Locomoção

@article{garrod1874animal,
    author = "GARROD, A. H.",
    title = "Animal Locomotion; or, Walking, Swimming, and Flying",
    year = "1874",
    journal = "Nature",
    url = "https://doi.org/10.1038/009221a0",
    doi = "10.1038/009221a0",
    number = "221",
    openalex = "W1993018585",
    pages = "221-222",
    volume = "9"
}

@article{orton1913the18,
    author = "Orton, J. H",
    title = "Os mecanismos ciliares na brânquia e o modo de alimentação em Amphioxus, Ascidians e Solenomyo togato",
    year = "1913",
    journal = "Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom, v. 10, p. 19-49",
    note = "talkorigins_source = {true}; raw_reference = {Orton, J. H., 1913, Os mecanismos ciliares na brânquia e o modo de alimentação em Amphioxus, Ascidians e Solenomyo togato: Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom, v. 10, p. 19-49.}"
}

@article{gray1936studies8,
    author = "Gray, J",
    title = "Estudos em locomoção animal VI. Os poderes propulsivos do golfinho",
    year = "1936",
    journal = "Journal of Experimental Biology, v. 13, p. 192-199",
    note = "talkorigins_source = {true}; raw_reference = {Gray, J., 1936, Estudos em locomoção animal VI. Os poderes propulsivos do golfinho: Journal of Experimental Biology, v. 13, p. 192-199.}"
}

@article{harris1936the12,
    author = "Harris, J. E",
    title = "O papel das nadadeiras no equilíbrio do peixe nadador I. Testes em túnel de vento em um modelo de Mustelus canis (Mitchill)",
    year = "1936",
    journal = "Journal of Experimental Biology, v. 13, p. 476-493",
    note = "talkorigins_source = {true}; raw_reference = {Harris, J. E., 1936, O papel das nadadeiras no equilíbrio do peixe nadador I. Testes em túnel de vento em um modelo de Mustelus canis (Mitchill): Journal of Experimental Biology, v. 13, p. 476-493.}"
}

@article{harris1938the13,
    author = "Harris, J. E",
    title = "O papel das nadadeiras no equilíbrio do peixe nadador II. O papel das nadadeiras pélvicas",
    year = "1938",
    journal = "Journal of Experimental Biology, v. 13, p. 476-493",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Harris, J. E., 1938, O papel das nadadeiras no equilíbrio do peixe nadador II. O papel das nadadeiras pélvicas: Journal of Experimental Biology, v. 13, p. 476-493.}"
}

Resumo O nado de animais longos como cobras, enguias e vermes marinhos é idealizado considerando o equilíbrio de um cilindro flexível imerso em água quando ondas de flexão de amplitude constante viajam por ele a velocidade constante. A força de cada elemento do cilindro é assumida ser a mesma que atuaria sobre um elemento correspondente de um cilindro longo e reto movendo-se à mesma velocidade e inclinação em relação à direção do movimento. Dados aerodinâmicos relevantes para cilindros lisos são primeiro generalizados para torná-los aplicáveis a uma ampla faixa de velocidade e diâmetro do cilindro. As fórmulas assim obtidas são aplicadas ao animal idealizado e uma conexão estabelecida entre B/λ, V/U e R1. Aqui B e λ são a amplitude e o comprimento de onda, V a velocidade atingida quando a onda é propagada com velocidade U, R1 é o número de Reynolds Udρ/μ, onde d é o diâmetro do cilindro, ρ e μ são a densidade e a viscosidade da água. Os resultados do cálculo são comparados com as fotografias de James Gray de uma cobra nadando e uma sanguessuga. A amplitude das ondas que produzem a maior velocidade de avanço para uma dada saída de energia é calculada e encontrada, no caso da cobra, ser muito próxima àquela revelada pelas fotografias. Cálculos similares usando fórmulas de força aplicáveis a cilindros rugosos resultam em dados que diferem dos de cilindros lisos no sentido de que, quando a rugosidade é suficientemente grande e tem um certo caráter direcional, a propulsão pode ser alcançada por uma onda de flexão que é propagada para frente em vez de para trás. As fotografias de Gray de um verme marinho mostram que este método notável de propulsão de fato ocorre no mundo animal.

@article{doi101098rspa19520159,
    author = "Taylor, Geoffrey Ingram",
    title = "Análise do nado de animais longos e estreitos",
    year = "1952",
    journal = "Proceedings of the Royal Society of London A Mathematical and Physical Sciences",
    abstract = "Resumo O nado de animais longos como cobras, enguias e vermes marinhos é idealizado considerando o equilíbrio de um cilindro flexível imerso em água quando ondas de flexão de amplitude constante viajam por ele a velocidade constante. A força de cada elemento do cilindro é assumida ser a mesma que atuaria sobre um elemento correspondente de um cilindro longo e reto movendo-se à mesma velocidade e inclinação em relação à direção do movimento. Dados aerodinâmicos relevantes para cilindros lisos são primeiro generalizados para torná-los aplicáveis a uma ampla faixa de velocidade e diâmetro do cilindro. As fórmulas assim obtidas são aplicadas ao animal idealizado e uma conexão estabelecida entre B/λ, V/U e R1. Aqui B e λ são a amplitude e o comprimento de onda, V a velocidade atingida quando a onda é propagada com velocidade U, R1 é o número de Reynolds Udρ/μ, onde d é o diâmetro do cilindro, ρ e μ são a densidade e a viscosidade da água. Os resultados do cálculo são comparados com as fotografias de James Gray de uma cobra nadando e uma sanguessuga. A amplitude das ondas que produzem a maior velocidade de avanço para uma dada saída de energia é calculada e encontrada, no caso da cobra, ser muito próxima àquela revelada pelas fotografias. Cálculos similares usando fórmulas de força aplicáveis a cilindros rugosos resultam em dados que diferem dos de cilindros lisos no sentido de que, quando a rugosidade é suficientemente grande e tem um certo caráter direcional, a propulsão pode ser alcançada por uma onda de flexão que é propagada para frente em vez de para trás. As fotografias de Gray de um verme marinho mostram que este método notável de propulsão de fato ocorre no mundo animal.",
    url = "https://doi.org/10.1098/rspa.1952.0159",
    doi = "10.1098/rspa.1952.0159",
    openalex = "W2008949258"
}

O artigo busca determinar quais movimentos oscilatórios transversais um peixe delgado pode realizar que lhe proporcionem uma alta eficiência propulsora de Froude, $\frac{\hbox{(velocidade para frente)} \times \hbox{(empuxo disponível para superar o arrasto de atrito)}} {\hbox {(trabalho realizado para produzir tanto o empuxo quanto o rastro de vórtice)}}.$ O procedimento recomendado é que o peixe transmita uma onda ao longo do seu corpo a uma velocidade de cerca de $\frac {5} {4}$ da velocidade de nado desejada, com a amplitude aumentando de zero na porção frontal até um máximo na cauda, cuja envergadura deve exceder um certo valor crítico, e a forma de onda incluindo tanto uma fase positiva quanto uma fase negativa, de modo que o recuo angular seja minimizado. O Apêndice fornece uma revisão da teoria do corpo delgado para corpos deformáveis.

@article{doi101017s0022112060001110,
    author = "Lighthill, M. J.",
    title = "Nota sobre o nado de peixes delgados",
    year = "1960",
    journal = "Journal of Fluid Mechanics",
    abstract = "O artigo busca determinar quais movimentos oscilatórios transversais um peixe delgado pode realizar que lhe proporcionem uma alta eficiência propulsora de Froude, $\frac{\hbox{(velocidade para frente)} \times \hbox{(empuxo disponível para superar o arrasto de atrito)}} {\hbox {(trabalho realizado para produzir tanto o empuxo quanto o rastro de vórtice)}}.$ O procedimento recomendado é que o peixe transmita uma onda ao longo do seu corpo a uma velocidade de cerca de $\frac {5} {4}$ da velocidade de nado desejada, com a amplitude aumentando de zero na porção frontal até um máximo na cauda, cuja envergadura deve exceder um certo valor crítico, e a forma de onda incluindo tanto uma fase positiva quanto uma fase negativa, de modo que o recuo angular seja minimizado. O Apêndice fornece uma revisão da teoria do corpo delgado para corpos deformáveis.",
    url = "https://doi.org/10.1017/s0022112060001110",
    doi = "10.1017/s0022112060001110",
    openalex = "W2014546372"
}

Resumo A teoria do corpo alongado das forças reativas sobre um peixe se movendo na água (isto é, forças resultantes da inércia dos movimentos de água associados) é estendida de modo que uma previsão da força reativa instantânea entre o peixe e a água é obtida para movimentos de peixe de amplitude arbitrária, regulares ou irregulares (§2). Uma aplicação preliminar da teoria ao equilíbrio da empuxo reativo e do arrasto resistivo no nado carangiforme regular de peixes com caudas esguias é feita (§3). A comparação com dados (Bainbridge 1963) sobre o dace Leuciscus sugere que uma característica importante desse equilíbrio pode ser um aumento substancial do arrasto para tais peixes quando os movimentos de nado começam, um aumento aqui interpretado em termos de um mecanismo de afinamento da camada limite sugerido inicialmente pelo Dr. Quentin Bone.

@article{doi101098rspb19710085,
    author = "Lighthill, M. J.",
    title = "Large-amplitude elongated-body theory of fish locomotion",
    year = "1971",
    journal = "Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences",
    abstract = "Resumo A teoria do corpo alongado das forças reativas sobre um peixe se movendo na água (isto é, forças resultantes da inércia dos movimentos de água associados) é estendida de modo que uma previsão da força reativa instantânea entre o peixe e a água é obtida para movimentos de peixe de amplitude arbitrária, regulares ou irregulares (§2). Uma aplicação preliminar da teoria ao equilíbrio da empuxo reativo e do arrasto resistivo no nado carangiforme regular de peixes com caudas esguias é feita (§3). A comparação com dados (Bainbridge 1963) sobre o dace Leuciscus sugere que uma característica importante desse equilíbrio pode ser um aumento substancial do arrasto para tais peixes quando os movimentos de nado começam, um aumento aqui interpretado em termos de um mecanismo de afinamento da camada limite sugerido inicialmente pelo Dr. Quentin Bone.",
    url = "https://doi.org/10.1098/rspb.1971.0085",
    doi = "10.1098/rspb.1971.0085",
    openalex = "W2032519784",
    references = "openalexw3209569680"
}

@article{webb1973the23,
    author = "Webb, J. E",
    title = "O papel do notocorda na natação para frente e para trás e na escavação no anfioxo Branchiostoma lanceolatum",
    year = "1973",
    journal = "Journal of Zoology, Londres, v. 170, p. 325-338",
    note = "talkorigins_source = {true}; raw_reference = {Webb, J. E., 1973, O papel do notocorda na natação para frente e para trás e na escavação no anfioxo Branchiostoma lanceolatum: Journal of Zoology, Londres, v. 170, p. 325-338.}"
}

@inproceedings{mackie1974branchial15,
    author = "Mackie, G. O. e Paul, D. H. e Singla, C. M. e Sleigh, M. A. e Williams, D. E",
    title = "Inervação branquial e controle de cílios no ascídia Corella",
    year = "1974",
    booktitle = "Proceedings of the Royal Society, London B, v. 187, p. 1-35",
    note = "talkorigins_source = {true}; raw_reference = {Mackie, G. O., Paul, D. H., Singla, C. M., Sleigh, M. A., e Williams, D. E., 1974, Inervação branquial e controle de cílios no ascídia Corella: Proceedings of the Royal Society, London B, v. 187, p. 1-35.}"
}

@misc{blight1976undulatory2,
    author = "Blight, A. R",
    title = "Natação ondulatória com e sem ondas de contração",
    year = "1976",
    howpublished = "Nature, v. 264, p. 352-354",
    note = "talkorigins_source = {true}; raw_reference = {Blight, A. R., 1976, Natação ondulatória com e sem ondas de contração: Nature, v. 264, p. 352-354.}"
}

@article{webb1976a24,
    author = "Webb, J. E",
    title = "Uma Revisão da Natação em Amphioxus, em Spencer Davies, P., ed., Perspectivas em Biologia Experimental, 1 de Zoologia, Atas da Reunião do Quinquagésimo Aniversário da Sociedade de Biologia Experimental",
    year = "1976",
    journal = "Oxford, Pergamon, v. 1, p. 447-454",
    note = "talkorigins_source = {true}; raw_reference = {Webb, J. E., 1976, Uma Revisão da Natação em Amphioxus, em Spencer Davies, P., ed., Perspectivas em Biologia Experimental, 1 de Zoologia, Atas da Reunião do Quinquagésimo Aniversário da Sociedade de Biologia Experimental: Oxford, Pergamon, v. 1, p. 447-454.}"
}

@article{taylor1979running21,
    author = "Taylor, C. R. et al",
    title = "Running in cheetahs, gazelles and goats",
    year = "1979",
    journal = "Energy cost and limb configuration: American Journal of Physiology, p. 848-850",
    note = "talkorigins_source = {true}; raw_reference = {Taylor, C. R. et al., 1979, Running in cheetahs, gazelles and goats: Energy cost and limb configuration: American Journal of Physiology, p. 848-850.}"
}

@misc{thulborn1982speeds22,
    author = "Thulborn, R. A",
    title = "Velocidades e andamentos dos dinossauros",
    year = "1982",
    howpublished = "Paleogeografia, Paleoclimatologia, Paleoecologia, v. 38, p. 273-274",
    note = "talkorigins_source = {true}; raw_reference = {Thulborn, R. A., 1982, Velocidades e andamentos dos dinossauros: Paleogeografia, Paleoclimatologia, Paleoecologia, v. 38, p. 273-274.}"
}

@article{bonaparte1984locomotion4,
    author = "Bonaparte, J. F",
    title = "Locomoção em tecodontos rauisuchídeos",
    year = "1984",
    journal = "Journal of Vertebrate Paleontology, v. 3, no. 4, p. 210-218",
    note = "talkorigins_source = {true}; raw_reference = {Bonaparte, J. F., 1984, Locomotion in rauisuchid thecodonts: Journal of Vertebrate Paleontology, v. 3, no. 4, p. 210-218.}"
}

Desde há muito tempo foi apontado por Gray que grandes animais aquáticos, notadamente o golfinho, foram observados a alcançar velocidades que parecem estar muito além das suas capacidades musculares, a menos que de alguma forma experimentem fluxo laminar. Muitos investigadores têm refletido sobre este problema e várias possibilidades têm sido propostas. Em particular, Wu realizou uma longa análise teórica do nado de um peixe alongado em duas dimensões, e ele menciona a perspectiva do rastro de momento zero. O princípio do rastro de momento zero (ou propulsão da camada limite, como é por vezes chamado) tem frequentemente atraído a atenção dos engenheiros de propulsão de aeronaves. Um pequeno experimento em túnel de vento por Göbel e Oehler é de interesse. Eles tomaram uma peneira circular, representando o arrasto de perfil, e estabeleceram esta em relação a uma hélice do mesmo diâmetro que a peneira. A peneira e a hélice foram colocadas lado a lado numa barra, e a potência necessária para impulsionar o modelo foi medida. Depois, a peneira e a hélice foram colocadas em tandem, com a peneira à frente da hélice, e a potência necessária foi medida novamente. A potência necessária para a configuração em tandem foi encontrada ser significativamente menor do que a necessária para a configuração lado a lado.

@article{doi101017s0001924000020704,
    author = "Elliott, Julia",
    title = "A note on the propulsive systems of fishes and birds, with possible application to manpowered flight",
    year = "1984",
    journal = "The Aeronautical Journal",
    abstract = "It has long been pointed out by Gray that large aquatic animals, notably the dolphin, have been observed to achieve speeds which appear to be far beyond their muscular capabilities, unless they somehow experience laminar flow. Many workers have puzzled over this problem, and various possibilities have been propounded. In particular Wu has carried out a long theoretical analysis of the swimming of a slender fish in two dimensions, and he mentions the prospect of the zero momentum wake. The principle of the zero momentum wake (or boundary layer propulsion, as it is sometimes called) has often attracted the attention of aircraft propulsion engineers. A small wind tunnel experiment by Göbel and Oehler is of interest. They took a circular sieve, representing profile drag, and set this in relation to a propeller of the same diameter as the sieve. The sieve and the propeller were set side-by-side on a bar, and the power required to propel the model was measured. Then the sieve and the propeller were set in tandem, with the sieve in front of the propeller, and the power required measured again. The power required for the tandem arrangement was found to be significantly less than that required for the side-by-side arrangement.",
    url = "https://doi.org/10.1017/s0001924000020704",
    doi = "10.1017/s0001924000020704",
    openalex = "W2490020007",
    references = "doi101017s0022112061000949, doi101017s0022112071000570, doi101017s0368393100107680"
}

Fez-se uma comparação dos padrões de atividade muscular durante a natação no lampreia intacto e espinhal, e dos padrões de atividade da raiz ventral na preparação in vitro da medula espinhal de lampreia. A atividade eletromiográfica (e.m.g.) foi registrada com eletrodos bipolares intramusculares em três níveis segmentares em lampreias intactas nadando em um nadador-moinho em uma variedade de velocidades de natação. Os padrões de atividade obtidos foram semelhantes aos observados em peixes elasmobrânquios e teleósteos. Após uma lesão espinhal alta, as lampreias puderam ser induzidas a nadar continuamente por um período de vários minutos no nadador-moinho por uma leve estimulação mecânica inicial da cauda ou da nadadeira dorsal. Os padrões de atividade e.m.g. obtidos de animais espinhais em uma variedade de velocidades de natação foram semelhantes aos obtidos no estado intacto. Porções da medula espinhal foram isoladas abrangendo aqueles segmentos a partir dos quais foram feitas gravações e.m.g. e gravações da raiz ventral foram feitas in vitro da atividade rítmica induzida pela aplicação em banho de D-glutamato. Em todos os experimentos, a duração média dos surtos de atividade em qualquer nível segmentar era diretamente proporcional à duração média do ciclo, e a constante de proporcionalidade (cerca de 0,36) era semelhante para todos os três tipos de preparação. Em todas as preparações, o atraso médio de tempo para a ativação dos segmentos na direção rostro-caudal era proporcional à duração do ciclo e ao número de segmentos entre as posições de gravação. A constante de proporcionalidade, ou atraso de fase por segmento, era aproximadamente igual a 0,01 em todos os três tipos de preparação.

@article{doi101113jphysiol1984sp015063,
    author = "Wallén, P. e Williams, Thelma L.",
    title = "Locomoção fictícia na medula espinhal de lampreia in vitro comparada com natação no animal intacto e espinhal.",
    year = "1984",
    journal = "The Journal of Physiology",
    abstract = "Fez-se uma comparação dos padrões de atividade muscular durante a natação no lampreia intacto e espinhal, e dos padrões de atividade da raiz ventral na preparação in vitro da medula espinhal de lampreia. A atividade eletromiográfica (e.m.g.) foi registrada com eletrodos bipolares intramusculares em três níveis segmentares em lampreias intactas nadando em um nadador-moinho em uma variedade de velocidades de natação. Os padrões de atividade obtidos foram semelhantes aos observados em peixes elasmobrânquios e teleósteos. Após uma lesão espinhal alta, as lampreias puderam ser induzidas a nadar continuamente por um período de vários minutos no nadador-moinho por uma leve estimulação mecânica inicial da cauda ou da nadadeira dorsal. Os padrões de atividade e.m.g. obtidos de animais espinhais em uma variedade de velocidades de natação foram semelhantes aos obtidos no estado intacto. Porções da medula espinhal foram isoladas abrangendo aqueles segmentos a partir dos quais foram feitas gravações e.m.g. e gravações da raiz ventral foram feitas in vitro da atividade rítmica induzida pela aplicação em banho de D-glutamato. Em todos os experimentos, a duração média dos surtos de atividade em qualquer nível segmentar era diretamente proporcional à duração média do ciclo, e a constante de proporcionalidade (cerca de 0,36) era semelhante para todos os três tipos de preparação. Em todas as preparações, o atraso médio de tempo para a ativação dos segmentos na direção rostro-caudal era proporcional à duração do ciclo e ao número de segmentos entre as posições de gravação. A constante de proporcionalidade, ou atraso de fase por segmento, era aproximadamente igual a 0,01 em todos os três tipos de preparação.",
    url = "https://doi.org/10.1113/jphysiol.1984.sp015063",
    doi = "10.1113/jphysiol.1984.sp015063",
    openalex = "W2095427020"
}

@book{macmahon1984muscles16,
    author = "MacMahon, T. A",
    title = "Músculos, Reflexos e Locomoção",
    year = "1984",
    publisher = "Princeton, Princeton University Press",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {MacMahon, T. A., 1984, Músculos, Reflexos e Locomoção: Princeton, Princeton University Press.}"
}

@article{alexander1986animal,
    author = "Alexander, R. McNeill",
    title = "Locomoção animal: Três tipos de voo em animais",
    year = "1986",
    journal = "Nature",
    url = "https://doi.org/10.1038/321113a0",
    doi = "10.1038/321113a0",
    number = "6066",
    openalex = "W2038551887",
    pages = "113-114",
    volume = "321"
}

@misc{carrier1987the6,
    author = "Carrier, D. R",
    title = "A evolução da resistência à locomoção em tetrápodes",
    year = "1987",
    howpublished = "Contornando uma restrição mecânica: Paleobiologia, v. 13, p. 326-341",
    note = "talkorigins_source = {true}; raw_reference = {Carrier, D. R., 1987, A evolução da resistência à locomoção em tetrápodes: Contornando uma restrição mecânica: Paleobiologia, v. 13, p. 326-341.}"
}

Resumo O objetivo deste artigo é descrever a natação e a locomoção aérea de animais em termos da teoria das ondas. Neste contexto, vários órgãos oscilatórios de locomoção, como flagelos, nadadeiras e asas, são interpretados como guias de onda capazes de transmitir ondas mecânicas transversais. Além disso, é utilizado o conceito de Poynting, de acordo com o qual todo tipo de onda transporta não apenas energia, mas também momento. Mesmo sem conhecimento detalhado dos campos de fluxo hidrodinâmico e aerodinâmico, é possível calcular a potência da onda, a força propulsora e a eficiência propulsora apenas com os meios e métodos da teoria vibracional.

@article{bschorr1988propulsive,
    author = "Bschorr, O.",
    title = "Mecanismos propulsores na natação e locomoção aérea de animais",
    year = "1988",
    journal = "The Aeronautical Journal",
    abstract = "Resumo O objetivo deste artigo é descrever a natação e a locomoção aérea de animais em termos da teoria das ondas. Neste contexto, vários órgãos oscilatórios de locomoção, como flagelos, nadadeiras e asas, são interpretados como guias de onda capazes de transmitir ondas mecânicas transversais. Além disso, é utilizado o conceito de Poynting, de acordo com o qual todo tipo de onda transporta não apenas energia, mas também momento. Mesmo sem conhecimento detalhado dos campos de fluxo hidrodinâmico e aerodinâmico, é possível calcular a potência da onda, a força propulsora e a eficiência propulsora apenas com os meios e métodos da teoria vibracional.",
    url = "https://doi.org/10.1017/s0001924000021928",
    doi = "10.1017/s0001924000021928",
    number = "912",
    openalex = "W2486523576",
    pages = "84-90",
    volume = "92",
    references = "doi101007bf02040967, doi1010160094576580900454, doi101017s0001924000020704, openalexw145863232, openalexw2971991135"
}

A propulsão labriforme, ou das nadadeiras peitorais, é o modo de natação primário para muitos peixes, mesmo em altas velocidades relativas. Embora os dados cinemáticos sejam críticos para avaliar modelos hidrodinâmicos de propulsão, esses dados são escassos para nadadores labriformes, especialmente para espécies que empregam um modo exclusivamente labriforme em uma ampla faixa de velocidades. Apresentamos dados sobre a locomoção das nadadeiras peitorais em Gomphosus varius (Labridae), um peixe de recife de coral tropical que utiliza um mecanismo baseado em sustentação para voar sob a água em velocidades sustentadas de 1 a 6 comprimentos corporais totais por segundo (TL s-1). Imagens de vídeo em vista lateral e dorsal de três peixes nadando em um tanque de fluxo a 1 a 4 TL s-1 foram gravadas a 60 Hz. A partir das duas vistas, reconstruímos o movimento tridimensional do centro de massa, da ponta da nadadeira e de duas cordas da nadadeira para múltiplos batimentos de nadadeira de cada peixe em cada uma das quatro velocidades. Em G. varius, a nadadeira oscila principalmente para cima e para baixo: o plano do batimento é inclinado em aproximadamente 20 ° em relação à vertical. Tanto a frequência quanto a área varrida pelas nadadeiras peitorais aumentam com a velocidade de natação. Curiosamente, existem diferenças individuais na forma como essa área aumenta. Em relação ao peixe, a ponta da nadadeira em vista lateral move-se ao longo do caminho de uma fina figura de oito inclinada. Em relação a um observador estacionário, a ponta da nadadeira traça um padrão em dente de serra, mas os dentes estão deitados (indicando movimento líquido para trás) apenas nas velocidades mais lentas. As cordas distais da nadadeira inclinam o bico para baixo durante o batimento descendente e o bico para cima durante o batimento ascendente. Os ângulos de ataque hidrodinâmicos são majoritariamente positivos durante o batimento descendente e negativos durante o batimento ascendente. A geometria da nadadeira e do fluxo incidente sugere que a nadadeira está gerando sustentação com grandes componentes para cima e pequenos componentes para a frente durante o batimento descendente. Os ângulos incidentes negativos durante o batimento ascendente sugerem que a nadadeira está gerando principalmente empuxo durante o batimento ascendente. Em geral, o grande empuxo é combinado com uma força para baixo durante o batimento ascendente, mas o movimento líquido para trás da nadadeira em velocidades lentas gera um pequeno componente para cima durante a natação lenta. Tanto o sinal alternado do ângulo de ataque hidrodinâmico quanto as frequências reduzidas observadas sugerem que os efeitos não estacionários são importantes no voo aquático de G. varius, especialmente em baixas velocidades. Este estudo fornece um quadro para a comparação do voo aquático por peixes com o voo aéreo por aves, morcegos e insetos.

@article{doi101242jeb200111549,
    author = "Walker, Jeffrey A. and Westneat, Mark W.",
    title = "Labriform Propulsion in Fishes: Kinematics of Flapping Aquatic Flight in the Bird Wrasse Gomphosus Varius (Labridae)",
    year = "1997",
    journal = "Journal of Experimental Biology",
    abstract = "A propulsão labriforme, ou das nadadeiras peitorais, é o modo de natação primário para muitos peixes, mesmo em altas velocidades relativas. Embora os dados cinemáticos sejam críticos para avaliar modelos hidrodinâmicos de propulsão, esses dados são escassos para nadadores labriformes, especialmente para espécies que empregam um modo exclusivamente labriforme em uma ampla faixa de velocidades. Apresentamos dados sobre a locomoção das nadadeiras peitorais em Gomphosus varius (Labridae), um peixe de recife de coral tropical que utiliza um mecanismo baseado em sustentação para voar sob a água em velocidades sustentadas de 1 a 6 comprimentos corporais totais por segundo (TL s-1). Imagens de vídeo em vista lateral e dorsal de três peixes nadando em um tanque de fluxo a 1 a 4 TL s-1 foram gravadas a 60 Hz. A partir das duas vistas, reconstruímos o movimento tridimensional do centro de massa, da ponta da nadadeira e de duas cordas da nadadeira para múltiplos batimentos de nadadeira de cada peixe em cada uma das quatro velocidades. Em G. varius, a nadadeira oscila principalmente para cima e para baixo: o plano do batimento é inclinado em aproximadamente 20 ° em relação à vertical. Tanto a frequência quanto a área varrida pelas nadadeiras peitorais aumentam com a velocidade de natação. Curiosamente, existem diferenças individuais na forma como essa área aumenta. Em relação ao peixe, a ponta da nadadeira em vista lateral move-se ao longo do caminho de uma fina figura de oito inclinada. Em relação a um observador estacionário, a ponta da nadadeira traça um padrão em dente de serra, mas os dentes estão deitados (indicando movimento líquido para trás) apenas nas velocidades mais lentas. As cordas distais da nadadeira inclinam o bico para baixo durante o batimento descendente e o bico para cima durante o batimento ascendente. Os ângulos de ataque hidrodinâmicos são majoritariamente positivos durante o batimento descendente e negativos durante o batimento ascendente. A geometria da nadadeira e do fluxo incidente sugere que a nadadeira está gerando sustentação com grandes componentes para cima e pequenos componentes para a frente durante o batimento descendente. Os ângulos incidentes negativos durante o batimento ascendente sugerem que a nadadeira está gerando principalmente empuxo durante o batimento ascendente. Em geral, o grande empuxo é combinado com uma força para baixo durante o batimento ascendente, mas o movimento líquido para trás da nadadeira em velocidades lentas gera um pequeno componente para cima durante a natação lenta. Tanto o sinal alternado do ângulo de ataque hidrodinâmico quanto as frequências reduzidas observadas sugerem que os efeitos não estacionários são importantes no voo aquático de G. varius, especialmente em baixas velocidades. Este estudo fornece um quadro para a comparação do voo aquático por peixes com o voo aéreo por aves, morcegos e insetos.",
    url = "https://doi.org/10.1242/jeb.200.11.1549",
    doi = "10.1242/jeb.200.11.1549",
    openalex = "W2169337581",
    references = "doi101242jeb1301275"
}

O nado dos peixes tem sido frequentemente simplificado para os movimentos de uma fatia bidimensional através da linha média horizontal, como se os peixes vivessem em um mundo plano desprovido de uma terceira dimensão. Embora os corpos dos peixes ondulem principalmente horizontalmente, esse movimento possui componentes importantes tridimensionais, e as aletas dos peixes podem se mover de maneira complexa tridimensional. Resultados recentes sugerem que a compreensão da forma tridimensional do corpo e dos movimentos das aletas é vital para explicar a mecânica do nado, e que representações bidimensionais da locomoção dos peixes são enganosas. Neste estudo, primeiro examinamos o nado axial do ponto de vista bidimensional, detalhando as limitações dessa visão. Em seguida, apresentamos dados sobre a cinemática e a hidrodinâmica da aleta dorsal, da aleta anal e da aleta caudal durante o nado estável e manobras em truta de riacho, Salvelinus fontinalis, sunfish bluegill, Lepomis macrochirus, e perca-amarela, Perca flavescens. Esses peixes movem ativamente as aletas dorsal e anal durante o nado, resultando em curvatura ao longo dos eixos anterio-posterior e dorso-ventral. O momento transferido ao fluido por essas aletas compõe uma parte substancial da força total de nado, adicionando-se ao empuxo e contribuindo para a estabilidade de rolamento. Durante o nado, a aleta caudal também curva-se ativamente dorso-ventralmente, produzindo vórtices separadamente de seus lóbulos superior e inferior. Essa separação funcional dos lóbulos pode permitir um controle adicional da orientação tridimensional, mas provavelmente reduz a eficiência do nado. Em contraste, os peixes podem aumentar a eficiência da aleta caudal aproveitando o fluxo proveniente das aletas dorsal e anal conforme ele interage com o fluxo ao redor da própria aleta caudal. Durante manobras, os peixes utilizam prontamente suas aletas fora dos planos normais de movimento. Por exemplo, a aleta dorsal pode piscar lateralmente, orientando sua superfície perpendicular ao corpo, para ajudar na viragem e frenagem. Esses dados demonstram que, embora os peixes se movam principalmente no plano horizontal, nem seus corpos nem seus movimentos podem ser simplificados com precisão em uma representação bidimensional. Para começar a apreciar as consequências funcionais da diversidade de formas corporais de peixes e estratégias locomotoras, é necessário escapar de Flatland para examinar todas as três dimensões.

@article{doi101242jeb008128,
    author = "Tytell, Eric e Standen, Emily M. e Lauder, George",
    title = "Escaping Flatland: cinemática e hidrodinâmica tridimensionais de aletas medianas em peixes",
    year = "2007",
    journal = "Journal of Experimental Biology",
    abstract = "O nado dos peixes tem sido frequentemente simplificado para os movimentos de uma fatia bidimensional através da linha média horizontal, como se os peixes vivessem em um mundo plano desprovido de uma terceira dimensão. Embora os corpos dos peixes ondulem principalmente horizontalmente, esse movimento possui componentes importantes tridimensionais, e as aletas dos peixes podem se mover de maneira complexa tridimensional. Resultados recentes sugerem que a compreensão da forma tridimensional do corpo e dos movimentos das aletas é vital para explicar a mecânica do nado, e que representações bidimensionais da locomoção dos peixes são enganosas. Neste estudo, primeiro examinamos o nado axial do ponto de vista bidimensional, detalhando as limitações dessa visão. Em seguida, apresentamos dados sobre a cinemática e a hidrodinâmica da aleta dorsal, da aleta anal e da aleta caudal durante o nado estável e manobras em truta de riacho, Salvelinus fontinalis, sunfish bluegill, Lepomis macrochirus, e perca-amarela, Perca flavescens. Esses peixes movem ativamente as aletas dorsal e anal durante o nado, resultando em curvatura ao longo dos eixos anterio-posterior e dorso-ventral. O momento transferido ao fluido por essas aletas compõe uma parte substancial da força total de nado, adicionando-se ao empuxo e contribuindo para a estabilidade de rolamento. Durante o nado, a aleta caudal também curva-se ativamente dorso-ventralmente, produzindo vórtices separadamente de seus lóbulos superior e inferior. Essa separação funcional dos lóbulos pode permitir um controle adicional da orientação tridimensional, mas provavelmente reduz a eficiência do nado. Em contraste, os peixes podem aumentar a eficiência da aleta caudal aproveitando o fluxo proveniente das aletas dorsal e anal conforme ele interage com o fluxo ao redor da própria aleta caudal. Durante manobras, os peixes utilizam prontamente suas aletas fora dos planos normais de movimento. Por exemplo, a aleta dorsal pode piscar lateralmente, orientando sua superfície perpendicular ao corpo, para ajudar na viragem e frenagem. Esses dados demonstram que, embora os peixes se movam principalmente no plano horizontal, nem seus corpos nem seus movimentos podem ser simplificados com precisão em uma representação bidimensional. Para começar a apreciar as consequências funcionais da diversidade de formas corporais de peixes e estratégias locomotoras, é necessário escapar de Flatland para examinar todas as três dimensões.",
    url = "https://doi.org/10.1242/jeb.008128",
    doi = "10.1242/jeb.008128",
    openalex = "W2115789364"
}

O desempenho de natação em explosão e lisa em locomoção semelhante a peixes é estudado por meio de simulação numérica bidimensional. O método numérico utilizado é o método de volume finito adaptativo de corte cartesiano colocado desenvolvido anteriormente. A forma de perfil aerodinâmico NACA00xx é usada como forma de corpo de peixe de equilíbrio. A natação em estilo de explosão e lisa é computada assumindo que a fase de explosão é composta por um único batimento de cauda. A eficiência de natação é avaliada em termos do custo de transporte específico de massa em vez da eficiência de Froude. Os efeitos do número de Reynolds (com base no comprimento do corpo e no tempo de explosão), ciclo de trabalho e razão de esbeltez (o comprimento do corpo sobre a maior espessura) no desempenho de natação (capacidade de momento e custo de transporte específico de massa) são estudados quantitativamente. Os resultados levam a uma conclusão consistente com achados anteriores de que um peixe larval raramente nada em estilo de explosão e lisa. Dada a massa e a velocidade de natação, um peixe precisa do menor custo se nadar em estilo de explosão e lisa com uma razão de esbeltez de 8,33. Esta razão de esbeltez energeticamente ótima é maior do que aquela derivada do modelo hidromecânico simples proposto na literatura. A quantidade calculada de economia de energia na natação em explosão e lisa é comparável com a estimativa de peixe real na literatura. Finalmente, as estruturas de vórtices de esteira previstas tanto para natação contínua quanto para natação em explosão e lisa são biologicamente relevantes.

@article{doi1010881748318243036001,
    author = "Chung, M.M.",
    title = "On burst-and-coast swimming performance in fish-like locomotion",
    year = "2009",
    journal = "Bioinspiração & Biomimetismo",
    abstract = "O desempenho de natação em explosão e lisa em locomoção semelhante a peixes é estudado por meio de simulação numérica bidimensional. O método numérico utilizado é o método de volume finito adaptativo de corte cartesiano colocado desenvolvido anteriormente. A forma de perfil aerodinâmico NACA00xx é usada como forma de corpo de peixe de equilíbrio. A natação em estilo de explosão e lisa é computada assumindo que a fase de explosão é composta por um único batimento de cauda. A eficiência de natação é avaliada em termos do custo de transporte específico de massa em vez da eficiência de Froude. Os efeitos do número de Reynolds (com base no comprimento do corpo e no tempo de explosão), ciclo de trabalho e razão de esbeltez (o comprimento do corpo sobre a maior espessura) no desempenho de natação (capacidade de momento e custo de transporte específico de massa) são estudados quantitativamente. Os resultados levam a uma conclusão consistente com achados anteriores de que um peixe larval raramente nada em estilo de explosão e lisa. Dada a massa e a velocidade de natação, um peixe precisa do menor custo se nadar em estilo de explosão e lisa com uma razão de esbeltez de 8,33. Esta razão de esbeltez energeticamente ótima é maior do que aquela derivada do modelo hidromecânico simples proposto na literatura. A quantidade calculada de economia de energia na natação em explosão e lisa é comparável com a estimativa de peixe real na literatura. Finalmente, as estruturas de vórtices de esteira previstas tanto para natação contínua quanto para natação em explosão e lisa são biologicamente relevantes.",
    url = "https://doi.org/10.1088/1748-3182/4/3/036001",
    doi = "10.1088/1748-3182/4/3/036001",
    openalex = "W2039103601"
}

Simulações numéricas são utilizadas para investigar os benefícios hidrodinâmicos das interações corpo–nadadeira e nadadeira–nadadeira em um modelo de peixe em natação carangiforme. A geometria e a cinemática do modelo são reconstruídas em três dimensões a partir de vídeos de alta velocidade de um peixe vivo, Crevalle Jack (Caranx hippos), durante a natação estável. As simulações empregam um solucionador de fluxo incompressível baseado no método de fronteira imersa de Navier–Stokes que nos permite caracterizar quantitativamente o desempenho propulsivo das nadadeiras medianas do peixe (as nadadeiras dorsal e anal) e da nadadeira caudal usando simulações completas do corpo em três dimensões. Isso inclui uma análise detalhada dos mecanismos associados de melhoria de desempenho e sua conexão com a dinâmica de vórtices. Comparações são feitas usando três modelos diferentes contendo combinações diferentes do corpo e das nadadeiras do peixe para fornecer insights sobre a produção de força. Os resultados indicam que o peixe produz propulsão de alto desempenho ao utilizar interações complexas entre as nadadeiras e o corpo. Ao conectar a dinâmica de vórtices e a distribuição de forças de superfície, descobriu-se que os vórtices de borda de ataque produzidos pela nadadeira caudal estão associados à maior parte da produção de empuxo neste modelo de peixe. Esses vórtices podem ser fortalecidos pela captura de vorticidade dos vórtices gerados pelo corpo posterior durante o movimento undulatório. Ao mesmo tempo, a diferença de pressão entre os dois lados do corpo posterior resultante dos vórtices do corpo posterior (PBVs) ajuda na mitigação do arrasto do corpo. A aparência das nadadeiras medianas na região posterior fortalece ainda mais os PBVs e o mecanismo de captura de esteira da nadadeira caudal. Este trabalho fornece novos insights físicos sobre como as interações corpo–nadadeira e nadadeira–nadadeira melhoram a produção de empuxo em peixes nadadores, e enfatiza que os movimentos tanto do corpo quanto das nadadeiras contribuem para o desempenho geral de natação na locomoção de peixes.

@article{doi101017jfm2017533,
    author = "Liu, Geng e Ren, Yan e Dong, Haibo e Akanyeti, Otar e Liao, James C. e Lauder, George",
    title = "Análise computacional da dinâmica de vórtices e melhoria de desempenho devido às interações corpo–nadadeira e nadadeira–nadadeira na locomoção semelhante a peixes",
    year = "2017",
    journal = "Journal of Fluid Mechanics",
    abstract = "Simulações numéricas são utilizadas para investigar os benefícios hidrodinâmicos das interações corpo–nadadeira e nadadeira–nadadeira em um modelo de peixe em natação carangiforme. A geometria e a cinemática do modelo são reconstruídas em três dimensões a partir de vídeos de alta velocidade de um peixe vivo, Crevalle Jack (Caranx hippos), durante a natação estável. As simulações empregam um solucionador de fluxo incompressível baseado no método de fronteira imersa de Navier–Stokes que nos permite caracterizar quantitativamente o desempenho propulsivo das nadadeiras medianas do peixe (as nadadeiras dorsal e anal) e da nadadeira caudal usando simulações completas do corpo em três dimensões. Isso inclui uma análise detalhada dos mecanismos associados de melhoria de desempenho e sua conexão com a dinâmica de vórtices. Comparações são feitas usando três modelos diferentes contendo combinações diferentes do corpo e das nadadeiras do peixe para fornecer insights sobre a produção de força. Os resultados indicam que o peixe produz propulsão de alto desempenho ao utilizar interações complexas entre as nadadeiras e o corpo. Ao conectar a dinâmica de vórtices e a distribuição de forças de superfície, descobriu-se que os vórtices de borda de ataque produzidos pela nadadeira caudal estão associados à maior parte da produção de empuxo neste modelo de peixe. Esses vórtices podem ser fortalecidos pela captura de vorticidade dos vórtices gerados pelo corpo posterior durante o movimento undulatório. Ao mesmo tempo, a diferença de pressão entre os dois lados do corpo posterior resultante dos vórtices do corpo posterior (PBVs) ajuda na mitigação do arrasto do corpo. A aparência das nadadeiras medianas na região posterior fortalece ainda mais os PBVs e o mecanismo de captura de esteira da nadadeira caudal. Este trabalho fornece novos insights físicos sobre como as interações corpo–nadadeira e nadadeira–nadadeira melhoram a produção de empuxo em peixes nadadores, e enfatiza que os movimentos tanto do corpo quanto das nadadeiras contribuem para o desempenho geral de natação na locomoção de peixes.",
    url = "https://doi.org/10.1017/jfm.2017.533",
    doi = "10.1017/jfm.2017.533",
    openalex = "W2754658223"
}

As águas-vivas (Medusozoa) foram consideradas os animais mais energeticamente eficientes do mundo. Sua morfologia de sino e sistemas nervosos relativamente simples tornam-nas atraentes para robóticos. Embora a comunidade científica tenha dedicado muita atenção a entender seu desempenho de natação, ainda há muito a aprender sobre o padrão de locomoção propulsado por jato exibido por águas-vivas prolatas. Tradicionalmente, cientistas computacionais assumiram cinemáticas de ciclo de trabalho uniformes ao modelar computacionalmente a locomoção de águas-vivas. Neste estudo, usamos modelagem de interação fluido-estrutura para determinar possíveis melhorias no desempenho ao embaralhar diferentes ciclos de trabalho juntos através de múltiplos números de Reynolds e frequências de contração. Aumentos na velocidade e reduções no custo de transporte foram observados de até 80% e 50%, respectivamente. Geralmente, os efeitos líquidos foram maiores para casos envolvendo frequências de contração mais baixas. No geral, foram determinadas combinações robustas de ciclos de trabalho que levaram a um desempenho aprimorado ou prejudicado.

@article{doi10108817483190ac2afe,
    author = "Baldwin, Tierney and Battista, Nicholas",
    title = "Hopscotching Jellyfish: combining different duty cycle kinematics can lead to enhanced swimming performance",
    year = "2021",
    journal = "arXiv (Universidade de Cornell)",
    abstract = "As águas-vivas (Medusozoa) foram consideradas os animais mais energeticamente eficientes do mundo. Sua morfologia de sino e sistemas nervosos relativamente simples tornam-nas atraentes para robóticos. Embora a comunidade científica tenha dedicado muita atenção a entender seu desempenho de natação, ainda há muito a aprender sobre o padrão de locomoção propulsado por jato exibido por águas-vivas prolatas. Tradicionalmente, cientistas computacionais assumiram cinemáticas de ciclo de trabalho uniformes ao modelar computacionalmente a locomoção de águas-vivas. Neste estudo, usamos modelagem de interação fluido-estrutura para determinar possíveis melhorias no desempenho ao embaralhar diferentes ciclos de trabalho juntos através de múltiplos números de Reynolds e frequências de contração. Aumentos na velocidade e reduções no custo de transporte foram observados de até 80\% e 50\%, respectivamente. Geralmente, os efeitos líquidos foram maiores para casos envolvendo frequências de contração mais baixas. No geral, foram determinadas combinações robustas de ciclos de trabalho que levaram a um desempenho aprimorado ou prejudicado.",
    url = "https://doi.org/10.1088/1748-3190/ac2afe",
    doi = "10.1088/1748-3190/ac2afe",
    openalex = "W3204959302",
    references = "han2020effects"
}