Voo das Aves

 

A capacidade de voo dos pássaros é uma proeza incrível de quem domina conhecimentos de engenharia e matemática.

Os pássaros desenvolveram um corpo e um cérebro que fazem ajustes precisos e constantes no campo de voo, resultado de uma combinação de estabilidade (resistência a perturbações) e controle (habilidade ativa de alterar respostas a perturbações).

Esses ajustes acontecem graças à incrível flexibilidade da estrutura geométrica das asas dos pássaros e à cálculos matemáticos sofisticados feitos por um cérebro menor que uma noz.

Embora os pássaros tenham inspirado projetos para máquinas voadoras e todas as equações dinâmicas de estabilidade no voo usadas pelo homem, nenhuma aeronave consegue igualar a biomecânica e a incrível capacidade de manobrabilidade dos pássaros.

A flexibilidade das asas e a variabilidade dos voos é tão extraordinária e quase mágica que os pássaros podem transformar suas asas durante o voo para voar suavemente como um avião de passageiros e voar acrobaticamente como um jato de combate.

Os pássaros podem alterar completamente as características aerodinâmicas que governam como o ar se move sobre suas asas e as características inerciais de seus corpos que determinam como eles caem no ar para completar manobras rápidas ou suavemente pousar.

As aeronaves modernas não podem fazer isso, não apenas porque suas características aerodinâmicas e inerciais são fixas, mas porque precisariam de pelo menos dois algoritmos de controle diferentes.

E as aves fazem isso no dia a dia, através de cálculos sofisticados de engenharia e matemática.

O voo é o principal meio de locomoção de maior parte das aves. O voo é usado na procura e caça de comida, nos cuidados parentais e para evitar predadores.

Princípios básicos

Sustentação

A força de sustentação é produzida pela ação da passagem do ar na asa, que tem a função de aerofólio. A forma do aerofólio faz com que o ar ao passar produza uma força ascendente na asa, enquanto o movimento do ar é dirigido para baixo.

Em algumas espécies, a passagem do ar à volta do corpo também cria força ascendente, principalmente durante o voo intermitente em que as asas estão dobradas ou semidobradas.

Planado

Durante o voo planado, as aves usam as asas para obter forças ascendentes ou descendentes. Isto é possível porque a força de sustentação é gerada em determinados ângulos em relação à corrente de ar, que no voo planado tem origem ligeiramente abaixo da linha horizontal.

Voo batido

Ao contrário do voo planado, quando uma ave bate as asas (voo batido) as asas continuam a criar força de sustentação, mas essa força é dirigida para trás de modo a criar impulso, que contraria o arrasto e aumenta a velocidade, o que por sua vez também aumenta a força de ascensão para contraria o peso, permitindo à ave manter a altura ou subir.

O bater de asas envolve duas fases: o golpe descendente, que proporciona a maior parte do impulso, e o golpe ascendente, que também proporciona algum impulso, dependendo da espécie.

Em cada golpe ascendente, a asa é ligeiramente dobrada para dentro de modo a diminuir o custo energético do movimento. As aves mudam constantemente o ângulo do ataque com cada bater de asas, assim como com a velocidade.

Arrasto

Além do peso próprio, existem três principais forças de arrasto que contrariam o voo aéreo das aves: o atrito de fricção (causado pela fricção do ar com a superfície do corpo), o arrasto parasita (devido à área frontal da ave) e o arrasto induzido (causado pelos vórtices na ponta da asa)

Asa

Os membros anteriores das aves, as asas, são a chave para o voo das aves. Cada asa tem uma palheta central que atinge o vento, constituída por três ossos: o úmero, a ulna e o rádio.

A mão, que nos ancestrais era constituída por cinco dedos, está reduzida a três (II, III e IV ou I, II, III dependendo do esquema), que servem de âncora para as penas primárias, um de dois grupos de penas de voo responsáveis pela forma do aerofólio.

O outro grupo, atrás da articulação do carpo na ulna, são as penas secundárias. As restantes penas são denominadas penas de cobertura, distribuídas por três conjuntos. As asas apresentam por vezes garras vestigiais. Na maior parte das espécies, estas são perdidas até à idade adulta.

Fonte: https://www.quantamagazine.org/