論文の概要: Linear Motility Maps in Nonlinear Viscous Fluids

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.00063v1
• Date: Tue, 19 May 2026 19:56:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-15 07:16:56.240448
• Title: Linear Motility Maps in Nonlinear Viscous Fluids
• Title（参考訳）: 非線形粘性流体の線形運動性マップ
• Authors: Yishun Zhou, Shai Revzen,
• Abstract要約: 線形速度運動性写像は任意の電力法粘性に拡張されることを示す。 また, キャロー・ヤスダ流体中では, 直線速度特性が破れることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9336815376402718
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Systems moving in low Reynolds number fluid regimes are known to be governed by a ``motility map'' which linearly relates their shape change rates to they body frame velocity moving through the fluid. A consequence of this is ``Purcell's Scallop Theorem'' -- a locomotion system that undergoes shape changes that follow the same path forward and backward in time (reciprocal body deformations) cannot achieve net displacement, regardless of pacing of those changes.We show that linear-in-velocity motility maps extend to any power law viscosity (a.k.a. Ostwald--de Waele fluid), and therefore to many biological fluids in intermediate shear ranges. We also show that the linear-in-velocity property can be violated in Carreau-Yasuda fluids to produce net motion using an ``inchworm'' model consisting of two unequal masses with unequal drag coefficients performing reciprocal motions. Interestingly, the direction of motion can be switched by changing speeds. Our results show that the linear motility map of geometric mechaincs can be used to analyze and design locomotion in power-law fluids, and that some nonlinear drag relationships such as Carreau-Yasuda can be exploited to generate net locomotion in seeming violation of the ``scallop theorem''.
• Abstract（参考訳）: 低レイノルズ数流体系内を移動する系は、「運動マップ」によって支配され、その形状変化率と流体中を移動する体フレーム速度とを線形に関連付けることが知られている。 この結果、「Purcell's Scallop Theorem'」は、同じ経路を前後に追従する形状変化(相互体変形)を行う移動系であり、これらの変化のペーシングによらず、純変位を達成できない。 また, 線形速度特性をカラオ・ヤスダ流体で破り, 相互運動を行う不等な抵抗係数を持つ2つの不等質量からなる 'inchworm' モデルを用いてネット運動を発生させることを示した。 興味深いことに、速度を変えることで動きの方向を切り替えることができる。 以上の結果から, 幾何学的メチェーンの線形運動性マップは, パワーロー流体の運動解析や設計に利用でき, カラオ・ヤスダなどの非線形抵抗関係を利用して, 「スカルロップ定理」に反するようなネット移動を生成できることが示唆された。

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