Avion con alas de pajaro 2021
La capacidad de volar diferencia a las aves de muchas otras criaturas. Aunque los insectos, los murciélagos e incluso algunas ardillas y peces que planean pueden levantar el vuelo, ninguno de ellos puede igualar la velocidad, agilidad y fuerza de las aves. Algunas aves pueden volar a una velocidad de entre 55 y 65 mph, que es la velocidad de un coche en una autopista. El halcón peregrino puede alcanzar velocidades de hasta 200 mph en una inmersión. Algunos pájaros, como la becada americana, vuelan a tan sólo 8 km/h. Y luego están los colibríes, que tienen la habilidad especial de cernirse en un lugar mientras buscan o consumen comida.
Aunque no todas las aves vuelan, pueden ser bastante rápidas. Se cree que los pingüinos son los “voladores” del océano. Los pingüinos papúa se mueven a velocidades de hasta 22 mph bajo el agua. El avestruz es la mayor de las aves terrestres y se sabe que alcanza velocidades de carrera de hasta 100 km/h. Sin duda, las aves son fuertes y se mueven rápido.
Todos sabemos que no todas las aves se parecen. Las aves tienen un aspecto tan diferente porque durante mucho tiempo se han adaptado a su entorno. Piensa en un pingüino emperador y en un buitre de pavo. Todas las aves tienen alas, pero su aspecto y la forma de utilizarlas cambia en función de las necesidades de la especie. Los pingüinos emperadores necesitan sumergirse rápidamente bajo el agua, por lo que sus alas están atrofiadas como aletas. El buitre turco necesita elevarse en el cielo, por lo que tiene unas alas grandes y anchas para poder aprovechar las corrientes de aire.
Aviones
El vuelo probablemente evolucionó a partir del planeo. A medida que las plumas se fueron alargando, quizás para su exhibición, se hicieron más adecuadas para soportar el vuelo. Véase en Wikipedia un análisis detallado. Véase una nueva teoría del vuelo de las aves y la teoría del vuelo de las aves vinculada al cuidado de los padres. La mayoría de las adaptaciones que tiene un ave para volar se basan en dos factores básicos: mayor potencia y menor peso. Para tener tanto la potencia como la ligereza necesarias para volar, se han producido una serie de modificaciones estructurales tanto en el sistema muscular como en el esquelético:
En la mitología griega había personas con alas que volaban, pero la primera referencia en la literatura a los principios aerodinámicos fue en el siglo XIII d.C., cuando Wayland el Herrero hizo un traje para su hermano con plumas de cisne y le dijo que saltara desde una colina, volara a favor del viento y aterrizara con él.
Hay cuatro fuerzas que actúan sobre una máquina voladora en vuelo, ya sea un pájaro, un murciélago, un insecto o un avión: la sustentación, el empuje, la resistencia y la gravedad. El empuje debe ser igual a la resistencia y la sustentación debe ser igual a la gravedad en vuelo recto y nivelado. La sección x de un ala (perfil aerodinámico) tiene forma de lágrima. Cuando el borde de ataque de un ala aerodinámica corta el aire, lo empuja tanto hacia arriba como hacia abajo, de modo que la cantidad de aire que pasa por encima y por debajo del ala es la misma. Pero si los contornos del ala son desiguales, la presión del aire contra ellos será desigual porque una corriente de aire debe viajar más rápido sobre una superficie del ala que sobre la otra. Como las moléculas de aire viajan más rápido y a mayor distancia, hay menos presión ( Principio de Bernoulli.) Así, el ala se desplaza hacia la zona de menor presión (LIFT).
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¿Es un pájaro? ¿Es un avión? ¿Es lo mejor de ambos? BILL READ FRAeS informa de cómo los ingenieros aeronáuticos han aprendido de la naturaleza para crear nuevos diseños de aviones, conceptos y modos de funcionamiento para optimizar su rendimiento.
Los ingenieros aeronáuticos se inspiran en la naturaleza para crear nuevas formas de hacer que los aviones sean más ligeros y consuman menos combustible. No es de extrañar que el interés por el biomimetismo haya comenzado por el estudio de las aves. Cuando los pájaros están en el aire, extienden sus alas para reducir la resistencia del aire y les ayuda a mantenerse en lo alto, de forma similar a un planeador que intenta aumentar la sustentación y reducir la resistencia. Cuando los pájaros quieren moverse más rápido, cierran las alas – como hacen las aves de presa en una inmersión de ataque para atrapar una presa.
Podría haber muchas ventajas de eficiencia si las aeronaves pudieran replicar el vuelo de las aves y cambiar la forma de sus alas en diferentes etapas del vuelo. Las alas adaptables podrían proporcionar un aumento significativo del rendimiento, incluyendo el ahorro de combustible, mayor alcance y reducción del ruido. Las diferentes formas de las alas también podrían ayudar a las aeronaves a experimentar cambios en el peso y la distribución del mismo, ya que el combustible se gasta durante el vuelo para volar de forma más eficiente.
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Los biólogos no tendrían tantos problemas para estudiar cómo vuela un pájaro por el aire si éste no fuera invisible. Incluso cuando estudian el batir de las alas de un ave en una película de alta velocidad, les resulta difícil ver con precisión lo que las alas consiguen aerodinámicamente. Para un investigador del vuelo, es necesario el ingenio, por lo que Geoff Spedding recurrió a las burbujas de jabón llenas de helio.
Si una burbuja de helio es lo suficientemente pequeña, más o menos como la cabeza de un alfiler, el peso de la película de jabón se ve compensado por la flotabilidad del helio en su interior. “Se obtiene una nube del material que se queda ahí”, dice Spedding, investigador de aerodinámica de la Universidad del Sur de California. Los días en que Spedding soplaba burbujas se remontan a principios de la década de 1980, cuando realizaba una investigación doctoral sobre cómo vuelan las palomas. “Entrenaba a las aves para que volaran a través de estas nubes en una habitación oscura; luego fotografiaba las burbujas a su paso”. Las exposiciones cuádruples resultantes revelaron que el aire se arremolinaba de formas no previstas por la teoría aerodinámica convencional. Spedding podría haber utilizado corrientes de humo para rastrear los remolinos, pero las burbujas le dieron algo tangible que rastrear. “Además, de esta forma no se gasifica al pájaro”, dice.
