E3 Modos de Nado y Número de Reynolds

Tópico

Los modos de nado en los peces se clasifican según dos criterios: qué porción del cuerpo participa activamente en la propulsión, y el régimen de flujo en el que ese pez nada, caracterizado por el número de Reynolds. El número de Reynolds compara las fuerzas inerciales del fluido con sus fuerzas viscosas, y depende de la velocidad de nado, del tamaño del pez y de la viscosidad del agua: cuando el número de Reynolds es menor que uno, domina la viscosidad del fluido, como ocurre en las larvas de pez o en el nado por medio de una cola flagelada; cuando el número de Reynolds se encuentra entre uno y mil, el flujo está en un régimen de transición; y cuando el número de Reynolds supera las mil unidades, dominan las fuerzas inerciales y aparece la hidrodinámica convencional de generación de vórtices descrita en un modelo anterior de esta colección.

Además de este régimen de flujo, la clasificación cinemática de los modos de nado distingue entre los modos que usan el cuerpo y la aleta caudal, donde la ondulación se propaga desde la cabeza o desde la mitad del cuerpo hacia la cola, y los modos que usan las aletas medianas y pares, donde las aletas pectorales, dorsales o pélvicas generan el empuje mientras el resto del cuerpo permanece rígido.

Dentro de los modos que usan el cuerpo y la aleta caudal, existe todo un espectro según cuánta porción del cuerpo participa en la ondulación: el modo anguiliforme, propio de la anguila, propaga una onda de gran amplitud a lo largo de todo el cuerpo; el modo subcarangiforme, propio de la trucha, concentra esa ondulación en el tercio posterior del cuerpo; el modo carangiforme, propio de la caballa, usa solamente el pedúnculo caudal y la propia aleta caudal; y el modo tuniforme, propio del atún, mantiene el cuerpo completamente rígido y limita todo el movimiento ondulatorio a un batido de la aleta caudal con un número de Strouhal alto.

En cualquiera de estos modos de nado, la velocidad con que la onda cinemática recorre el cuerpo del pez debe ser mayor que la velocidad de nado del propio pez para que exista un empuje neto hacia adelante; la relación entre la velocidad de nado y la velocidad de esa onda cinemática define, precisamente, la eficiencia cinemática del modo de nado. En el caso límite en que la velocidad de nado se iguala a la velocidad de la onda cinemática, ya no queda empuje disponible, y el cuerpo ondulante del pez se limita a desplazarse sin generar propulsión neta, como ocurriría con una anguila que ondulara su cuerpo en un modo de puro desplazamiento sin avanzar.

El comportamiento esperado a lo largo de este espectro de modos de nado es que los modos más concentrados en la aleta caudal, como el modo tuniforme, resultan más eficientes a alta velocidad, mientras que los modos que ondulan el cuerpo completo, como el anguiliforme, resultan más maniobrables a baja velocidad y en un régimen de número de Reynolds moderado, el mismo número de Reynolds que se introdujo al comienzo de este modelo como uno de los dos criterios que clasifican los modos de nado de los peces.

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