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# Física # Dinámica de Fluidos # Física Biológica

El Asombroso Vuelo de los Murciélagos

Descubre cómo vuelan los murciélagos y qué podemos aprender de ellos.

Xiaozhou Fan, Alberto Bortoni, Siyang Hao, Sharon Swartz, Kenneth Breuer

― 7 minilectura


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Tabla de contenidos

Los murciélagos son algunas de las criaturas más geniales que hay. Se lanzan por el cielo nocturno usando sus alas únicas. ¿Alguna vez te has preguntado cómo lo hacen? Bueno, vamos a desglosarlo.

Lo Básico de las Alas de Murciélago

Las alas de los murciélagos no son como las de los pájaros. En lugar de plumas rígidas, las alas de los murciélagos tienen una estructura flexible hecha de piel estirada sobre huesos. Este diseño especial permite que los murciélagos muevan sus alas de maneras únicas, lo que les ayuda a volar con habilidad y gracia.

Por Qué Es Importante Batir

Batir es como los murciélagos obtienen su elevación, que es solo una forma elegante de decir que suben al aire. Los murciélagos pueden cambiar la forma de sus alas mientras baten. Esta flexibilidad les ayuda a despegar mejor y volar distancias más largas sin cansarse.

Plegado de Alas: El Secreto de la Naturaleza

Quizás hayas oído que los murciélagos pueden plegar sus alas. Imagina doblar un papel para hacerlo más fácil de llevar. ¡Los murciélagos hacen algo similar con sus alas!

¿Qué Pasa Cuando los Murciélagos Pliegan Sus Alas?

Cuando un murciélago pliega sus alas durante el vuelo, reduce su área de alas. Este movimiento inteligente ayuda a minimizar la resistencia, que es la incomodidad que enfrentan al volar. Así que, plegar ayuda a los murciélagos a ahorrar energía mientras vuelan.

Aplaudir Alas: ¿De Qué Se Trata Eso?

A veces, los murciélagos aplauden sus alas. Suena raro, ¿verdad? Pero esta acción de aplaudir juega un gran papel en su vuelo. Cuando las alas aplauden, empujan una bolsa de aire hacia abajo, lo que aumenta su elevación. Imagina a un niño tratando de flotar en la piscina salpicando agua. El agua se mueve en una dirección creando elevación, ¡igual que en el aire!

¡Los Murciélagos Pueden Hacer Trucos!

Los murciélagos no solo están batiendo sin rumbo. Son como bailarines de ballet en el cielo, usando sus alas con precisión para controlar sus movimientos. La forma en que giran, se tuercen e incluso cambian su velocidad de vuelo es increíble.

Despegando el Vuelo

Cuando los murciélagos comienzan a volar, usan sus alas para ganar velocidad antes de elevarse. De esta manera, pueden planear y maniobrar con facilidad, atrapando insectos o simplemente mostrando sus habilidades.

Lo Que Podemos Aprender de los Murciélagos

Los científicos han estado estudiando a los murciélagos para entender cómo logran ser voladores tan fantásticos. Aprendiendo cómo los murciélagos pliegan y baten sus alas, podemos crear mejores robots voladores.

Construyendo un Robot Inspirado en Murciélagos

Imagina crear un robot que pueda volar como un murciélago. Los investigadores han construido un pequeño robot llamado Flapperoo, que imita las alas de los murciélagos. Este robot puede batir y plegar sus alas igual que un murciélago de verdad.

¿Por Qué un Robot?

Crear un robot ayuda a los científicos a probar sus ideas sin poner en peligro a los murciélagos reales. Pueden cambiar la forma de las alas del robot y ver cómo afecta el vuelo. Este tipo de investigación nos ayuda a entender mejor la mecánica del vuelo.

La Ciencia Detrás del Vuelo

Ahora, vamos a profundizar un poco más en lo que hace que el vuelo de los murciélagos sea tan interesante. Los murciélagos han dominado el arte de volar, pero dependen de una ciencia bastante genial.

Elevación, Impulso y Resistencia

Hay tres fuerzas principales involucradas en el vuelo: elevación, impulso y resistencia.

  • Elevación es lo que ayuda a los murciélagos a subir al aire.
  • Impulso es lo que los mueve hacia adelante.
  • Resistencia es la fuerza que intenta ralentizarlos.

Cuando los murciélagos baten y pliegan sus alas, están trabajando constantemente con estas fuerzas para mantener el equilibrio en el aire.

El Batido de Alas

La subida y el descenso son componentes clave de cómo los murciélagos generan elevación. Cuando baten hacia abajo, empujan una gran cantidad de aire hacia abajo, creando elevación. Pero, ¿qué pasa con la subida? ¡Aquí es donde entra en juego el plegado de alas!

Al plegar sus alas durante el ascenso, los murciélagos pueden reducir la resistencia y aún así mantener la velocidad. Es como conducir un coche con las ventanas cerradas; vas más rápido con menos aire empujando contra ti.

Los Superpoderes del Robot

Flapperoo no es cualquier robot. Puede batir sus alas de dos maneras diferentes: puede simplemente batir como un ave normal o plegar sus alas para reducir la resistencia. Esto permite que el robot vuele de manera más eficiente, ¡igual que un murciélago!

Pruebas Reales

En un túnel de viento, Flapperoo fue probado a diferentes velocidades y ángulos de alas. Los científicos midieron cuánta elevación generaba con diferentes configuraciones de alas. Descubrieron que el robot podía desempeñarse mejor con el plegado de alas, ¡igual que lo hacen los murciélagos!

¿Qué Sigue Para Flapperoo?

Los investigadores están emocionados por el futuro de los robots voladores. Esperan usar lo que aprendan de las alas de los murciélagos para diseñar máquinas voladoras aún mejores. ¿Quién sabe? ¡Quizás algún día tengamos drones que puedan plegar sus alas y volar como murciélagos!

El Mecanismo de Aplaudir

Entonces, ¿qué pasa con el aplaudir? Aquí es donde se pone aún más genial. Cuando los murciélagos aplauden sus alas juntos, crean un potente chorro de aire que empuja hacia abajo. Este chorro puede aumentar significativamente su elevación durante el vuelo.

¿Por Qué Importa Aplaudir?

Aplaudir ayuda a los murciélagos a ganar elevación extra cuando más lo necesitan. Por ejemplo, si necesitan subir rápidamente para escapar de un depredador, aplaudir les ayuda a ganar esa altura extra.

Murciélagos: Los Voladores Definitivos

Desde sus increíbles estructuras de alas hasta sus técnicas de vuelo únicas, los murciélagos son algunos de los mejores voladores que existen. Tienen trucos bajo la manga (o más bien, en las alas) que les ayudan a volar, descender y deslizarse por la noche.

Aprendiendo de la Naturaleza

Al estudiar a los murciélagos, los científicos esperan aplicar estas lecciones a la tecnología y otros campos. Entender el vuelo de los murciélagos puede llevar a mejoras no solo en el diseño de drones, sino también en cómo vemos el vuelo en general.

Conclusión: ¡Tantas Lecciones!

Los murciélagos son realmente criaturas fascinantes. Han evolucionado técnicas de vuelo únicas que asombran a los científicos e inspiran tecnología. Desde batir y plegar sus alas hasta crear chorros de aire al aplaudir, los murciélagos han dominado el arte del vuelo.

Aunque puede que nunca volamos como los murciélagos, ciertamente podemos apreciar sus habilidades y tal vez aprender una o dos cosas para nuestras propias invenciones. Así que la próxima vez que veas un murciélago volando por la noche, recuerda toda la ciencia detrás de esas alas delicadas.

Fuente original

Título: Upstroke wing clapping in bats and bat-inspired robots improves both lift generation and power economy

Resumen: Wing articulation is critical for efficient flight of bird- and bat-sized animals. Inspired by the flight of $\textit{Cynopterus brachyotis}$, the lesser short-nosed fruit bat, we built a two-degree-of-freedom flapping wing platform with variable wing folding capability. In late upstroke, the wings "clap" and produce an air jet that significantly increases lift production, with a positive peak matched to that produced in downstroke. Though ventral clapping has been observed in avian flight, potential aerodynamic benefit of this behavior has yet to be rigorously assessed. We used multiple approaches -- quasi-steady modeling, direct force/power measurement, and PIV experiments in a wind tunnel -- to understand critical aspects of lift/power variation in relation to wing folding magnitude over Strouhal numbers between $St = 0.2 - 0.4$. While lift increases monotonically with folding amplitude in that range, power economy (ratio of lift/power) is more nuanced. At $St = 0.2 - 0.3$, it increase with wing folding amplitude monotonically. At $St = 0.3 - 0.4$, it features two maxima -- one at medium folding amplitude ($\sim 30^\circ$), and the other at maximum folding. These findings illuminate two strategies available to flapping wing animals and robots -- symmetry-breaking lift augmentation and appendage-based jet propulsion.

Autores: Xiaozhou Fan, Alberto Bortoni, Siyang Hao, Sharon Swartz, Kenneth Breuer

Última actualización: 2024-11-03 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2411.01434

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.01434

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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