Cum ii reusesc pasarii colibri acrobatiile sale spectaculoase?

0

Privelistea unei pasari colibri zburand la punct fix in fata unei flori si apoi indreptandu-se cu viteza luminii catre o alta, produce uimire si placere. In acelasi timp insa, lasa privitorii cu o intrebare persistenta: Cum reuseste?

Acum, cea mai detaliata simulare aerodinamica tri-dimensionala a zborului pasarii colibri, de pana acum, a demonstrat fara echivoc faptul ca ea reuseste uimitoarele acrobatii datorita unui set unic de forte aerodinamice ce sunt mai aproape de de cele intalnite in cazul insectelor decat al pasarilor. Noile simulari efectuate cu ajutorul unor super-computere a fost condusa de o echipa de ingineri mecanici de la Vanderbilt University, care s-a asociat cu un biolog de la University of North Carolina din Chapel Hill. Acest studiu este publicat in articolul „Three-dimensional flow and lift characteristics of a hovering ruby-throated hummingbird” (Caracteristicile tridimensionale ale curgerii si scensiunii fortelor liftante ale zborului unei pasari colibri cu gat rosu), aparut in revista Journal of the Royal Society Interface, in acesta toamna.

Cercetatorii au fost constienti de ceva vreme de asemanarile dintre zborul colibriului si cel al insectelor, insa a existat si teoria ca aripile pasarii colibri au proprietati aerodinamice similare elicelor de elicopter. Totusi, noile simulari realiste efectuate demonstreaza ca micile pasari se folosesc de mecanismele curentilor instabili de aer, generand vortexuri invizibile de aer ce produc forta de ascensiune necesara pentru a zbura la loc fix si pentru a zbura de la o floare la alta. Ati putea crede ca daca pasarea colibri isi misca suficient de repede si puternic aripile, ar fi suficient pentru a mentine acest micut corp in zbor. Insa, conform simularilor, producerea efectului de ascensiune este mult mai inselator decat atat.

De exemplu, pe masura ce pasarea isi misca aripile inainte si in jos, se creaza mici vortexuri pe marginile aripilor si apoi acestea se unesc intr-un singur vortex mai mare, creand o zona de presiune scazuta ce produce efectul de sustentatie. In plus, micuta pasare amplifica efectul acesta printr-o miscare de rotatie a aripilor de-a lungul axei acestora pe masura ce dau din ele.

Pasarile colibri mai reusesc sa execute un truc aerodinamic extraordinar – unul care le diferentiaza total de rudele lor mai mari cu pene. Ele nu numai ca genereaza forta portanta pozitiva atunci cand isi misca aripile in jos, insa genereaza forta ascensendenta pe miscarea de ridicare a aripilor, rotindu-le. Pe masura ce latura din fata a aripilor incepe sa se miste catre spatele pasarii, latura de dedesubt se roteste in asa fel incat latura superioara a arripii devine cea inferioara si invers. Aceasta miscare permite crearea unui vortex ce creaza o forta pozitiva de sustenatie. Potrivit simularilor, miscarea descendenta produce cea mai mare forta, insa acest fapt se datoreaza faptului ca pasarea foloseste mai multa energie pentru aceasta miscare. Miscarea ascendenta a aripilor produce doar 30% din forta anterior identificata, insa in acelasi timp consuma doar 30% din energia necesara acesteia, facand cele doua miscari la fel de eficiente din punct de vedere aerodinamic.

Pasarile mari, de exemplu, genereaza aproape toata forta de ascensiune pe miscarea descendenta. Isi trag aripile catre corp pentru a reduce cantitatea de forta negativa ascensionala atunci cand efectueaza miscarea ascendenta a aripilor.

Cu toate ca pasarile colibri sunt mult mai mari decat insectele zburatoare si amesteca aerul mult mai violent pe masura ce isi misca aripile, felul lor de a zbura este mult mai apropiat de cel al insectelor decat al celorlalte pasari, potrivit cercetatorilor. Insectele precum libelulele, mustele de casa si tantarii pot si ela zbura la loc fix si apoi tasni inainte si inapoi sau dintr-o parte in alta. Cu toate ca intrega constructie a aripilor acestora este total diferita, fiind compuse dintr-o membrana extrem de subtire intarita de un sistem de vene si insectele folosesc mecanisme instabile ale fluxurilor de aer pentru a produce vortexuri care la randul lor creaza fortele de propulsie necesare zborului. Si aripile acestora sunt capabile de a produce o forta pozitiva de ascensiune atat pe miscarea descendenta cat si pe cea ascendenta.

Pentru a surprinde detaliile aerodinamicii zborului la punct fix al pasarii colibri, Tyson Hedrick, profesor asocit de biologie la UNC, a amplasat niste mici pete de vopsea non-toxica in noua locuri pe aripile unei femele, pasare colibri cu gat rosu. Apoi folosind patru camere de filmat de super-viteza, cu 1.000 de cadre pe secunda, a urmarit zborul la punct fix al pasarii, in fata unei flori artificiale. Apoi, Haoxiang Luo, profesor asociat de inginerie mecanica impreuna cu studentul doctorand Jialei Song de la Vanderbilt, a extras datele provenite din citirea miscarii acelor puncte si a reconstituit in trei dimensiuni diversele forme si pozitii ale aripilor intr-un ciclu complet de bataie a acestora.

Folosind super-computerul de la the National Science Foundation’s Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE) si cel de la Vanderbilt’s Advanced Computing Center for Research and Education, inginerii au creat un model dinamic de fluide ce simuleaza miile de vortexuri minuscule pe care le creaza aripile pasarii colibri, pentru a putea reproduce reteaua complicata de forte ce ii permit acestui micut miracol al naturii sa zboare.

Mai jos gasiti si filmul simularii intr-un playlist mai lung al Vanderbilt University.



sursa:

Află cum să scapi de oboseală și să-ți crești nivelul de vitalitate

Share.

About Author

Razvan este arhitect, ca si formare, un spirit-ghid, ca si chemare.

Leave A Reply

Citește articolul precedent:
coperta articol
Surâsul cosmic interior – vindecare la nivel superior

În China Antică, taoiştii credeau că un surâs interior progresiv, un zâmbet către noi înşine contribuie la o stare de...

Închide