propulsión oscilatoria
¿Cómo determinan frecuencia, amplitud y velocidad la eficiencia propulsiva?
Grupo 7: Grupo 7: Fricción del pelaje y escala corporal
¿Cómo modifica el pelaje la resistencia acuática según el tamaño del mamífero?
Grupo 8: Grupo 8: Resistencia total y costo locomotor
¿Cómo se integran los mecanismos del medio en la limitación o costo del movimiento?
ID:1122
Grupo 1: Grupo 1: Marco de interacción mecánica con el medio
Descripción
¿Qué fuerzas adicionales a la gravedad introduce el medio físico?
Pregunta clave: ¿Qué fuerzas adicionales a la gravedad introduce el medio físico?
La interacción del mamífero con su medio físico —el aire, el agua o un suelo granular como la arena o la tierra suelta— determina fuerzas resistivas y propulsoras adicionales a las que ya ejerce la gravedad sobre el cuerpo. Con esto se completa el cuadro de fuerzas resistivas y propulsoras adicionales a la gravedad con el que se abrió esta descripción de la interacción del mamífero con su medio físico. Cada uno de estos tres medios impone su propio tipo de resistencia al movimiento del animal. Al mismo tiempo, el agua también empuja el cuerpo del animal hacia arriba con una fuerza igual al peso del volumen de agua que el cuerpo desplaza, y ese empuje reduce el esfuerzo que el animal necesita hacer contra la gravedad mientras nada. La resistencia viscosa del agua, mencionada en el caso de la natación, no domina por igual en todos los mamíferos acuáticos: un número adimensional que compara la importancia de las fuerzas inerciales del agua en movimiento frente a las fuerzas viscosas que la frenan distingue dos regímenes distintos.
ID:5879
Grupo 2: Grupo 2: Resistencia aerodinámica en aire
Descripción
¿Cómo limita el aire la velocidad de carrera?
Pregunta clave: ¿Cómo limita el aire la velocidad de carrera?
En el aire, la resistencia aerodinámica que el medio opone al cuerpo del animal crece con el cuadrado de su velocidad de desplazamiento, de modo que duplicar la velocidad multiplica por cuatro esa resistencia. En los mamíferos que alcanzan las velocidades más altas, como el guepardo o el galgo, esta resistencia aerodinámica puede convertirse en el factor que finalmente limita cuánto más rápido pueden correr. En un suelo granular como la arena o la tierra suelta, los mamíferos excavadores y los que caminan sobre terreno blando experimentan fuerzas resistivas que crecen tanto con la profundidad a la que el pie penetra en el sustrato como con la velocidad a la que el pie se mueve dentro de él, de modo que un pie que se hunde más profundo o que se mueve más rápido dentro del sustrato encuentra más resistencia. La interacción del mamífero con su medio físico —el aire, el agua o un suelo granular como la arena o la tierra suelta— determina fuerzas resistivas y propulsoras adicionales a las que ya ejerce la gravedad sobre el cuerpo. En el agua, dos formas distintas de resistencia limitan la velocidad del animal: la resistencia viscosa, que el agua opone al deslizamiento del cuerpo a través de ella, y la resistencia de ola, que aparece cuando el cuerpo genera ondas en la superficie del agua al desplazarse.
ID:5880
Grupo 3: Grupo 3: Resistencias y flotación en agua
Descripción
¿Qué fuerzas del agua resisten y alivian el movimiento del nadador?
Pregunta clave: ¿Qué fuerzas del agua resisten y alivian el movimiento del nadador?
En el agua, dos formas distintas de resistencia limitan la velocidad del animal: la resistencia viscosa, que el agua opone al deslizamiento del cuerpo a través de ella, y la resistencia de ola, que aparece cuando el cuerpo genera ondas en la superficie del agua al desplazarse. La resistencia viscosa del agua, mencionada en el caso de la natación, no domina por igual en todos los mamíferos acuáticos: un número adimensional que compara la importancia de las fuerzas inerciales del agua en movimiento frente a las fuerzas viscosas que la frenan distingue dos regímenes distintos. Al mismo tiempo, el agua también empuja el cuerpo del animal hacia arriba con una fuerza igual al peso del volumen de agua que el cuerpo desplaza, y ese empuje reduce el esfuerzo que el animal necesita hacer contra la gravedad mientras nada. En los mamíferos acuáticos pequeños domina el régimen viscoso, en el que la resistencia viscosa predomina sobre la inercial; en los mamíferos acuáticos grandes que nadan, en cambio, domina el régimen turbulento, en el que la inercia del agua en movimiento predomina sobre la viscosidad. En los mamíferos semiacuáticos de tamaño pequeño, como la nutria o el castor, se suma además a estas resistencias del agua un mecanismo adicional: la fricción entre el pelaje del animal y el agua que lo rodea desempeña un papel importante en la resistencia total que el animal enfrenta al nadar, un papel que en los mamíferos acuáticos grandes, con menos pelo relativo a su tamaño, resulta comparativamente menos relevante.
ID:5881
Grupo 4: Grupo 4: Resistencia en suelo granular
Descripción
¿Cómo dependen las fuerzas resistivas del hundimiento y movimiento del pie?
Pregunta clave: ¿Cómo dependen las fuerzas resistivas del hundimiento y movimiento del pie?
En un suelo granular como la arena o la tierra suelta, los mamíferos excavadores y los que caminan sobre terreno blando experimentan fuerzas resistivas que crecen tanto con la profundidad a la que el pie penetra en el sustrato como con la velocidad a la que el pie se mueve dentro de él, de modo que un pie que se hunde más profundo o que se mueve más rápido dentro del sustrato encuentra más resistencia. La interacción del mamífero con su medio físico —el aire, el agua o un suelo granular como la arena o la tierra suelta— determina fuerzas resistivas y propulsoras adicionales a las que ya ejerce la gravedad sobre el cuerpo. Dentro de ese mismo contexto de la natación, otro número adimensional, que relaciona la frecuencia y la amplitud del movimiento propulsivo del animal con su velocidad de avance, describe qué tan eficiente resulta esa propulsión: existe una combinación de frecuencia, amplitud y velocidad que maximiza la eficiencia propulsiva, y los mamíferos acuáticos que se alejan mucho de esa combinación nadan de forma comparativamente más costosa.
ID:5882
Grupo 5: Grupo 5: Régimen viscoso–inercial en natación
Descripción
¿Cuándo domina la viscosidad y cuándo la inercia del agua?
Pregunta clave: ¿Cuándo domina la viscosidad y cuándo la inercia del agua?
En los mamíferos acuáticos pequeños domina el régimen viscoso, en el que la resistencia viscosa predomina sobre la inercial; en los mamíferos acuáticos grandes que nadan, en cambio, domina el régimen turbulento, en el que la inercia del agua en movimiento predomina sobre la viscosidad. La resistencia viscosa del agua, mencionada en el caso de la natación, no domina por igual en todos los mamíferos acuáticos: un número adimensional que compara la importancia de las fuerzas inerciales del agua en movimiento frente a las fuerzas viscosas que la frenan distingue dos regímenes distintos. En los mamíferos semiacuáticos de tamaño pequeño, como la nutria o el castor, se suma además a estas resistencias del agua un mecanismo adicional: la fricción entre el pelaje del animal y el agua que lo rodea desempeña un papel importante en la resistencia total que el animal enfrenta al nadar, un papel que en los mamíferos acuáticos grandes, con menos pelo relativo a su tamaño, resulta comparativamente menos relevante. Dentro de ese mismo contexto de la natación, otro número adimensional, que relaciona la frecuencia y la amplitud del movimiento propulsivo del animal con su velocidad de avance, describe qué tan eficiente resulta esa propulsión: existe una combinación de frecuencia, amplitud y velocidad que maximiza la eficiencia propulsiva, y los mamíferos acuáticos que se alejan mucho de esa combinación nadan de forma comparativamente más costosa. En un suelo granular como la arena o la tierra suelta, los mamíferos excavadores y los que caminan sobre terreno blando experimentan fuerzas resistivas que crecen tanto con la profundidad a la que el pie penetra en el sustrato como con la velocidad a la que el pie se mueve dentro de él, de modo que un pie que se hunde más profundo o que se mueve más rápido dentro del sustrato encuentra más resistencia.
ID:5883
Grupo 6: Grupo 6: Eficiencia de la propulsión oscilatoria
Descripción
¿Cómo determinan frecuencia, amplitud y velocidad la eficiencia propulsiva?
Pregunta clave: ¿Cómo determinan frecuencia, amplitud y velocidad la eficiencia propulsiva?
Dentro de ese mismo contexto de la natación, otro número adimensional, que relaciona la frecuencia y la amplitud del movimiento propulsivo del animal con su velocidad de avance, describe qué tan eficiente resulta esa propulsión: existe una combinación de frecuencia, amplitud y velocidad que maximiza la eficiencia propulsiva, y los mamíferos acuáticos que se alejan mucho de esa combinación nadan de forma comparativamente más costosa. La resistencia viscosa del agua, mencionada en el caso de la natación, no domina por igual en todos los mamíferos acuáticos: un número adimensional que compara la importancia de las fuerzas inerciales del agua en movimiento frente a las fuerzas viscosas que la frenan distingue dos regímenes distintos.
ID:5884
Grupo 7: Grupo 7: Fricción del pelaje y escala corporal
Descripción
¿Cómo modifica el pelaje la resistencia acuática según el tamaño del mamífero?
Pregunta clave: ¿Cómo modifica el pelaje la resistencia acuática según el tamaño del mamífero?
En los mamíferos semiacuáticos de tamaño pequeño, como la nutria o el castor, se suma además a estas resistencias del agua un mecanismo adicional: la fricción entre el pelaje del animal y el agua que lo rodea desempeña un papel importante en la resistencia total que el animal enfrenta al nadar, un papel que en los mamíferos acuáticos grandes, con menos pelo relativo a su tamaño, resulta comparativamente menos relevante. La resistencia viscosa del agua, mencionada en el caso de la natación, no domina por igual en todos los mamíferos acuáticos: un número adimensional que compara la importancia de las fuerzas inerciales del agua en movimiento frente a las fuerzas viscosas que la frenan distingue dos regímenes distintos. En los mamíferos acuáticos pequeños domina el régimen viscoso, en el que la resistencia viscosa predomina sobre la inercial; en los mamíferos acuáticos grandes que nadan, en cambio, domina el régimen turbulento, en el que la inercia del agua en movimiento predomina sobre la viscosidad.
ID:5885
Grupo 8: Grupo 8: Resistencia total y costo locomotor
Descripción
¿Cómo se integran los mecanismos del medio en la limitación o costo del movimiento?
Pregunta clave: ¿Cómo se integran los mecanismos del medio en la limitación o costo del movimiento?
La interacción del mamífero con su medio físico —el aire, el agua o un suelo granular como la arena o la tierra suelta— determina fuerzas resistivas y propulsoras adicionales a las que ya ejerce la gravedad sobre el cuerpo. En el aire, la resistencia aerodinámica que el medio opone al cuerpo del animal crece con el cuadrado de su velocidad de desplazamiento, de modo que duplicar la velocidad multiplica por cuatro esa resistencia. Con esto se completa el cuadro de fuerzas resistivas y propulsoras adicionales a la gravedad con el que se abrió esta descripción de la interacción del mamífero con su medio físico. En un suelo granular como la arena o la tierra suelta, los mamíferos excavadores y los que caminan sobre terreno blando experimentan fuerzas resistivas que crecen tanto con la profundidad a la que el pie penetra en el sustrato como con la velocidad a la que el pie se mueve dentro de él, de modo que un pie que se hunde más profundo o que se mueve más rápido dentro del sustrato encuentra más resistencia. La resistencia viscosa del agua, mencionada en el caso de la natación, no domina por igual en todos los mamíferos acuáticos: un número adimensional que compara la importancia de las fuerzas inerciales del agua en movimiento frente a las fuerzas viscosas que la frenan distingue dos regímenes distintos.
ID:5886