A12 Turbulência e perda de controle

Tópico

O inseto em voo atravessa constantemente uma atmosfera não uniforme: a turbulência ambiental impõe perturbações na velocidade que variam imprevisivelmente de um momento para o outro, e essas perturbações, por sua vez, geram variações rápidas na sustentação, no arrasto e no momento que atuam sobre o inseto enquanto ele voa.

Para quantificar a intensidade dessas perturbações, a magnitude das flutuações de velocidade é comparada à velocidade do fluxo médio no qual o inseto voa: quanto maior essa magnitude relativa, maior a intensidade da turbulência que o inseto enfrenta e mais abruptas as variações de sustentação, arrasto e momento descritas acima.

Dentro do inseto, é a asa que responde diretamente a cada rajada: quando a asa entra em uma rajada vertical, a sustentação que ela gera não salta imediatamente para seu novo valor, mas aumenta gradualmente, com um atraso proporcional à corda da asa dividida pela velocidade de voo do inseto. Essa resposta gradual da asa significa que uma breve rajada interrompe apenas parcialmente a sustentação antes que a própria perturbação termine.

A energia da turbulência ambiente não é distribuída igualmente por todas as frequências: ela se concentra de forma diferente dependendo da frequência da perturbação, permitindo-nos determinar se essas frequências estão próximas da frequência de batimento de asas do inseto. Quando a frequência da turbulência coincide com a frequência de batimento de asas do inseto, a perturbação tem maior probabilidade de interferir no ciclo de voo que o inseto está mantendo ativamente.

Essa correspondência de frequência não afeta todos os insetos da mesma forma: insetos pequenos são mais vulneráveis ​​à turbulência de alta frequência porque a escala espacial dessas rajadas é semelhante ao tamanho do próprio inseto, enquanto rajadas de grande escala — muito maiores que o inseto — acabam deslocando e perturbando o inseto inteiro como um único corpo, em vez de afetar uma única asa de forma diferenciada.

Diante de todas essas perturbações, o sistema de controle neuromuscular do inseto trabalha ativamente para compensá-las e manter um voo estável, mas essa capacidade de resposta tem um limite: o limite de estabilidade estabelece a intensidade máxima de turbulência que o sistema de controle neuromuscular do inseto consegue compensar dentro da faixa de frequência na qual é capaz de reagir. Quando a turbulência ambiente excede esse limite, o sistema de controle neuromuscular não consegue mais corrigir o voo do inseto a tempo, e o inseto perde o controle estável que havia mantido até então.

ID:2544